ネットワークスペシャリスト 2018年 午前2 問06

IP→MACの対応付け【午前2解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 端末Aと端末Cが同一サブネットか否かを判断する（図やアドレス割当が与えられていればここで確認）。
2. 異なるサブネットであれば、AはCへ直接送らずデフォルトゲートウェイ（ルータ）を次ホップに選ぶ。
3. AはデフォルトゲートウェイのIPに対してARPを行い、ゲートウェイのMACを取得してフレームを送信する（AはCのMACを知らない）。
4. ルータは受け取ったパケットをルーティング処理し、送出インターフェース側で宛先CのIP→MACを解決するためにARPを実行する。ARP応答を受けてルータはARPテーブルにCのIPとCのMACの対応を保持し、パケットをCのMAC宛に転送する。
   以上の流れから、IP→MACを解決・保持する機器はルータであると判断できる。

選択肢別の誤答解説

• ア: 端末A
  端末Aは自分が同一サブネットにない宛先に対しては宛先ホストのMACを直接解決しない。デフォルトゲートウェイのMACだけを解決するため、CのIP→MAC対応を保持・解決する役割は持たない。
• イ: ルータZ
  ルータは受信したパケットをルーティングし、送出先ネットワーク上で必要に応じてARPを実行して宛先ホスト（端末C）のMACを取得する。取得した対応はルータのARPテーブルに格納される。したがって本問の正解である。
• ウ: レイヤ2スイッチX
  L2スイッチはIPアドレスを解釈せず、MACアドレス→スイッチポートの学習（CAMテーブル）とフレーム転送を行うのみ。IP→MACの対応（ARPテーブル）は持たないため本問の該当ではない。
• エ: レイヤ2スイッチY
  スイッチYも同様にL2機能に限定され、IP→MACの解決は行わない。ただしスイッチは端末CのMACを学習して適切なポートへフレームを転送する役割は持つが、それは「MAC→ポート」の学習であり「IP→MAC」の解決とは別物である。

よくある誤解

• 「スイッチがARPを行う／IP→MACを管理する」
  → L2スイッチはARP（IP層）を解釈・実行しない。ARPリクエストはブロードキャストとしてスイッチ上で転送され、応答（ユニキャスト）が戻ってきた際にスイッチは送信元MAC→ポートを学習するだけです。
• 「プロキシARPが有効ならルータは端末Cの本来のMACを端末Aに教える」
  →プロキシARPが有効な場合、ルータはCのIPに対するARP要求を受けると、C自身のMACを「教える」のではなく、自分の（ルータの）該当インターフェースのMACでARP応答を返します。つまりAはCのMACではなくルータのMAC宛に送ることになります（ルータは内部でCの本当のMACを解決して転送する）。

補足コラム

• 実機コマンド例（Ciscoルータ）
  • ARPテーブル確認: show ip arp
• Linuxでの確認例
  • ARPテーブル: ip neigh show または arp -n
• 典型的なパケット列（A→C、サブネットが異なる場合）
  1. A: ARP request for gateway IP → ブロードキャスト（AはCのMACを知らない）
  2. Gateway（ルータ）: ARP reply with gateway MAC → AはゲートウェイMACへフレーム送信
  3. ルータ: 送出インターフェース側で ARP request for C's IP（必要なら）
  4. 端末C: ARP reply with C's MAC → ルータはARPテーブルにCのIP→CのMACを登録しパケット転送
• 実装差異: 「L3スイッチ（マルチレイヤスイッチ）」はルータと同様にIP→MAC解決とARPキャッシュを保持するので、本問と同じ動作をする。

from scapy.all import sr1, ARP, Ether
req = Ether(dst="ff:ff:ff:ff:ff:ff")/ARP(pdst="192.0.2.10")
ans = sr1(req, timeout=2)
if ans:
    print("MAC for 192.0.2.10 is", ans[ARP].hwsrc)

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