ユニキャスト・ブロードキャスト・マルチキャストの違い｜宛先MACと届く範囲で見分ける

一台へ送る通信と、同じLANへ広く送る通信。どちらもスイッチを通るので、画面で見るだけでは違いが分かりにくいことがあります。

ユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャストは、誰を受信対象にするかを表す言葉です。ただし「一対一・一対多」と覚えるだけでは、VLANを越えるか、どのポートへ出るかまでは説明できません。ARPやWeb通信の例を使って、宛先と届く範囲を順に見ていきましょう。

三つの違いは、通信を受け取る相手

ユニキャストは、特定の一台を宛先にします。ブロードキャストは、同じブロードキャストドメインへ広く届ける通信です。ドメインという言葉は、ここでは「同じブロードキャストが届く範囲」と考えてください。

マルチキャストは、グループを宛先にします。たとえば同じ映像を複数の受信者へ配る場合に、送信者がグループ宛に送り、ネットワーク側で必要な区間へ複製します。

ユニキャスト:    A --------> B

ブロードキャスト: A ----+----> B
                         +----> C   同一VLANの全端末
                         +----> D

マルチキャスト:  A ----+----> B   Group参加
                         +----> D   Group参加
                              C   非参加

図の矢印は受信対象の違いを示しています。実際の配線を示す構成図ではないので、途中のスイッチやルーターは省略しています。

ユニキャストでも、ゲートウェイへ渡すことがある

PCからWebサーバーへ接続するとき、IPパケットの宛先はそのサーバーです。同じサブネットにいるなら、PCはサーバーのMACをARPで調べ、そこへフレームを送ります。

別のサブネットにいるなら、PCはゲートウェイのMACを調べて渡します。IPの宛先はサーバーのままで、Ethernetの宛先だけがその区間の次の相手になります。IPとMACを分けて読むと、ルーターを通る通信も追いやすくなります。

スイッチは宛先MACから出力ポートを選び、ルーターは宛先IPから経路を選びます。どちらも「次にどこへ渡すか」を決めますが、見ている情報が違います。

Web通信の準備にはARPや名前解決が含まれます。一つのWeb操作に、複数の通信方式が登場しても不思議ではありません。

ブロードキャストは、通常VLANの中にとどまる

ARP要求は「このIPv4アドレスを持っているのは誰ですか」という問い合わせです。相手のMACがまだ分からないため、宛先MACをff:ff:ff:ff:ff:ffにして同じLANへ送ります。答えを持つ端末が応答することで、相手を特定できます。

VLANが違えば、同じ物理スイッチに接続されていても通常のブロードキャストは届きません。VLANは、この届く範囲を分ける仕組みです。

DHCPで別ネットワークのサーバーを利用できるのは、DHCP Relayなどが要求を中継するためです。ルーターがすべてのブロードキャストを無条件に転送しているわけではありません。

ここでの例はIPv4とEthernetです。IPv6にはIPv4のようなブロードキャストがなく、近隣探索ではマルチキャストを使います。ARPとIPv6の近隣探索は、目的が似ていても方式を分けて覚えましょう。

マルチキャストは、参加情報と転送経路をそろえる

IPv4の受信端末は、IGMPを使ってグループへの参加を知らせます。スイッチがその情報を見て、必要なポートへ転送を絞る機能がIGMP Snoopingです。Snoopingは「参加のやり取りを見て学ぶ」と考えると理解しやすくなります。

参加状態を定期的に確認する装置をクエリアと呼びます。Snoopingを有効にしただけで、参加情報がいつまでも正しく保たれるとは限りません。

# Cisco系の参照コマンド例。機種・OSで異なる
show ip igmp groups
show ip igmp snooping groups
show ip mroute
show ip pim neighbor
show interfaces counters

ルーターを越えて届ける場合は、PIMなどのマルチキャストルーティングも必要です。L2で受信ポートを選ぶ仕組みと、L3で経路を作る仕組みを分けて確認します。

参加していないポートへ流れる動作は、未学習時の扱いや機種の設定にも左右されます。「マルチキャストなら必ず受信者のポートだけ」と言い切らず、グループ表と転送状態を見ます。

用途名ではなく、一つのメッセージを分類する

「ARPはブロードキャスト」とだけ覚えると、ARP応答を見たときに迷います。通常のARP要求はブロードキャストですが、応答は問い合わせた相手へのユニキャストです。同じプロトコルでも、メッセージによって宛先が変わります。

キャプチャでは、宛先IPと宛先MACを両方見てください。IPv4のグループアドレスと、EthernetのマルチキャストMACは別の欄に表示されます。

たとえば別ネットワークのサーバーへの通信では、宛先IPはサーバーでも、宛先MACはゲートウェイです。宛先MACだけを見て「サーバーへの通信ではない」と判断しないようにします。

表は代表的な用途を整理したものです。ルーティングプロトコルや冗長化プロトコルは、種類や設定によって使う通信方式が異なるため、対象のメッセージを確認します。

届かないときも流れすぎるときも、受信者から追う

映像が届かないなら、まず受信端末が正しいグループへ参加しているか、その参加がネットワーク側に見えているかを調べます。別VLANへ配る構成では、送信元までの経路、マルチキャスト経路、TTL、フィルターも確認します。

関係のないポートへ大量に流れるなら、Snoopingのグループ表とクエリア、未学習時の扱いを確認します。届かない原因も、流れすぎる原因も、一つの機能だけで決まるわけではありません。

変更前に、グループ、VLAN、受信ポート、通信量を記録すると、設定後と比べられます。単にストーム制御で量を下げる前に、必要な通信がどこへ届くべきかを確かめましょう。

最初に押さえるのは、特定の一台、同じLAN全体、参加グループという三つの宛先です。そのうえでVLANと経路を足して考えると、実際に届く範囲を説明できます。

動画・筆者の投稿で補足する

文章と図で流れをつかんだら、関連する動画も参考にしてください。画面の表示や操作は、機種・ソフトウェアの版によって異なる場合があります。

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この記事の執筆・監修者

けんと＠設計構築チャンネル

ネットワーク設計構築エンジニア／インフラ転職コンパス編集者

30歳・IT未経験からSIerへ転職。ネットワークエンジニアとして、金融系・オフィス系ネットワークの設計・構築に携わり、PL・PMも経験。自身の未経験転職と現場経験をもとに、仕事内容・技術・キャリア・求人選びをわかりやすく解説しています。

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