ルーティングと経路選択

世界中の宛先を、全部覚えることはできない

ルーターの仕事は「次にどこへ渡すか」を決めることだけです。最終目的地まで自分で届けるわけではありません。

とはいえ、世界には数十億の宛先があります。1 つずつ覚えるのは不可能です。ではどうやって次を決めているのか。答えは、宛先を 1 つずつではなく、範囲でまとめて覚えることです。

表を引いて、一番細かい行を選ぶ

ルーターは経路表という表を持っています。1 行が「この範囲宛なら、次はここへ渡す」という対応です。

192.168.1.0/24  直結している
10.0.0.0/8      次は 10.0.0.1 へ
0.0.0.0/0       次は 192.0.2.1 へ

宛先が 10.5.0.1 なら 2 行目に当てはまります。ここで問題になるのが、複数の行に当てはまる場合です。10.5.0.1 は 3 行目の 0.0.0.0/0 にも当てはまっています。

このとき選ばれるのは、範囲が一番狭い行です。/8 は 1600 万個をまとめた大雑把な行、/0 はすべてを含む行なので、より細かく指定している /8 が勝ちます。書いた順番は関係ありません。「一番具体的な指示に従う」と覚えてください。

最後の 0.0.0.0/0 は、どれにも当てはまらなかったときの行き先です。家の PC の経路表はほぼこれ 1 行だけで、「自分の網の中でなければ全部ルーターに投げる」という内容になっています。この投げ先をデフォルトゲートウェイと呼びます。数十億の宛先を覚えなくて済むのは、この 1 行があるからです。

注意したいのは、経路表が行き先を指すだけで、その先が本当に生きているかまでは保証しない点です。設定を間違えれば、データは指示どおり存在しない方向へ渡され、そのまま消えます。「設定はちゃんと入っているのに届かない」という状態が成立しうるのは、この表が単なる指示書だからです。

誰が表を書くのか

小さな網なら、管理者が手で書けば足ります。壊れたら手で直します。手で書くか自動にするかは、規模よりも変化の速さで決めます。構成が変わらない網なら手書きで十分ですし、そのほうが挙動を読み切れます。

インターネット全体ではそうはいきません。回線は日々増減し、事故で経路が消えます。そこでルーターどうしが「私はこの範囲へ行けます」と互いに知らせ合い、表を自動で更新します。組織の内側では OSPF、組織と組織のあいだでは BGP という取り決めが使われます。

BGP は互いの申告を信用して動きます。だから誤った申告がそのまま事故になります。ある組織が「私はこの範囲へ行ける」と誤って広めた結果、世界中の通信がそこへ吸い込まれて特定のサービスが繋がらなくなる事故が、実際に何度も起きています。

経由地を目で見る

途中の経路は traceroute コマンドで確認できます。

$ traceroute example.com
 1  192.168.1.1     1.2 ms
 2  192.0.2.1       8.8 ms
 3  198.51.100.1    9.1 ms

1 行が 1 ホップです。どこまで進んで止まったかが見えるので、「特定の地域からだけ遅い」といった切り分けに使えます。途中の行が空欄になっていても異常とは限りません。応答を返さない設定のルーターがあるだけ、ということがよくあります。