Netgear JGS524E GS116E GS308EのVLANネットワークとBuffalo L2SWトラブル

「Netgear JGS524E GS116E GS308E GBT スイッチでVLAN」ネットワークを構成している。ひかり電話HGWのIPv4 DHCPサーバーにブリッジ経由のVLAN間接続した時に発生したトラブルを分析してみた。
ひかり電話 HGW PR-600MIのLAN(＃4)は、JGS524Eのポート#20（VLAN#03/PVID#03/UNTAG）に接続。このVLAN#03には、NVR510のWAN、NVR500のWAN、OpenWrtのWAN、Debian10のenp3s0（それぞれPVID#03/UNTAG）が接続され、ポート#10（VLAN#01/PVID#01/UNTAG, VLAN#02-08/TAG）からBuffaloのL2SW(LSW3-GT-5EP)を介してGS308Eのポート#08に接続（トランク接続）されている。GS308Eのポート#08（VLAN#01/PVID#01/UNTAG, VLAN#02-08/TAG）のVLAN#03は、ポート#04(VLAN#03/PVID#03/UNTAG)でVAIO Pro13のDebian10端末に接続されている。Debian10端末は、DHCPクライアント機能でPR-600MIのDHCPサーバーからIPv4アドレスを得る事が出来る。

Debian10サーバーのブリッジポートbr1（enp6s0, enp7s0）経由で接続する設定を加えたところDHCP接続が出来なくなった。

（１）ブリッジポートbr1経由のDHCP接続設定
GS308Eのポート#07（VLAN#07/PVID#07/UNTAG）にVAIO Pro13を接続
GS308Eのポート#08からJGS524Eのポート#10 にトランク接続（途中にLSW3-GT-5EP）
JGS524Eのポート#07（VLAN#07/PVID#07/UNTAG）でDebian10のenp7s0に接続
JGS524Eのポート#05（VLAN#03/PVID#03/UNTAG）でDebian10のenp6s0に接続
JGS524Eのポート#20（VALN#03/PVID#03/UNTAG）でPR-600MIのLAN(#4)に接続（DHCPサーバー）

VAIO Pro13のDHCPクライアントでIPv4アドレスが取得できなくなった

（２）トラブル確認
・JGW524Eのポート#10でVLAN#03/TAGをoffするとトラブル解消
・Buffalo LSW3-GT-5EPを外し、直接ケーブルで接続するとトラブル解消
・Buffalo LSW3-GT-5EPをLSW4-GT-5EPLに変更してもトラブル
・Buffalo LSW3-GT-5EPを外し、JGS524Eのポート#13,15（VLAN#01-08/PVID#01/TAG）とLAG接続されたGS116Eのポート#14（VLAN#01/PVID#01/UNTAG, VLAN#02-08/TAG）とGS308Eポート#08と接続するとトラブル解消

・JGS524Eのポート#10でパケットキャプチャするとDHCP request（VLAN#03,07）ブロードキャストを確認（トラブルの有無に無関係）
・JGS524Eのポート#10でパケットキャプチャするとDHCP ack（VLAN#07）ユニキャストを確認（トラブルの有無に無関係）

・GS308Eのポート#08でパケットキャプチャするとDHCP request（VLAN#03,07）ブロードキャストを確認（トラブル時）
・GS308Eのポート#08でパケットキャプチャするとDHCP ack（VLAN#07）ユニキャストを確認出来ない（トラブル時）

Buffalo LSW3-GT-5EPがDHCP ack（VLAN#07）ユニキャストを転送しない

（３）トラブル原因を分析
Buffalo LSW3-GT-5EPは、VLAN未対応機種である。VLAN tagの有無に関わらずホスト間の通信を転送してくれる。
GS308Eポート#08とLSW3-GT-5EPポート#05、ポート#01とJGS524Eポート#10が接続されているので、LSW3-GT-5EPのポート#01,05間で転送される。
GS308Eのポート#07に接続されたVAIO-PCからVLAN#07でDHCP request（ブロードキャスト）が送信される
(MAC TABLE) PORT#07 VLAN#07 SOURCE:VAIO-PC DEST:BroadCast

LSW3-GT-5EPのポート#05で受けたパケットを全ポートにブロードキャストする
(MAC TABLE) PORT#05 SOURCE:VAIO-PC DEST:BroadCast

JGS524Eポート#10で受けたVLAN#07のブロードキャストパケットは、ブリッジポートbr1でVLAN#03にブロードキャストされる
JGS524Eポート#20のPR-600MIは、DHCP Requestに応答し、VAIO-PCに向けポート#05（VLAN#03）へユニキャスト応答する
JGS524Eポート#05は、ブリッジポートbr1でVAIO-PCに向け、ポート#07（VLAN#07）へユニキャスト応答する
JGS524Eポート#10は、VAIO-PCからVLAN#03へのブロードキャストとVAIO-PC宛のVLAN#07ユニキャストを転送する

LSW3-GT-5EPのポート#01で受けた
VAIO-PCからのVLAN#03へのブロードキャストを転送する（全ポートに）
(MAC TABLE) PORT#01 SOURCE:VAIO-PC DEST:BroadCast

VAIO-PC宛のVLAN#07ユニキャストパケットをMAC TABLEに従い転送する
先に受けたVLAN#03宛のブロードキャストでMAC TABLEが書き替えられているのでポート#05のGS308Eでなく、ポート#01のJGS524Eへ戻されてしまう。ループはしていない。Buffaloの最新機種は「ループ検出」を装備しているが、検出されないと思われる。

GS116EなどのVLAN対応機種であれば、MAC TABLEでVLAN ID識別がされるので、ポート#14からGS308Eのポート#08へ転送される
(MAC TABLE) PORT#14 VLAN#07 SOURCE:VAIO-PC DEST:BroadCast
(MAC TABLE) PORT#15,16LAG VLAN#03 SOURCE:VAIO-PC DEST:BroadCast

（４）対策
VLAN構成のネットワークでは、出来る限りVLAN対応のL2スイッチを利用するのが良い。
トラブル時は、VLAN非対応機を外して状況を確認する。