PT演習 1-3：スイッチのMAC学習とブロードキャストを観察

この演習でできるようになること

• スイッチのMACアドレステーブルが空の状態から、通信を経て学習されていく様子を確認できる
• シミュレーションモードで、ユニキャストとブロードキャストの届き方の違いを目で見て区別できる
• スイッチの学習の仕組みを、実機の挙動として説明できる

使用トポロジ

PC0・PC1・PC2の3台を、1台のSwitch 2960の異なるポートにそれぞれストレートケーブルで接続します。3台とも同じネットワーク（192.168.1.0/24）に属するIPアドレスを設定し、PC0からPC1へのping（ユニキャスト）と、PC0からのブロードキャストの届き方を見比べます。

📷 キャプチャ準備中 — 講師が作成中です

準備

1. PC-PTを3台（PC0、PC1、PC2）配置し、Switch 2960を1台配置します。
2. すべてのPCとスイッチをストレートケーブルで接続します（PC-スイッチ間は常にストレート）。
3. 各PCのDesktop→IP Configurationで、次のように設定します。PC0: 192.168.1.1/24、PC1: 192.168.1.2/24、PC2: 192.168.1.3/24。
4. スイッチをクリックし、「CLI」タブは今回は使わず、代わりに「Config」タブは触らないまま閉じます（コマンド未習のためGUI操作のみで進めます）。

手順

1. まず、スイッチの中身がどうなっているか確認します。画面右下からSimulationモードに切り替えます。
2. Event List Filtersを開き、ICMP のみにチェックを入れます。
3. PC0のCommand Promptから ping 192.168.1.2 を実行し、「Capture / Forward」で1コマずつ進めます。
4. スイッチに最初にフレームが届いたコマで、スイッチのアイコンをクリックし、「Inbound PDU Details」や「Outbound PDU Details」を確認します。ここで、スイッチが「送信元MACアドレスを学習してから、宛先ポートへ転送する」流れが分かります。
5. さらに詳しく確認したい場合は、スイッチをクリックして「Config」タブ内の「MAC Address Table」の項目（GUIから閲覧できる一覧）を開き、学習されたMACアドレスとポート番号の対応を確認します。
6. 次に、ブロードキャストの広がり方を観察します。PC0のCommand Promptから、まだ一度もスイッチが学習していない架空のホストへのping（たとえば ping 192.168.1.99、実在しない機器）を試し、ARP要求がブロードキャストとしてどう広がるかを「Capture / Forward」で確認します。ARP要求はスイッチの全ポート（送信元ポートを除く）に転送されるはずです。

確認

MAC Address Tableの表示は、学習が進むと次のように埋まっていきます。

Vlan   Mac Address        Type      Ports
----   -----------        --------  -----
1      00e0.a3xx.xx01      DYNAMIC   Fa0/1
1      00e0.a3xx.xx02      DYNAMIC   Fa0/2

ARP要求（ブロードキャスト）のイベントリストは次のように、全ポートに同時に広がる様子が確認できます。

Vis. Time    Last Device   At Device   Type
0.000        -             PC0         ARP
0.001        PC0           Switch0     ARP
0.002        Switch0       PC1         ARP
0.002        Switch0       PC2         ARP

Switch0 から PC1 と PC2 の両方へ、同じタイミングでイベントが発生している点がブロードキャストの証拠です。ユニキャスト（ping）では、宛先ポートのみに転送される点と対比してください。

合格チェックリスト

• 3台のPCがそれぞれ異なるIPアドレスで同一ネットワークに設定されている
• pingの直後、MAC Address Tableに送信元・宛先双方のMACアドレスとポート番号が学習されている
• ARP要求（ブロードキャスト）が、送信元ポートを除く全ポートに同時に転送される様子を確認できた
• ユニキャスト（学習済みのping）は特定の1ポートにのみ転送されることを確認できた

つまずきポイント

ひとつめは、MAC Address Tableを確認するタイミングが早すぎることです。まだ一度も通信していない状態ではテーブルは空です。必ずpingを1回実行した後に確認しましょう。

ふたつめは、ブロードキャストとユニキャストの違いを混同することです。学習済みの相手へのpingは特定ポートだけに転送されますが、ARP要求のような未学習・ブロードキャスト通信は全ポートに送られます。イベントリストの「At Device」欄が同時刻に複数現れているかどうかで見分けましょう。

みっつめは、IPアドレスの設定漏れです。3台のうち1台でもサブネットマスクや範囲を間違えると、そもそもping自体が失敗し、学習の様子を観察する以前の問題になってしまいます。