IPv4 Address Assignment

このページで学ぶこと

• Interfaceへの直接IPv4設定
• DHCPによるIPv4取得
• Address割り当て元の識別
• 割り当て済みAddressの確認
• Address未取得 / 想定外Address
• 期待する割り当て方式との比較
• IPv4 Addressの一意性
• Duplicate Addressの兆候
• Static AddressとDHCP範囲の重複リスク

IPv4アドレスがインターフェースに設定されているとき、確認すべきなのはアドレスの値だけではありません。

実際のトラブルシューティングでは、

このアドレスは直接設定されたのか

DHCPクライアントとして取得したのか

現在、本当にアドレスを持っているのか

取得したアドレスは期待値と一致しているのか

同じ接続サブネット上で
別ノードとアドレスが重複していないか

まで確認する必要があります。

例えば、

interface GigabitEthernet0/0
 ip address 192.168.10.1 255.255.255.0

と、

interface GigabitEthernet0/0
 ip address dhcp

では、インターフェースがIPv4アドレスを使用するという点は同じでも、アドレスの割り当て方式が異なります。

このページでは、

期待する割り当て方式
↓
設定された割り当て方式
↓
現在のアドレス
↓
期待するアドレス / 範囲
↓
アドレスの一意性

を比較し、IPv4アドレス割り当て上の不整合を判断できるようにします。

1. IPv4アドレスの割り当て方式

Cisco IOS / IOS XEのインターフェースでは、IPv4アドレスを、

直接設定する

方法と、

DHCPクライアントとして取得する

方法があります。

トラブルシューティングで重要なのは、

現在アドレスが存在するか

だけではありません。

まず、

設計上
どの方式でアドレスを割り当てるのか

を確認します。

例えば設計が、

WAN インターフェース
DHCPクライアント

なのに、実行中の設定が、

ip address 192.168.10.20 255.255.255.0

なら、アドレス自体が有効に見えても、

割り当て方式

が設計と一致していません。

2. インターフェースへIPv4アドレスを直接設定する

Cisco IOS / IOS XEでは、例えば、

interface GigabitEthernet0/0
 ip address 192.168.10.1 255.255.255.0

のように、

ip address <IPv4 Address> <Subnet Mask>

を設定すると、インターフェースへIPv4アドレスを直接設定できます。

この場合、

IPv4アドレス
192.168.10.1

サブネットマスク
255.255.255.0

が設定へ明示されています。

このページでは、この方式を、

直接設定

または、

静的に設定されたアドレス

として扱います。

3. DHCPクライアントとしてアドレスを取得する

インターフェースに、

interface GigabitEthernet0/1
 ip address dhcp

と設定されている場合、そのインターフェースはDHCPクライアントとしてIPv4アドレスを取得します。

設定には、

192.168.10.25

のような具体的なアドレスは直接記述されていません。

設定されているのは、

DHCPを利用して
インターフェース自身のアドレスを取得する

という割り当て方式です。

したがって、

ip address dhcp

は、

DHCPサーバー設定

でも、

DHCPリレー設定

でもありません。

対象インターフェース自身が、

DHCPクライアント

として動作する設定です。

4. DHCP内部の原因追跡はここでは行わない

このページでは、

DHCP内部のメッセージ交換

DHCPサーバー

DHCPプール

バインディング

DHCPリレー

ip helper-address

などの詳細なトラブルシューティングは扱いません。

確認するのは、

インターフェースがDHCPクライアント設定か

現在アドレスを取得しているか

取得アドレスが期待値と一致するか

までです。

例えば、

DHCPクライアント設定
+
現在のアドレスなし

を確認しても、

DHCPサーバー障害

と即断してはいけません。

このページでは、

アドレス未取得

という事実までを確認結果として扱います。

5. 実行中の設定で割り当て方式を確認する

アドレス割り当てを判断するうえで、実行中の設定は重要な確認情報です。

例えば、

show running-config interface GigabitEthernet0/0

の結果が、

interface GigabitEthernet0/0
 ip address 192.168.20.1 255.255.255.0

なら、

直接設定

です。

一方、

interface GigabitEthernet0/0
 ip address dhcp

なら、

DHCPクライアント

です。

つまり実行中の設定から、

設定された割り当て方式

を確認できます。

6. show ip interface brief で現在状態を確認する

現在インターフェースがどのIPv4アドレスを持っているかは、

show ip interface brief

で素早く確認できます。

例えば、

Interface              IP-Address      OK? Method Status Protocol
GigabitEthernet0/0     192.168.20.10  YES manual up     up
GigabitEthernet0/1     192.168.30.25  YES DHCP   up     up
GigabitEthernet0/2     unassigned     YES unset  up     up

