CCNA 200-301 徹底解説
IP Connectivity（IP接続性）編

0. このガイドの全体像

pie showData
    title CCNA 200-301（v1.1）ドメイン別 出題比率
    "IP Connectivity (25%)" : 25
    "Network Fundamentals (20%)" : 20
    "Network Access (20%)" : 20
    "Security Fundamentals (15%)" : 15
    "IP Services (10%)" : 10
    "Automation and Programmability (10%)" : 10

このガイドでは、公式試験ブループリント（v1.1）の「3.0 IP Connectivity」に定義された以下の5つのサブトピックを、初学者向けに順番通り・図解付きで解説します。

第1章｜3.1 ルーティングテーブルの構成要素を解釈する

1-1. ルーティングテーブルとは何か

ルーティングテーブルは、ルータがパケットを受信した際に「どの送信先に届けるために、どのインターフェースから送り出すべきか」を記した「地図（ナビゲーション）」です。

Cisco IOSで show ip route コマンドを実行すると表示されます。

1-2. 各構成要素の意味（試験で問われるポイント）

1-3. パケット転送の流れ（全体イメージ）

flowchart TD
    A["パケットがルータのインターフェースに到着"] --> B["宛先IPアドレスを確認"]
    B --> C{"ルーティングテーブルに<br>一致するエントリはあるか？"}
    C -- "一致するエントリあり" --> D["該当エントリのネクストホップ／<br>出力インターフェースへ転送"]
    C -- "一致するエントリなし" --> E{"ゲートウェイ・オブ・ラストリゾート<br>（デフォルトルート）は設定されているか？"}
    E -- "設定あり" --> F["デフォルトルート経由で転送"]
    E -- "設定なし" --> G["パケットを破棄し、<br>送信元へICMP到達不能を返す"]

第2章｜3.2 ルータのフォワーディング決定ロジック

同じ宛先に対して複数の経路情報がある場合、ルータは以下の3段階の優先順位で「どの経路を実際に使うか」を決定します。これが試験トピック3.2の核心です。

flowchart TD
    Start(["複数の経路候補がある"]) --> Step1{"① 最長プレフィックスマッチ<br>（Longest Prefix Match）<br>より長い（詳細な）プレフィックスは？"}
    Step1 -- "プレフィックス長が最長の<br>エントリが1つに絞れる" --> UseRoute["その経路を採用"]
    Step1 -- "プレフィックス長が同じ経路が<br>複数残る" --> Step2{"② アドミニストレーティブ<br>ディスタンス（AD）<br>より小さいADは？"}
    Step2 -- "ADが最小のエントリが<br>1つに絞れる" --> UseRoute
    Step2 -- "AD値も同じ<br>（同一プロトコル間）" --> Step3{"③ メトリック<br>より小さいメトリックは？"}
    Step3 --> UseRoute

2-1. ①最長プレフィックスマッチ（Longest Prefix Match）

最も優先されるルール。宛先IPアドレスに対して、より長い（より詳細な＝ホスト数が少ない）プレフィックスを持つ経路が常に優先されます。

例：宛先 10.10.20.5 へのパケットがある場合

→ プレフィックス長が異なる場合は、ADやメトリックを比較するまでもなく、最長一致が常に勝ちます。

2-2. ②アドミニストレーティブディスタンス（AD）

プレフィックス長が同じ経路が複数の情報源（プロトコル）から学習された場合に比較される「情報源の信頼度」です。値が小さいほど信頼性が高く、優先されます。

2-3. ③メトリック

プレフィックス長もAD値も同じ場合（＝同じルーティングプロトコル内で複数経路がある場合）に比較されます。値が小さいほど低コスト（良い経路）です。

• OSPFのメトリック: コスト（Cost = 100Mbps / インターフェース帯域幅）
• RIPのメトリック: ホップ数（Hop Count = 通過するルータの数）
• EIGRPのメトリック: 帯域幅（Bandwidth）と遅延（Delay）から算出される複合メトリック

第3章｜3.3 IPv4/IPv6スタティックルーティングの設定・検証

3-1. スタティックルートの4分類

スタティックルートは設定用途によって4つのパターンに分類され、試験でもそれぞれの特徴・設定方法が問われます。

3-2. 構成例（トポロジ）

以下は、R1がR2（プライマリ）とR3（バックアップ）の2経路でネットワーク 10.10.20.0/24 に到達できる構成です。

graph LR
    R1["R1（本社ルータ）"]
    R2["R2（プライマリ回線）"]
    R3["R3（バックアップ回線）"]
    LAN["10.10.20.0/24<br>（拠点LAN）"]
    R1 -- "G0/0<br>（プライマリ経路）" --> R2
    R1 -- "G0/1<br>（バックアップ経路）" --> R3
    R2 --> LAN
    R3 --> LAN

