【図解＆早見表】送信元・宛先IPアドレスの書き換え完全ガイド｜NAT・VRRP・プロキシ17技術を一挙解説

「このパケット、いったい誰から誰へ届くことになっているんだろう？」
応用情報技術者試験やネットワークスペシャリストの問題では、キャプチャ図を示し「①〜③に入る IP アドレスを答えよ」という設問が定番です。ところが NAT／NAPT や VRRP をはじめとするさまざまな機能が入り混じると、送信元（src）・送信先（dst）ともに何度も書き換わり、頭がこんがらがる──そんな経験はありませんか？

さらに混乱を招くのが MAC アドレス の存在です。IP レイヤではアドレスが不変でも、同じ区間で L2 の送信元／宛先 MAC が変わるケースは日常茶飯事。ARP や VLAN、トンネル終端装置などが関わると「IP はそのまま、でもイーサの宛先が別」という二重構造になります。

本記事では、

1. IP アドレス変遷 を問う代表的な 17 技術を 5 カテゴリに分類
2. MAC アドレスが関係する代表パターン も併せて整理
3. すべてを テキスト図・早見表 で俯瞰

という流れで、「どの層で何が書き換わるのか」 を視覚的に理解できるようにまとめました。これを読めば、キャプチャ問題で空欄に迷わないだけでなく、現場トラブルシュートでも「いま見るべきヘッダ」が素早く判断できるようになります。

1. 基礎知識とわかりやすい解説

ASCII ライクな図解（送信元 IP／宛先 IP・MAC の変遷）

┌──────────────────────────────┐
│① 変換（NAT / NAPT）          │
│ 送信元IPが書き換わる例        │
├──────────────────────────────┤
│[クライアント] 192.168.0.10                     │
│        │ 送信  (src 192.168.0.10 → 203.0.113.5)│
│        ▼                                        │
│[NAT装置]   203.0.113.5                         │
│        │ 転送 (dst 198.51.100.20 のまま)       │
│        ▼                                        │
│[サーバ]     198.51.100.20                      │
└──────────────────────────────┘

┌──────────────────────────────┐
│② 冗長化（VRRP）               │
│ 宛先IPは仮想IP、MACが切り替わる │
├──────────────────────────────┤
│[ホストPC]                                        │
│   │ 宛先IP 10.0.0.1 / 宛先MAC 00:00:5E:00:01:01 │
│   ▼                                              │
│[現マスター] 10.0.0.253                          │
│   │ フェイルオーバ後                            │
│   ▼                                              │
│[新マスター] 10.0.0.254 (仮想MACを引継ぎ)        │
└──────────────────────────────┘

┌──────────────────────────────┐
│③ 代理（リバースプロキシ）      │
│ クライアントとサーバで宛先IPが変わる │
├──────────────────────────────┤
│[ブラウザ]  →(宛先) プロキシIP                      │
│[プロキシ]  →(宛先) アプリサーバIP                │
└──────────────────────────────┘

┌──────────────────────────────┐
│④ トンネル（GRE / IPsec）      │
│ 「外側ヘッダ」と「内側ヘッダ」が別 │
├──────────────────────────────┤
│[エンドポイント] —— (内側: src 10.1.1.1 dst 10.2.2.2)   │
│         │ 包装                                          │
│         ▼                                              │
│[GRE GW] —— (外側: src 203.0.113.10 dst 203.0.113.20)   │
└──────────────────────────────┘

┌──────────────────────────────┐
│⑤ 診断（ICMP/Traceroute）       │
│ TTL 超過応答の送信元が変わる     │
├──────────────────────────────┤
│[Traceroute] → (TTL=1) → [Router]                      │
│             ← (ICMP Time Exceeded, src: Router IP)    │
└──────────────────────────────┘

2. 過去の出題例と解説

ねらい：実際の試験で「送信元 IP／宛先 IP を答えよ」と問われた代表問題を 3 題ピックアップし、空欄を埋める思考プロセス を示します。自分で手を動かして図を追うことで、区間ごとの書き換えポイントが定着します。

2-1　令和6年秋 ネットワークスペシャリスト 午前 問14
テーマ：NAPT＋Traceroute

┌── 内部 PC ──┐
│src 192.168.1.10│
│dst 198.51.100.20│
└────┬────┘
     ▼ (TTL=1)
┌─ NAPT ルータ ─┐
│変換後 src → 203.0.113.5│
│ICMP Time Exceeded: src 203.0.113.5│
└────┬────┘
     ▼
┌─ 公開サーバ ─┐
│dst 198.51.100.20│
└─────────┘

解き方メモ

1. Traceroute は “応答 ICMP の 送信元 が区間の機器 IP” と覚える。
2. NAPT 後は src がグローバル（203.0.113.5） に変化。
3. ICMP の src も同じく 203.0.113.5。

2-2　令和5年春 応用情報技術者 午前 問37
テーマ：VRRP フェイルオーバ

      ┌─ 予備ルータ (10.0.0.254) ┐
      │  仮想 IP 10.0.0.1        │
      └───────────┬─────┘
                   ▼
┌── スイッチ ──┐  ← 宛先 MAC 00:00:5E:00:01:01
│               │
└── PC (10.0.0.10)

ポイント：VRRP は IP は固定（10.0.0.1）／MAC は仮想 MAC。切替後も PC は同じ仮想 MAC へ送信します。

2-3　平成31年春 ネットワークスペシャリスト 午後Ⅰ 問2
テーマ：リバースプロキシ＋L4ロードバランサ

ブラウザ → 203.0.113.100 (Reverse Proxy)
                 │
                 ▼
          ┌──── L4 LB ────┐
          │VIP 10.1.0.1    │
          └─┬──────┬──────┘
            ▼      ▼
        Web1     Web2
        10.1.0.11 10.1.0.12