なら、

GigabitEthernet0/0
→ 192.168.20.10

GigabitEthernet0/1
→ 192.168.30.25

GigabitEthernet0/2
→ 現在IPv4アドレスなし

と確認できます。

ここで確認しているのは、

現在のアドレス

です。

7. 方式列を正しく読む

show ip interface briefには、

方式

列があります。

Cisco IOS / IOS XEでは代表的に、

manual
NVRAM
TFTP
DHCP
unset

などが表示されます。

例えば、

192.168.30.25
YES DHCP

なら、DHCPによってアドレスが設定されたことを示す確認情報です。

一方、

unassigned
YES unset

なら、現在そのインターフェースにIPv4アドレスが確認できません。

8. 静的かどうかを manual だけで決めない

重要なのは、

直接設定されたアドレス
=
必ず方式がmanual

と暗記しないことです。

設定の由来などによって、

manual
NVRAM
TFTP

などが表示される場合があります。

したがって、

静的かDHCPか

を正確に判断するときは、

show ip interface brief

だけではなく、

実行中の設定

も確認します。

特に、

ip address dhcp

なのか、

ip address <address> <mask>

なのかを設定で確認することが重要です。

9. 設定と現在状態は別に確認する

アドレス割り当てでは、

設定された割り当て方式

と、

現在のアドレス

を分けて考えます。

例えば、

interface GigabitEthernet0/1
 ip address dhcp

で、

GigabitEthernet0/1
192.168.70.25
YES DHCP
up
up

なら、

設定された割り当て方式
DHCP

現在のアドレス
192.168.70.25

です。

一方、

interface GigabitEthernet0/1
 ip address dhcp

なのに、

GigabitEthernet0/1
unassigned
YES DHCP
up
up

なら、

設定された割り当て方式
DHCP

現在のアドレス
なし

です。

つまり、

ip address dhcp

が存在することと、

現在アドレスを取得済み

であることは別です。

10. unassigned から原因を断定しない

例えば、

GigabitEthernet0/2
unassigned
YES unset
up
up

から直接分かるのは、

現在IPv4アドレスが確認できない

ということです。

ここから即座に、

DHCPサーバー障害

DHCPプール問題

ケーブル障害

VLAN問題

リレー問題

などを断定することはできません。

このページでは、

アドレス未設定

または、

アドレス未取得

という状態を確認情報として扱います。

11. 期待する割り当て方式と設定された割り当て方式を比較する

トラブルシューティングでは、まず設計上の期待方式と実際の設定を比較します。

例えば、

期待値
DHCPクライアント

に対して、

interface GigabitEthernet0/0
 ip address 192.168.60.20 255.255.255.0

なら、

期待値
DHCP

設定済み
直接設定

なので、

割り当て方式の不一致

です。

反対に、

期待値
192.168.60.1/24を直接設定

なのに、

ip address dhcp

なら、同じく割り当て方式の不一致です。

ここでは、

静的とDHCPのどちらが一般的に優れているか

を判断するのではありません。

設計と一致しているか

を判断します。

12. 期待するアドレスと現在のアドレスを比較する

割り当て方式が正しくても、取得したアドレスが期待と違うことがあります。

