複数NICのルーティング(Linux)

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では、今日も授業を始める。今日のテーマはルーティングだ

例えば、Linuxサーバに複数のI/F(インターフェース)があって、それぞれにIPアドレスが設定されていたとする。

1台のLinuxサーバで、3つのLANケーブルを接続できるNIC(ニック＝ネットワークインターフェースカード)があって、それぞれのNICにIPアドレスを設定しているから、1台のLinuxサーバで3つのIPアドレスを持っているということね。

LinuxサーバのそれぞれのNICから、LANケーブルがスイッチにつながっているとする。

1台のLinuxサーバから3本のLANケーブルがでていて、3本ともスイッチにつながっているってことね。

このように複数のNIC(I/F)があっても、Linuxサーバのデフォルトゲートウェイ(デフォルトGW)は1個しか設定できない。

デフォルトゲートウェイはデフォゲって略すんだよね。

例えば、以下の3つのIPアドレスがあったとする。
192.168.1.1（1個目のI/F）
192.168.2.1（2個目のI/F）
10.10.1.1 （3個目のI/F）←デフォゲを持つように設定
※NIC(ネットワークインターフェース)は3つある。
※デフォルトGWが10.10.1.254で
　3個目のI/Fからつながっている先に
　10.10.1.254(ルータ)があると仮定

デフォルトゲートウェイは、Linuxサーバの場合、1つのI/Fにしか設定できない。 Windowsサーバの場合は、各I/Fごとに異なるデフォルトゲートウェイを設定することができるが、 Linuxは複数I/F(複数のNIC)があっても、デフォルトゲートウェイは1つだ。

Linuxは1つのデフォゲしか設定できない仕様になっている。Windowsは複数のデフォゲを持つことができて、I/Fごとにデフォゲを設定できるのね。

この場合、Linuxから宛先IPアドレス「A」に対して、通信しようとする場合、Linuxのルーティングテーブルに「A」のルーティングがかかれていれば、それに従って、設定されているI/Fからパケットを出す(通信する)。

つまり、ルーティングテーブルに、「A」へ通信するときは、このI/Fから通信するというルーティング設定があれば、そのI/Fからパケットが出ていくことになるってことね。

もし、ルーティングテーブルに書かれていない宛先IPアドレスの場合は、どこのI/Fから通信すればいいか分からないため、デフォルトゲートウェイのIPアドレスへパケットを送ることになるのね。

うむ。デフォルトゲートウェイのIPアドレスへ通信する時に LinuxのどのI/Fからパケットを出すかは、デフォルトゲートウェイを設定した時点で設定されている。

ざっくりいうと、Linuxが宛先IPアドレス「A」へ通信しようとする場合、ルーティングテーブルをみて、ルーティングテーブルに書かれている宛先はそれに従い、書かれていない場合は、デフォルトウェートウェイへ通信する。

ルーティングテーブルに書かれているということは、スタティックルートを設定しているか、 LinuxサーバのI/Fのネットワークに所属している場合のどちらかの場合である。例えば、192.168.1.1（1個目のI/F）のサブネットマスクが/24の場合、 192.168.1.xxxへの通信は、1個目のI/Fからパケットが送信される。つまり、192.168.1.xxxへのルーティングテーブルは、手動でスタティックルートを設定しなくても、自動で設定される。

Linuxサーバ自身が所属するネットワークへの経路については、 OSが自動的に登録してくれるってことね。所属するネットワーク以外へ送信したいときは、自分でどのI/Fから送信するかをスタティックルート(静的経路)で設定すると、その設定したI/Fから送信されるってことね。

宛先IPアドレスが、Linuxサーバ自身が所属するネットワークへの経路でもなく、自分が設定したスタティックルートにも該当しない場合は、デフォゲに送信されるのね。

うむ。例えば、192.168.1.1（1個目のI/F）が、LANケーブルでスイッチにつながっていて、そのスイッチに、別のサーバ(192.168.1.2)からもLANケーブルがつながっているとする。 192.168.1.1も192.168.1.2もサブネットマスクが/24とすると、 Linuxサーバの192.168.1.1も、別サーバの192.168.1.2も同じネットワークということになる。 Linuxサーバから、192.168.1.2への通信は、スタティックルートを設定していなくても、 192.168.1.1(1個目のI/F)からパケットが送信される。

