【入門編】 VLAN間ルーティング（Inter-VLAN Routing）におけるRouter-on-a-Stick方式の構成とパケットカプセル化 – インフラ・物理＆L2/L3ネットワーク基礎実践ガイド

ネットワークの「関所」を一本化する：Router-on-a-Stickの魔法

こんにちは！インフラエンジニアとして日々パケットの海を泳いでいる主筆の「中の人」です。

ネットワークを学び始めると必ずぶつかる壁、それが「VLAN間の通信」です。スイッチの中で綺麗に分断されたVLAN同士が、なぜか話せない。この「孤立した島々をどう繋ぐか？」という問いに対する、最も古典的で、かつ今でも現場で重要な役割を果たす「Router-on-a-Stick（ルータ・オン・ア・スティック）」という手法について、今日はじっくりと紐解いていきましょう。

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1. VLANという「見えない壁」の正体

まず、VLANの基本をおさらいしましょう。VLANとは、スイッチという巨大なオフィスビルの中に「間仕切り」を作って、部署ごとに部屋を分けるようなものです。

経理部は「VLAN 10」という部屋
営業部は「VLAN 20」という部屋

物理的には同じスイッチに繋がっていても、この間仕切りのおかげで、経理部と営業部は直接会話ができません。セキュリティ的には最高ですが、これでは業務になりませんよね。

この「壁」を越えてパケットを届けるためには、一度部屋の外に出て、「ルーター」という名の関所（ゲートウェイ）を通って行き先を教えてもらう必要があります。

2. Router-on-a-Stick：1本のケーブルに込める知恵

通常、ルーターのポートをVLANの数だけ用意するのは非現実的です。そこで登場するのが「Router-on-a-Stick」です。

「1本の物理的なケーブル（Stick：杖）に、複数のVLANの交通を集約してルーターまで運ぶ」というこの手法、イメージとしては「1本の道路を、色分けしたレーンに分割して使う」ようなものだと考えてください。

パケットには「名札」をつける

スイッチとルーターを繋ぐケーブルを、専門用語で「トランクポート」と呼びます。このトランクポートを通るとき、パケットには「802.1Q（ドットワンキュー）」というタグ（名札）が貼り付けられます。

ルーターはこの名札を見て、「あ、これはVLAN 10宛てだな」「こっちはVLAN 20宛てだな」と判断して、正しい宛先にパケットを振り分けるのです。

3. 実践：ルーターの「サブインターフェース」を設定しよう

では、実際にルーターでこの設定をどう行うかを見ていきましょう。物理ポートは1つでも、仮想的な「サブインターフェース」を作ることで、複数のVLANをさばくことができます。

! 物理インターフェースはあえてIPアドレスを振らずに「no shutdown」だけします
interface GigabitEthernet0/0
 no ip address
 no shutdown

! VLAN 10用のサブインターフェース作成
interface GigabitEthernet0/0.10
 ! カプセル化方式を802.1Qに指定し、VLAN ID 10を割り当てる
 encapsulation dot1Q 10
 ! このVLANのゲートウェイアドレスを設定
 ip address 192.168.10.1 255.255.255.0

! VLAN 20用のサブインターフェース作成
interface GigabitEthernet0/0.20
 ! VLAN ID 20を割り当てる
 encapsulation dot1Q 20
 ! このVLANのゲートウェイアドレスを設定
 ip address 192.168.20.1 255.255.255.0

このように、0/0.10や0/0.20という「サブインターフェース」を切ることで、ルーターは物理的に1本でも、論理的には複数のルーターインターフェースを持っているかのように振る舞えるわけです。

4. この構成の「ボトルネック」を知っておく

ここまで聞くと「万能な解決策！」と思えますよね。しかし、現場のエンジニアは常に「ボトルネック」を意識します。

Router-on-a-Stickの弱点は、「すべての通信が物理ケーブルを往復する」という点です。
1. VLAN 10のPCからパケットが出る
2. スイッチからトランクポートを通ってルーターへ（行き）
3. ルーターでルーティングされ、再びトランクポートを通ってスイッチへ（帰り）
4. 宛先のVLAN 20へ届く

見ての通り、同じデータを2回ケーブルの上で送受信しています。通信量が増えれば増えるほど、この「1本の杖」に負荷が集中し、ここが渋滞（パケットロスや遅延）の原因になります。

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最後に：一歩ずつ理解を深めよう

Router-on-a-Stickは、ネットワークの基礎中の基礎ですが、パケットがどうタグ付けされ、どうルーターで判断されて折り返されるのかという仕組みは、今の高度なネットワーク技術の原点です。

まずは、皆さんの手元のシミュレータ（Packet TracerやGNS3など）で、このサブインターフェースの設定を試してみてください。自分が打ったコマンドでパケットが「海を渡る」瞬間を見るのは、何度経験しても感動するものですよ！

「ここがまだピンとこないな」という部分があれば、ぜひまた聞いてくださいね。一緒にネットワークの深淵を覗いていきましょう！