L2とL3の境界で起きやすい通信トラブル集

ネットワークトラブルの中でも、

最も「原因が分かりづらい」のが L2 と L3 の境界で発生する問題

です。

ping が通ったり通らなかったり、 一部の通信だけが失敗する、といったケースの多くは、

L2（リンク層）と L3（ネットワーク層）の認識ズレ

が原因です。

本記事では、

• L2 / L3 境界で起きやすい代表的トラブル
• なぜその現象が起きるのか
• どう確認し、どうなれば解決と言えるか

を実務視点で整理します。

そもそもL2とL3の役割整理

L2（リンク層）

• MACアドレスで通信
• 同一ブロードキャストドメイン
• ARP が重要

L3（ネットワーク層）

• IPアドレスで通信
• ルーティングによる転送
• デフォルトゲートウェイが重要

この境界で情報が噛み合わないと、通信は成立しません。

トラブル① IPは正しいのに通信できない

よくある原因

• VLAN 不一致
• L2的には別セグメント

確認ポイント

• 接続ポートの VLAN
• アクセスポート / トランク設定

解決判断

同一 VLAN に収まり、ARP が解決する

トラブル② ARP が解決せず通信不可

現象

• ping がタイムアウト
• ARP テーブルに incomplete

確認

arp -an

原因

• L2 到達不可
• ARP フィルタ

解決判断

MAC アドレスが正常に解決される

トラブル③ デフォルトゲートウェイ設定ミス

現象

• 同一セグメント内は通信可
• 外部通信だけ不可

確認

ip route

原因

• GW IP 誤り
• L3 到達不可な GW

解決判断

GW に ping が通り、外部通信が成立

トラブル④ L2ループ・ブロードキャストストーム

現象

• 通信が断続的
• CPU 使用率急上昇

原因

• STP 無効
• 誤配線

確認

• STP 状態
• MAC アドレステーブルの揺れ

解決判断

STP が正常動作し、トラフィックが安定

トラブル⑤ L3ルーティングはあるが戻り経路がない

現象

• 片方向通信のみ成功
• TCP 接続が確立しない

原因

• 非対称ルーティング
• 戻り経路欠如

確認

• ルーティングテーブル
• traceroute

解決判断

往復経路が同一または許容される構成

トラブル⑥ L2/L3境界でのMTU問題

現象

• 小さい通信は成功
• 大きい通信だけ失敗

原因

• MTU 不一致
• DF ビット

確認

• ping -M do
• interface MTU

解決判断

フラグメントなしで正常通信

L2/L3トラブル切り分けの基本順序

1. 物理リンク確認
2. L2 到達性（ARP）
3. L3 到達性（ルーティング）
4. 双方向性

「解決した」と判断する基準

• ARP が安定して解決
• ping が双方向で成功
• TCP セッションが正常確立

まとめ

• L2/L3 境界は最も誤解されやすい
• 現象だけで判断しない
• 層を意識した切り分けが最短

L2とL3を分けて考えるだけで、

「原因不明の通信障害」は大幅に減ります。