デフォルトゲートウェイの冗長化の概要

デフォルトゲートウェイの冗長化

他のネットワークへパケットを送信するときには、まず、デフォルトゲートウェイへと転送します。もし、デフォルトゲートウェイとなるルータやレイヤ3スイッチに障害が発生すると、他のネットワークへの通信ができなくなってしまいます。そこで、デフォルトゲートウェイとなるルータやレイヤ3スイッチの冗長化が必要です。

デフォルトゲートウェイについては、以下の記事で詳細に解説しています。

ネットワークのおべんきょしませんか？

デフォルトゲートウェイの詳細～ホストもルーティングしている～

https://www.n-study.com/iprouting/default-gateway-detail/

デフォルトゲートウェイのポイントデフォルトゲートウェイのポイントデフォルトゲートウェイとは、PC/サーバなどのホストが他のネットワークへ通信するときに最初にパケットを転送するルータ/レイヤ3スイッチデフォルトゲートウェイの設定とは、PCのルーティングテーブルにデフォルトルート「0.0.0.0/0」をスタティックルートとして登録すること。デフォルトゲートウェイのIPアドレスがネクストホップアドレスになる他のネットワークの宛先IPアドレスはデフォルトルートに一致するので、デフォルトゲートウェイへと転送されるデフォル...

特にサーバにとってのデフォルトゲートウェイの冗長化はとても重要です。多くのクライアントにサービスを提供するサーバのデフォルトゲートウェイに障害が発生すると、その影響がとても大きくなるからです。

単純にルータ/レイヤ3スイッチを追加するだけではダメ

ただ、単純にデフォルトゲートウェイとして複数のルータやレイヤ3スイッチをネットワーク上に接続すればよいというわけではありません。デフォルトゲートウェイの設定は、デフォルトルートをスタティックルートとして設定しているからです。スタティックルートの設定は、ネットワークの構成の変化に応じて自動的に書き換わることがありません。そのため、デフォルトゲートウェイとして設定したルータに障害が発生しても、PCやサーバ側のデフォルトゲートウェイの設定は自動的に書き換わりません。その結果として、いつまでもダウンしたルータへとパケットを転送してしまうことになります。

スタティックルートの特徴について、以下の記事でまとめています。

ネットワークのおべんきょしませんか？

スタティックルートのメリット・デメリット

https://www.n-study.com/iprouting/static-route/

スタティックルートのメリットスタティックルートのメリットとして、次の点が挙げられます。ルーティングプロトコルの知識が不要スタティックルートの設定自体はシンプルで、特別な知識は必要ありません。ルーティングテーブルが意図せずに書き換わってしまう心配がほとんどないスタティックルートは管理者が明示的に設定するので、意図しないでルーティングテーブルが書き換わってしまうことはほとんどありません。ルートを厳密に決められる目的のネットワークまでの複数のルートが存在している場合、スタティックルートを利用すれば...

以下の図のネットワーク構成を例に取り、デフォルトゲートウェイの冗長化について考えます。PCと同一ネットワーク上にデフォルトゲートウェイを冗長化するためR1とR2を接続しています。

PCのデフォルトゲートウェイのIPアドレスとして、R1のIPアドレス192.168.1.1を設定しています。PCから他のネットワークへパケットを送信するときは、R1へと転送し、R1がルーティングします。

そして、R1 Fa0/0に何らかの障害が発生したとします。ところが、PCのデフォルトゲートウェイの設定はスタティックルートの設定と同じです。PCはR1に到達できなくなったことはわかりませんし、デフォルトゲートウェイの設定が自動的にR2に変わるわけでもありません。PCは他のネットワーク宛てのパケットは、ずっとR1へと転送しようとしてしまい、他のネットワークとの通信はできなくなってしまいます。

PCが冗長化したR2を利用できるようにするためには、PCのデフォルトゲートウェイの設定をやり直して、R2の192.168.1.2のIPアドレスを指定する必要があります。せっかく、デフォルトゲートウェイを冗長化したのですが、その切り替えは各PC側で再度デフォルトゲートウェイの設定をやり直すというのでは、運用面の負荷が大きく、冗長化したメリットがあまり感じられなくなってしまいます。

デフォルトゲートウェイの冗長化プロトコル(FHRP : First Hop Redundancy Protocol)

そこで、デフォルトゲートウェイの冗長化を行うときには、単に複数のルータを準備するだけではなく、さらに以下のようなデフォルトゲートウェイ冗長化のプロトコルを利用することがポイントです。

HSRP(Hot Standby Router Protocol)
VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)
GLBP(Gateway Load Balancing Protocol)

これらのデフォルトゲートウェイ冗長化プロトコルはまとめてFHRP(First Hop Redundancy Protocol)とも呼びます。First HopとはPCやサーバから見て、最初のルータ、つまりデフォルトゲートウェイを意味します。

これらのFHRPの仕組みの基本的なコンセプトはPCやサーバにとって複数のルータを仮想的に1つであるかのように見せることにあります。デフォルトゲートウェイとなる複数のルータをグループ化して、仮想的に1つの仮想ルータを構成します。そして、PCやサーバのデフォルトゲートウェイのIPアドレスとして、仮想ルータのIPアドレスを設定します。障害発生時の切り替えは、ルータ間で制御します。PCやサーバは、物理的なルータの障害を意識することなく継続して他のネットワーク宛てのパケットを転送することができます。