例えば、

期待値

割り当て
DHCP

期待値範囲
192.168.80.0/24

に対して、

GigabitEthernet0/3
10.10.10.25
YES DHCP
up
up

なら、

割り当て方式
DHCP
→ 一致

現在のアドレス
10.10.10.25

期待値範囲
192.168.80.0/24
→ 不一致

です。

したがって、

DHCPでアドレスを取得できている

ことだけを見て正常とは判断しません。

同様に静的設定でも、

期待値
192.168.100.1/24

実際値
192.168.100.2/24

なら、

割り当て方式
静的
→ 一致

アドレス値
→ 不一致

です。

13. 割り当て診断は3段階で考える

アドレス割り当てでは、

期待する割り当て方式
↓
設定された割り当て方式
↓
現在のアドレス

の3段階を分けると整理しやすくなります。

例えば、

期待値
DHCP

設定済み
DHCP

現在
192.168.70.25

なら、方式は整合しています。

一方、

期待値
DHCP

設定済み
DHCP

現在
unassigned

なら、

設定方式は一致
アドレスは未取得

です。

さらに、

期待値
DHCP
192.168.70.0/24

設定済み
DHCP

現在
10.1.1.25

なら、

設定方式は一致
アドレス取得済み
取得アドレスが期待範囲外

です。

このように、確認結果を分離して考えます。

14. IPv4アドレスの一意性

IPv4ユニキャストアドレスは、そのアドレスが直接競合する接続範囲で一意である必要があります。

例えば、同じ接続サブネット / 同一ブロードキャストドメイン上で、

ホストA
192.168.40.25/24

ホストB
192.168.40.25/24

のように、2ノードが同じIPv4アドレスを同時に使用すると、

重複IPv4アドレス

です。

このページで扱った、

独立したプライベートネットワーク同士で
同じRFC 1918 アドレスを再利用する

こととは別です。

例えば、

組織 A
192.168.1.10

組織 B
192.168.1.10

のように互いに独立したネットワークなら、同じプライベートアドレスを使用できます。

一方、

同じ接続サブネット上で
同じIPv4アドレスを複数ノードが使用

すると競合します。

15. 重複アドレスで発生する問題

同じ接続サブネット上で2ノードが同一IPv4アドレスを使用すると、

そのIPv4アドレスが
どのノードに対応するのか

が一意ではなくなります。

その結果、

通信先が安定しない

期待しないノードへ通信される

通信が断続的になる

重複警告が記録される

などの問題につながる可能性があります。

このページでは詳細なARP動作を再講義することが目的ではありません。

重要なのは、

同じ接続サブネット上で
同一ユニキャスト IPv4アドレスを
複数ノードへ割り当てない

というアドレス割り当て上の原則です。

16. %IP-4-DUPADDR

Cisco IOS / IOS XEでは、重複IPv4アドレスを検出したとき、

%IP-4-DUPADDR

メッセージが確認されることがあります。

形式の例：

%IP-4-DUPADDR:
Duplicate address 192.168.40.25 on GigabitEthernet0/0,
sourced by aaaa.bbbb.cccc

このメッセージから、

192.168.40.25

について、

別のシステムも同じアドレスを使用している

ことを疑う強い根拠が得られます。

また、

sourced by

に続くMACアドレスも、競合相手を追う手掛かりになります。

17. 重複の根拠と単なる状態を区別する

例えば、

%IP-4-DUPADDR:
Duplicate address 192.168.10.1 on GigabitEthernet0/0,
sourced by 0011.2233.4455

