応用情報技術者 2010年秋期午前2 問34

問題文

図のようなIPネットワークのLAN環境で、ホストAからホストBにパケットを送信する。LAN1 において、パケット内のイーサネットフレームのあて先と IP データグラムのあて先の組合せとして、適切なものはどれか。ここで、図中のMACn/IPm はホスト又はルータがもつインタフェースの MACアドレスとIPアドレスを示す。ホストA MAC1/P1 LAN 1 LAN2 C MAC2/IP2 ホストB MAC3/IP3 ルータ MAC4/IP4

選択肢

ア：

イ：

ウ：（正解）

エ：

IPネットワークのLAN環境におけるイーサネットフレームとIPデータグラムの宛先【午前2 解説】

要点まとめ

結論：LAN1上のイーサネットフレームの宛先はMAC3（ルータのLAN1側インタフェース）、IPデータグラムの宛先はIP2（ホストBのIPアドレス）である。
根拠：同一LAN内であればイーサネットの宛先は直接通信相手のMACアドレスだが、異なるLAN間通信ではルータのMACアドレスを宛先にする。IPは最終目的地のIPアドレスを指定する。
差がつくポイント：ルータを介した異なるLAN間通信時のイーサネットフレームの宛先はルータのMACアドレスであることを正確に理解しているかどうか。

正解の理由

ホストAからホストBへパケットを送る際、ホストAとホストBは異なるLAN（LAN1とLAN2）に属しているため、直接通信できません。
そのため、ホストAはIPデータグラムの宛先をホストBのIPアドレス（IP2）に設定しつつ、イーサネットフレームの宛先はLAN1上のルータのMACアドレス（MAC3）に設定します。
ルータが受け取ったフレームを解析し、IPデータグラムの宛先IP2に基づいてLAN2へ転送します。
したがって、イーサネットフレームの宛先はMAC3、IPデータグラムの宛先はIP2が正しい組み合わせです。

よくある誤解

同じLAN内の通信と異なるLAN間の通信でイーサネットフレームの宛先が変わることを混同しやすいです。
IPアドレスとMACアドレスの役割を混同し、IPアドレスをイーサネットフレームの宛先にしてしまう誤りが多いです。

解法ステップ

ホストAとホストBが同一LANか異なるLANかを確認する。
異なるLANの場合、パケットはルータを経由するため、イーサネットフレームの宛先はルータのMACアドレスになる。
IPデータグラムの宛先は最終目的地のIPアドレス（ホストBのIPアドレス）を指定する。
LAN1上のルータのMACアドレスを特定し、イーサネットフレームの宛先に設定する。
選択肢の中からイーサネットフレームの宛先がMAC3、IPデータグラムの宛先がIP2の組み合わせを選ぶ。

選択肢別の誤答解説

ア（MAC2 / IP2）：MAC2はLAN2のホストBのMACアドレスであり、LAN1上の通信では宛先にならない。
イ（MAC2 / IP3）：MAC2はLAN2のホストBのMAC、IP3はルータのLAN1側IPであり、IPデータグラムの宛先として誤り。
ウ（MAC3 / IP2）：正解。LAN1上のルータのMACアドレスをイーサネットフレームの宛先にし、IPデータグラムはホストBのIPアドレス。
エ（MAC3 / IP3）：IP3はルータのIPアドレスであり、IPデータグラムの宛先は最終目的地のホストBのIPでなければならない。

補足コラム

イーサネットフレームの宛先MACアドレスは、同一LAN内の通信では直接相手のMACアドレスを指定しますが、異なるLAN間通信ではルータのMACアドレスを指定します。
これは、イーサネットがレイヤ2のプロトコルであり、物理的な通信経路に依存するためです。IPはレイヤ3で論理的な宛先を示します。
この仕組みを理解することはネットワーク設計やトラブルシューティングにおいて非常に重要です。