3-3. IOS設定例

R2経由の経路（AD=1）が生きている限り、ルーティングテーブルにはR2経由の経路のみが載ります。R2経由の経路が消えた（リンクダウンした）場合にのみ、AD=200のR3経由の経路がルーティングテーブルに現れ、通信が自動的に切り替わります。これが「フローティング（浮動）」と呼ばれる理由です。

3-4. 検証コマンド

第4章｜3.4 シングルエリアOSPFv2の設定・検証

4-1. OSPFの基本動作

OSPF（Open Shortest Path First）はリンクステート型のルーティングプロトコルです。ルータ同士が「隣接関係（アジェセンシー）」を確立し、リンク状態情報（LSA）を交換し合うことで、ネットワーク全体のトポロジを学習し、最短経路を計算します。

4-2. ネイバー隣接関係（Neighbor Adjacency）の確立ステート

2台のOSPFルータが隣接関係を確立するまでには、以下のステートを順番に遷移します。

stateDiagram-v2
    [*] --> Down
    Down --> Init : Helloパケット受信
    Init --> TwoWay : 自分のRouter IDが<br>相手のHelloに含まれるのを確認
    TwoWay --> ExStart : マスター/スレーブを決定
    ExStart --> Exchange : DBD（データベース記述）<br>パケットを交換
    Exchange --> Loading : LSR/LSUで<br>詳細情報を要求
    Loading --> Full : LSDB（リンクステート<br>データベース）が完全に同期
    Full --> [*]

4-3. ネットワークタイプ：ポイントツーポイント vs ブロードキャスト

ブロードキャスト型のマルチアクセスネットワーク（例：同一Ethernetセグメントに3台以上のルータ）では、全ルータ同士がフルメッシュで隣接関係を結ぶと非効率（LSA交換の組み合わせ爆発）になるため、代表ルータ（DR）とバックアップ（BDR）を選出し、他のルータはDR/BDRとのみフル隣接関係を結びます。

4-4. DR/BDR選出ロジック

flowchart TD
    A["セグメント内のOSPFルータで<br>DR/BDRを選出開始"] --> B{"OSPFプライオリティが<br>最も高いルータは？<br>（0は選出対象外）"}
    B -- "1台に絞れる" --> C["そのルータがDRになる"]
    B -- "同点が複数" --> D{"Router IDが<br>最も高いルータは？"}
    D --> C
    C --> E["同様の基準で<br>2番目に高いルータがBDRになる"]

4-5. 設定例

「シングルエリア」という名前の通り、CCNAで問われるOSPFはすべてarea 0（バックボーンエリア）のみで構成されるシンプルな構成です。

4-6. 検証コマンド

第5章｜3.5 ファーストホップ冗長プロトコル（FHRP）

5-1. なぜFHRPが必要か

一般的なホスト（PC等）は、デフォルトゲートウェイとして1つのIPアドレスしか設定できません。もしそのデフォルトゲートウェイ（ルータ）が故障すると、そのセグメントは外部と通信できなくなってしまいます。

FHRP（First Hop Redundancy Protocol）は、複数の物理ルータで1つの仮想IPアドレス（仮想ゲートウェイ）を共有することで、1台が故障してももう1台が自動的に処理を引き継ぐ仕組みです。

graph TB
    Host["ホストPC<br>デフォルトゲートウェイ：<br>仮想IP 192.168.1.254"]
    VIP(("仮想IP<br>192.168.1.254"))
    RA["ルータA（Active/Master）<br>実IP：192.168.1.1"]
    RB["ルータB（Standby/Backup）<br>実IP：192.168.1.2"]
    Host --> VIP
    VIP -. 正常時 .-> RA
    VIP -. RA障害時に自動切替 .-> RB

5-2. 代表的なFHRPの比較

まとめ：学習の進め方

CCNAのIP Connectivity分野は、単なる暗記ではなく「ルータの思考プロセス（ロジック）」を理解することが鍵です。

• 最長一致 → AD → メトリック の順序を叩き込む
• 主要プロトコルのAD値（Connected=0, Static=1, OSPF=110, RIP=120）を即答できるようにする
• show ip route や show ip ospf neighbor の出力結果を正しく読み解く練習をする

参考ソース（出典）

• Cisco Official Exam Topics: CCNA 200-301 v1.1 Blueprint
• Cisco Press: CCNA 200-301 Official Cert Guide, Volume 1 & 2