が確認されていれば、

重複アドレス

を疑う直接的な根拠です。

一方、

インターフェース
up/up

という情報だけでは、重複があるとは判断できません。

トラブルシューティングでは、

直接的な根拠

と、

単なるインターフェース状態

を区別します。

18. 静的アドレスとDHCP払い出し可能範囲の重複

重複リスクの代表例として、

静的に直接設定したアドレス

と、

DHCPサーバーが
実際にクライアントへ払い出し可能なアドレス範囲

の重複があります。

例えば、DHCPサーバーがクライアントへ実際に払い出し可能な範囲が、

192.168.50.20
～
192.168.50.100

だったとします。

同じ接続サブネット上のルーターインターフェースに、

interface GigabitEthernet0/0
 ip address 192.168.50.50 255.255.255.0

と設定した場合、

192.168.50.50

はDHCPの払い出し可能範囲に含まれています。

DHCPサーバーがこのアドレスをクライアントへ割り当てれば、

ルーター
192.168.50.50

クライアント
192.168.50.50

となり重複が発生します。

19. DHCPサブネット内にあるだけではリスクとは限らない

ここで、

DHCP用サブネットと同じサブネットにある

ことと、

DHCPサーバーが実際に払い出し可能な範囲内にある

ことを区別します。

例えばサブネット全体が、

192.168.50.0/24

でも、

192.168.50.1

がDHCPサーバーからクライアントへ払い出されないよう管理されているなら、

同じサブネットに属する

という理由だけで重複リスクとは断定できません。

このページでは、

静的アドレス
+
実際のDHCP払い出し可能範囲

が重複しているかを確認します。

DHCPサーバー側のプールや除外設定を詳しく構築・診断することは、このページで扱う範囲ではありません。

20. リスクと重複発生を区別する

次の状態を考えます。

リスク

静的アドレス
192.168.50.50

DHCP払い出し可能範囲
192.168.50.20 ～ 192.168.50.100

この時点で判断できるのは、

重複リスクあり

です。

しかし、まだ別クライアントへ192.168.50.50が割り当てられていないなら、

現在重複が発生中

とまでは断定できません。

重複の根拠

ルーター
192.168.50.50

クライアント
192.168.50.50

が確認された場合や、

%IP-4-DUPADDR

メッセージが確認された場合は、

重複を示す具体的根拠

があります。

したがって、

リスク

と、

現在発生している事象

を分けて判断します。

21. このページで比較する情報

アドレス割り当ての診断では、必要に応じて、

設計上の割り当て方式

実行中の設定

現在のIPv4アドレス

show ip interface briefのMethod

期待アドレス / 範囲

重複メッセージ

静的アドレス

DHCP払い出し可能範囲

を確認します。

そして、

期待する割り当て方式
vs
設定された割り当て方式

設定された割り当て方式
vs
現在のアドレス

期待するアドレス / 範囲
vs
現在のアドレス

現在のアドレス
vs
他ノードのアドレス

を比較します。

22. 代表例

例1：DHCP取得が整合している

設計：

GigabitEthernet0/1
DHCPクライアント

設定：

interface GigabitEthernet0/1
 ip address dhcp

現在：

GigabitEthernet0/1
192.168.70.25
YES DHCP
up
up

なら、

期待値
DHCP

設定済み
DHCP

現在のアドレス
192.168.70.25

です。

さらに192.168.70.25が期待値範囲内なら、割り当て上は整合しています。

例2：DHCP設定だがアドレス未取得

設定：

interface GigabitEthernet0/1
 ip address dhcp

現在：

GigabitEthernet0/1
unassigned
YES DHCP
up
up

なら、

設定済み
DHCP

現在のアドレス
なし

です。

直接言えるのは、

DHCPクライアント設定は存在するが
現在アドレスを確認できない

ということです。

原因まではこの情報だけで確定しません。

例3：割り当て方式が不一致

期待値：

DHCP

実際値：

interface GigabitEthernet0/0
 ip address 192.168.60.20 255.255.255.0

なら、

期待値
DHCP

設定済み
静的

なので、

割り当て方式の不一致

です。

例4：方式は合っているがアドレスが不一致

期待値：

DHCP

期待値範囲
192.168.80.0/24

現在：

GigabitEthernet0/3
10.10.10.25
YES DHCP
up
up

なら、

割り当て方式
一致

アドレス取得
あり

現在のアドレス
期待範囲外

です。

例5：重複リスク

静的：

192.168.90.150

DHCP払い出し可能範囲：

192.168.90.100
～
192.168.90.200

なら、

192.168.90.150

が範囲内なので、

重複リスクあり

です。

