トラブルシューティングの体系｜コンピュータネットワーク

🎓 レベル：標準　|　重要度：A（必須） 📎 前提：OSI参照モデルとTCP/IPモデル

要点（BLUF）

障害解析は当て推量でなく、層で切り分けます。OSIモデルが診断の地図になります。
王道はボトムアップ（物理→上位）。「ケーブル・リンクは上がっているか」から確かめます。
各層に対応する確認コマンドを持っておけば、症状から原因へ最短で辿れます。

層で切り分ける

「つながらない」を、下の層から1つずつ潰します。

graph TD
  L1["L1物理: ケーブル・ポートのup/down・速度/デュプレックス"]
  L2["L2リンク: MAC学習・VLAN・トランク・STP"]
  L3["L3ネットワーク: IP/マスク・ゲートウェイ・ルート・ping"]
  L4["L4トランスポート: ポート・ACL・NAT"]
  L7["L7アプリ: DNS・サービス稼働"]
  L1 --> L2 --> L3 --> L4 --> L7

層	症状の例	確認コマンド
L1	リンクが点かない	`show ip interface brief`・`show interfaces`（errors/duplex）
L2	同一LAN内で届かない	`show mac address-table`・`show vlan brief`・`show interfaces trunk`
L3	別ネットワークへ届かない	`ping`・`traceroute`・`show ip route`・`show ip arp`
L4	特定サービスだけ不通	`show access-lists`・`show ip nat translations`
L7	名前で繋がらない	`nslookup`・サービスの稼働確認

切り分けの一手目：ping を段階的に

ping 127.0.0.1        # 1. 自分のTCP/IPスタックは生きているか
ping 192.168.1.10     # 2. 自分のIPは設定されているか
ping 192.168.1.1      # 3. 同一LAN（ゲートウェイ）に届くか → L2/L3
ping 8.8.8.8          # 4. 外部IPに届くか → ルーティング/NAT
ping example.com      # 5. 名前で届くか → DNS

どこで初めて失敗したかで、原因の層が一気に絞れます。8.8.8.8 は通るのに example.com が通らないならDNS、ゲートウェイにも届かないならL1/L2/IP設定です。

よくある原因チェックリスト

L1：ケーブル不良、ポートが administratively down（no shutdown 忘れ）、デュプレックス/速度のミスマッチ。
L2：VLAN違い、トランクの allowed VLAN 漏れ、ネイティブVLAN不一致、ポートセキュリティの err-disable。
L3：IP/マスクの設定ミス、デフォルトゲートウェイ未設定、戻りルートが無い（片道だけ設定）、重複IP。
L4以上：ACLで意図せず遮断、NAT設定漏れ、サービス停止、DNS設定ミス。

なぜボトムアップが効くのか（設計の直観）

上位層は下位層の上に成り立つので、土台（物理・リンク）が壊れていれば上位は必ず失敗します。いきなりアプリを疑っても、原因がケーブル抜けなら時間を浪費します。下から確かめれば、「ここまでは正常」という境界を確実に押し上げ、原因の層を確定できます。ただし「特定アプリだけ不通」のように症状が上位を強く示唆するなら、トップダウンや分割統治（真ん中のL3から確認）が速いこともあります。症状で入口を選ぶのが熟練の差です。

⚠️ よくある誤解

「pingが通らない＝故障」ではない。ICMPが遮断されているだけの場合があります（[[03-04_ARPとICMP]]）。複数の手段で裏取りを。
「設定したのに直らないのは機器のせい」ではない。多くは no shutdown 忘れ・未保存・VLAN/ゲートウェイ設定漏れなど人的ミス。まず自分の設定を疑います。
「上から順に見る」だけが正解ではない。基本はボトムアップですが、症状が層を示すなら分割統治が速い。地図（OSI）の上で入口を選びます。

対応 lab

なし（実機/シミュレータでの障害再現と切り分けを推奨）