多くの機器で MACアドレス (Media Access Control address) は偽装できる。 例えば Linux サーバなら次のような感じ:
# ip link set dev eth0 down
# ip link set dev eth0 address 00:11:22:33:44:55
# ip link set dev eth0 up
# ip link show dev eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
link/ether 00:11:22:33:44:55 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
インタフェースが立ち上がった状態では変更できないので、 まず eth0 を down させているが、 サーバの起動時などインタフェースが立ち上がる前なら、もちろん不要。 そして MACアドレスを 「00:11:22:33:44:55」 に偽装している (MAC spoofing)。
インターネット │ │ ┌────┴────┐ │ マンション共用部│ │ のルータ │ └─┬┬┬┬┬┬┬─┘ ┌───┘│││││└───┐ │ ┌──┘│││└──┐ │ │ │ ┌─┘│└─┐ │ │ ： ： ： │ ： ： ： 各戸へ │ 各戸へ │ ┌──┴──┐ ｜スイッチＥ｜ └┬─┬─┬┘ ┌───┘ │ └───┐ │ │ │ ： ┌──┴──┐ ： 各部屋 ｜スイッチＲ｜ 各部屋 └┬┬┬┬┬┘ ┌───┘│││└───┐ │ ┌──┘│└──┐ │ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 他のPC サーバ 他のPC
私の自宅内の LAN において、 サーバ (左図下端) の MACアドレスを偽装して、 スイッチE (マンション共用部のルータにつながるエッジ・スイッチ) の MACアドレスと同一にしてみた。
なぜこんなことをするか？を、順を追って説明する:
マンション共用部のルータ (以下、「ルータM」と略記) は、 各戸に最大 5個のグローバル IPアドレスを割当てる。 つまり、 「ルータM」は各戸 (マンション専有部) ごとに接続された機器を数えていて、 接続を検知した順に先着 5台にのみグローバル IPアドレスを割当てる。
割当てられるグローバル IPアドレスが 5個なのではなく、 先着 5台の機器のみに、 DHCP リクエストがあれば IPアドレスを割当てる点に注意。 DHCP リクエストを行わない機器の MACアドレスがルータM に届いてしまえば、 それも 1台としてカウントされる。
困ったことにスイッチE (GS108E) は、 (L2スイッチのくせに) MACアドレスを持っていて、 定期的に UDP ブロードキャスト (NSDP) を行う。 このブロードキャストがルータM に届くと、 スイッチE が「接続機器」とみなされてしまい、 貴重なグローバル IPアドレス枠が一つ浪費されてしまう。
NSDP のブロードキャストを止めることが可能ならそれが一番だが、 残念ながら GS108E の管理ツール (Windows アプリ) にはそういう設定項目は無い。 スイッチE の MACアドレスがルータM に届くのを阻止する術は無さそうだ。 もちろん、 スイッチE とルータM との間にブリッジを挟んでブロードキャストをフィルタリングすれば阻止できるが、 そんなボトルネックは作りたくない。
スイッチR (GS116E ポート数が異なる他は GS108E と同等) も同様に MACアドレスを持っていて NSDP のブロードキャストを行うし、 もちろん (グローバル IPアドレスを持たない) その他の PC 等も様々なパケットを送信するが、 いずれもルータM と直接つながっていないので、 VLAN を設定することでパケットがルータM へ届くのを阻止することが可能。
上記ネットワーク図には、 家庭内LAN に必ずある NATルータ (Wi-Fiルータ等) が見当たらないが、 Linux サーバが NATルータの役割を果たしている。 GS108E のようなタグVLAN 機能付スイッチを使うと、 物理的な配線にとらわれずに自在に LAN を構成できるので便利。
つまり、 MACアドレスがルータM に届くのを阻止できないのは、 ルータM と直接つながっているスイッチE のみ、 ということになる。
そこで、 スイッチE が「接続機器」と見なされるのが避けられないなら、 逆にスイッチE の MACアドレスでグローバル IPアドレスを取得してやろうと考えた次第。 サーバの MACアドレスを偽装してスイッチE の MACアドレスと同一にすることで、 このサーバは無事グローバル IPアドレスを取得できた。
もちろん、 これでは同一セグメント内に同じ MACアドレスを持つ機器が存在することになってしまう。 これはネットワークの教科書的には、 決してやってはいけないことだ。
一番の問題はスイッチの MACアドレス学習が混乱する点。 上図でいうと「スイッチR」 (部屋ごとに設置しているスイッチ) は、 上の「スイッチE」からも下の「サーバ」からも、 同じ MACアドレスを送信元とするパケットが届いてしまう。
また、2番目の問題として、 スイッチE に自身の MACアドレス宛のパケットが届いたとき、 それを正しくサーバへ中継するのではなく、 自身宛と見なして中継しない (そのまま捨ててしまう) 恐れがある。
まず 1番目の問題は、 スイッチE のブロードキャストの間隔が充分長ければ、 実用上の問題は起きないだろうと考えた。 確かに、 スイッチE のブロードキャストがスイッチR に届けば、 スイッチR で誤学習が起きる。 この状態でスイッチR にサーバ宛のパケットが届くと、 スイッチR はサーバへ送らずに、 スイッチE へ送ってしまう。
が、サーバは常時通信を行っているわけだから、 スイッチR には速やかにサーバからパケットが届いて誤学習状態は直ちに解消される。 一時的な誤学習は、 それが低頻度かつ短時間であればパフォーマンス上の問題は起きないだろう。
2番目の問題は、 スイッチの機種にも依存するが、 少なくとも私が使ってる GS108E-100JPS の場合は問題にならない。 つまり自身の MACアドレス宛のパケットが届いても、 それを自分宛とは見なさず、 他のパケットと同様に中継する。
例えばインターネットからサーバ宛に届くパケットの場合、 ルータM はサーバの MACアドレス (つまりスイッチE の MACアドレス) を宛先としたパケットを送信するが、 このパケットはスイッチE において何事もなく中継されて、 サーバに正しく届く。
なお、 GS108E-100JPS の後継機 GS108E-200JPS は、 管理ツール以外に WWW ブラウザで管理することもできる。 つまり (簡易な) Web サーバを内蔵しているわけで、 このようなスイッチの場合は、 スイッチの MACアドレスを宛先とするパケットは、 この Web サーバによって受信されてしまい、 このスイッチにおいては中継されないと予想される。
実際に GS105E-200JPS (ポート数が異なる他は GS108E-200JPS と同等と考えられる) で実験してみたところ、 スイッチの MACアドレスを宛先とするパケットは、 スイッチで中継されなかった。 したがって GS105E-200JPS や GS108E-200JPS を、 スイッチE として使うことは、 グローバル IPアドレス枠を一つ浪費することになるので適切ではない。
もちろん、 スイッチE として一番適切なのは、 無用なブロードキャストを吐かない (あるいは吐かない設定が可能な) スイッチである。 接続台数に制限があるプロバイダを利用する際は、 エッジ・スイッチの挙動の細かな違いにも気を配りたい。