あと、Linuxサーバに複数のNICがある場合に、通信の行きと帰りが異経路になると通信できないことがある。パケットの行きと帰りが別経路となる通信のことを、非対称通信とか、非対称ルーティングといっている。

Linuxサーバから宛先IPアドレス宛にパケットを送信したときに、行きに通った各NW機器の経路と、宛先IPアドレスの機器からLinuxサーバへの戻りのパケットが、行きとは異なる経路でLinuxサーバへパケットが返るようなケースを非対称ルーティングというのね。

例えば、サーバX（IPアドレス：X）から、Linuxサーバの192.168.1.1（1個目のI/F）へパケットが届いた場合、 LinuxサーバがIPアドレス「X」へパケットを返すときに、ルーティングテーブルを見る。ルーティングテーブルに、IPアドレス「X」への経路が書かれていない場合、デフォルトゲートウェイからパケットを返すことになる。今回の例だと、10.10.1.1(3個目のI/F)にデフォゲを設定しているので、 10.10.1.1(3個目のI/F)から10.10.1.254(デフォゲ)へパケットを返すことになる。

この場合、行きと帰りが同じI/Fになっていないので、異経路という。 Linuxの192.168.1.1(1個目のI/F)へ届いたパケットが、10.10.1.1(3個目のI/F)から返ろうとしているってことね。

このように異経路の場合は、LinuxのOSの種類や、OSのバージョンによって、どのように動作するかが多少変わってくる。例えば、CentOS7の場合、デフォルトの設定(＝OSをインストールしてから特別な設定をしていない場合)では、CentOS7にパケットが入ってきたI/Fと、 CentOS7からの戻りのパケットのI/Fが異なる場合は、パケットを送らないという設定になっている。

つまり、CentOS7の場合、行きと帰りの通信が異なる場合は、パケットを返さない。もし、行きと帰りが異なってもパケットを返すようにしたい場合は、/etc/sysctl.confファイルに以下の設定を入れる必要がある。

net.ipv4.conf.all.rp_filter = 2
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 2

上記を設定して、CentOS7からパケットが返るようにしても、途中のファイアウォールで、非対称通信（パケットの行きと帰りが別経路となる通信）のために遮断されることもある。ファイアウォールのステートフルインスペクションという機能が有効になっていると、 TCPやUDPの行きと帰りの通信状態をチェックしているため、非対称通信の場合に、通信が失敗する。

つまり、非対称通信にならないようにした方が確実ってこと？

うむ。例えば、サーバX（IPアドレス：X）から、Linuxサーバの192.168.1.1（1個目のI/F）へパケットが届いた場合、 LinuxサーバにIPアドレス「X」のスタティックルートをあらかじめ設定しておけば (192.168.1.1（1個目のI/F）からIPアドレス「X」へ通信するようにスタティックに設定)、サーバX（IPアドレス：X）から、Linuxサーバへ通信の戻りは、同じI/F(1個目のI/F)になる。よって、異経路にはならない。

もし、サーバX（IPアドレス：X）から、このLinuxサーバの 192.168.2.1（2個目のI/F）にも、10.10.1.1（3個目のI/F）にも通信したい場合はどうなるの？

今日は頭の回転が速いな。サーバX（IPアドレス：X）が用途によって、 192.168.2.1（2個目のI/F）へ通信したり、 10.10.1.1 （3個目のI/F）へ通信したりというようなケースでは、さっきのスタティックルート設定に従うと、両方とも戻りの通信は、192.168.1.1（1個目のI/F）からIPアドレス「X」へ通信する。

サーバX（IPアドレス：X）からLinuxサーバの 10.10.1.1（3個目のI/F）へ通信したときの戻りの通信が異経路になっちゃう！

ってことは、ステートフルインスペクションのF/W(ファイアウォール)があったら、途中でパケット破棄されちゃう。

ってか、どうしたらいいの？

LinuxサーバにPBR(ポリシーベースルーティング)という設定をすれば解決する。

PBR(ピービーアール)って何？

今日はここまでで、PBRの説明は次回にしよう

は～い。

今回のまとめ

1.デフォルトゲートウェイ＝デフォゲ

2.Linuxは1つのデフォゲしか設定できない

3.Windowsは複数のデフォゲを設定できる

4.非対称ルーティングはパケットの行きと帰りが別経路となる通信

5.非対称ルーティングはF/Wのステートフルインスペクションで遮断される

6.PBRはポリシーベースルーティングのこと

　

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