ただし、別クライアントが実際に192.168.90.150を使用している根拠がなければ、

重複発生中

とは断定しません。

23. よくある誤判断

誤り1：アドレスを持っていれば割り当ても正しい

アドレスが存在していても、

期待値
DHCP

設定済み
静的

なら設計と不一致です。

誤り2： ip address dhcp があればアドレス取得済み

ip address dhcpは、

DHCPクライアントとして取得する設定

です。

現在アドレスが存在するかは別に確認します。

誤り3： unassigned からDHCPサーバー障害を断定する

直接分かるのは、

現在アドレスが確認できない

ことです。

原因までは確定しません。

誤り4：方式が manual でなければ静的ではない

方式には複数の値があります。

静的 / DHCP判定では実行中の設定も確認します。

誤り5：DHCPで取得していればアドレス値は確認不要

DHCPで取得できていても、期待値範囲外のアドレスである可能性があります。

誤り6：静的アドレスがDHCP用サブネット内なら必ずリスク

確認するのは、

DHCPサーバーが
実際にクライアントへ払い出し可能な範囲

との重複です。

誤り7：払い出し可能範囲との重複だけで重複確定

この時点では、

重複リスク

です。

実際の重複には別ノードの使用状況や重複メッセージなどの根拠が必要です。

誤り8：プライベートアドレスなら同じアドレスを重複使用してよい

独立したプライベートネットワーク間では再利用できます。

しかし、同じ接続サブネット上で同一ユニキャストアドレスを複数ノードが使用すれば重複です。

24. アドレス割り当て診断の基本手順

1. 期待する割り当て方式を確認

        ↓

2. 実行中の設定を確認

        ↓

3. 静的 / DHCPを識別

        ↓

4. 現在のアドレスを確認

        ↓

5. アドレス未取得か確認

        ↓

6. 期待するアドレス / 範囲と比較

        ↓

7. アドレスの一意性を確認

        ↓

8. 重複の根拠を確認

        ↓

9. 静的アドレスと
   DHCP払い出し可能範囲の
   重複リスクを確認

        ↓

10. 割り当て上の確認結果を整理

すべての問題で全項目を確認する必要はありません。

問題文や出力から、

割り当て方式

現在のアドレス

期待するアドレス

重複

のどこに不整合があるかを切り分けます。

25. 最終的に判断できるようにすること

このページでは、

ip address <address> <mask>

を見て、

インターフェースへの直接設定

と判断できる必要があります。

また、

ip address dhcp

を見て、

インターフェースがDHCPクライアントとして
アドレスを取得する設定

と判断できる必要があります。

そのうえで、

実行中の設定
+
show ip interface brief

から、

設定された割り当て方式

現在のアドレス

方式

アドレス未取得

期待範囲外アドレス

を確認します。

さらに、

期待する割り当て方式

と、

設定された割り当て方式

を比較し、

DHCPであるべきなのに静的

静的であるべきなのにDHCP

を識別します。

重複については、

同じ接続サブネット上で
同じユニキャスト IPv4アドレスを
複数ノードが使用していないか

を確認します。

%IP-4-DUPADDR

は重複を示す重要な根拠です。

また、

静的アドレス
+
DHCPサーバーが実際に
クライアントへ払い出し可能な範囲

が重複していれば、

重複リスク

があります。

まとめ

IPv4アドレス割り当てでは、

どの方式で割り当てる設計なのか

実際の設定はどうなっているか

現在どのアドレスを持っているか

を分けて確認します。

Cisco IOS / IOS XEでは、

ip address <address> <mask>

でアドレスを直接設定できます。

ip address dhcp

はインターフェースをDHCPクライアントとして動作させる設定です。

現在状態は、

show ip interface brief

などで確認します。

ただし、

設定された割り当て方式

と、

現在のアドレス

は別です。

例えば、

ip address dhcp

でも、

unassigned

なら現在アドレスを確認できません。

逆にDHCPでアドレスを取得できていても、

期待値範囲

と異なるアドレスなら設計と不一致です。

重複については、

独立ネットワーク間のアドレス再利用

と、

同じ接続サブネット上での
同一ユニキャストアドレス競合

を区別します。

%IP-4-DUPADDR

は重複を示す重要な根拠です。

また、

静的アドレス

が、

DHCPサーバーの実際の
クライアント払い出し可能範囲

に含まれている場合は重複リスクがあります。

ただし、

リスク

と、

実際に重複している根拠

は区別します。

このページでの最終的な判断は、

期待する割り当て方式
↓
設定された割り当て方式
↓
現在のアドレス
↓
期待するアドレス / 範囲
↓
アドレスの一意性
↓
重複リスク / 根拠
↓
割り当て上の整合 / 不整合

です。

この判断ができるようになることで、次のページでは、これまで確認してきたIPv4情報を組み合わせ、どの設定や値が実際に誤っているのかを特定できるようになります。