要点：

• リバースプロキシ＝「宛先を肩代わり」→ ブラウザから見える宛先は Proxy の IP。
• L4 LB は VIP を送信元にしてバックエンドへ転送。
• 「ブラウザから見た宛先 IP は？」なら 203.0.113.100。
  「Web サーバが受け取る宛先 IP は？」なら 10.1.0.11 / 10.1.0.12。

まとめ — 過去問を解くコツ

1. 区間をブロック図に切り分け、src/dst を書き込む。
2. IP と MAC を 別レイヤで追跡。VRRP のように「IP 不変／MAC 変化」パターンを見抜く。
3. Traceroute・ICMP 問題では “応答パケットの送信元” を必ず確認。

3. つまずきポイント徹底解説

ねらい：送信元／宛先 IP と MAC を追う際に受験者が陥りやすい 「罠」 を、原因→対策の流れで整理します。覚え違いが起きるパターンを先に知っておけば、試験本番でのケアレスミスを防げます。

3-1　「送信元だけ？宛先だけ？」――両方変わるパターンの見落とし

┌───── NAT64 GW ─────┐
│ 内側 IPv6: 2001:db8::a  | src 2001:db8::a │
│ 外側 IPv4: 203.0.113.5  | src 203.0.113.5 │
└──────────────┬──┘
               ▼
        ┌── 公開サーバ (198.51.100.20) ──┐

• 原因：NAT64 は「IPv6↔IPv4 変換」で 送信元・宛先ともにアドレス族が変わる。IPv6→IPv4 の双方向通信で戻りパケットを誤答しやすい。
• 対策：問題文に Prefix 64:ff9b::/96 のようなヒントがあれば「両方向とも変換あり」と即断する。

3-2　VRRP：IP 不変／MAC 変化を逆に覚える

[PC] → dstIP 10.0.0.1 / dstMAC 00:00:5E:00:01:01
                     │ (マスター切替)
                     ▼
           [新マスター] IP 10.0.0.254

• 原因：「仮想 IP が動く」と思い込み、切替後に 10.0.0.254 を宛先にする誤答が頻発。
• 対策：VRRP = Virtual IP は固定、MAC が移動 と語呂で暗記。宛先 IP は常に 10.0.0.1。

3-3　プロキシ経由のレスポンス経路を取り違える

[ブラウザ]                    [Webアプリ]
  │      HTTP REQUEST            │
  ▼                              │
[リバースプロキシ]────→(内部転送)
  ▲                              │
  │      HTTP RESPONSE           │

• 原因：「レスポンスはサーバからクライアントへ直帰」と思い込み、プロキシを無視する回答。
• 対策：HTTPヘッダの X-Forwarded-For が出たら「応答もプロキシ経由」と即座に結び付ける。

3-4　トンネル終端での MAC 再解決を忘れる

[送信元 PC] ── GRE ──► [終端GW] ─► [宛先サーバ]
        内側dstIP 10.2.2.2        ARP再解決！

• 原因：「内側 IP のまま直接サーバへ届く」と誤認し、GW→サーバ間の MAC アドレスを書かない。
• 対策：外側トンネルを剥がす＝L3 再配送→L2 ARP/NDP 解決のワンステップを図に書き足す。

3-5　Traceroute：ICMP の送信元をルータではなく「宛先」と答える

[Traceroute] (TTL=1) ─► [Router]
               ◄─ ICMP Time Exceeded (src = Router IP)

• 原因：「目的地サーバが応答する」と思い込み、Router の IP ではなくサーバ IP と回答。
• 対策：Type 11 (Time Exceeded) を見たら必ず “ルータの IP” が送信元と条件反射。

まとめ ― 失点回避のチェックリスト

1. 「両方変わる／片方変わる」を 必ず区別。
2. VRRP＝IP 固定・MAC 可変、NAPT＝両方向変換、Traceroute＝ICMP src=ルータ。
3. トンネル終端後は「ARP 解決→新 MAC」の 1 ステップを忘れない。

4. 今後の出題予想と例題

ねらい：最新シラバスや業界トレンドを踏まえ、次回以降の応用情報・高度 IT 試験で狙われそうなテーマを予測します。Anycast CDN や ゼロトラスト VPN など 「IP が動的に変わる／二重になる」 ケースを中心に、予想例題＋模範解答 を用意しました。

4-1　予想テーマ一覧（2025〜2027 年度）

4-2　予想例題 ① ― Anycast CDN

【シナリオ】
  クライアントPC (192.0.2.10) が www.example.com を名前解決すると
  A レコードとして 203.0.113.1 が返る（Anycast）。
  実際には地域ごとに POP-A, POP-B があり、両方が 203.0.113.1 を広告。

  (1) クライアントが POP-A へ接続した際の TCP 3 Way-Handshake パケットの
      送信元 IP、送信先 IP を答えよ。
  (2) その後 POP-A で TTL=1 となり ICMP Time Exceeded が返る場合、
      ICMP の送信元 IP は何か。

模範解答と解説

4-3　予想例題 ② ― ゼロトラスト VPN（SASE）

【シナリオ】
  リモート端末 (10.10.10.5) は SASE ポップ (198.51.100.50) へ
  TLS VPN を張り、社内サーバ (172.16.0.20) にアクセスする。

  (1) 端末 → SASE POP 間の「外側パケット」の送信元 IP と宛先 IP。
  (2) POP → 社内サーバ間の「内側パケット」の送信元 IP と宛先 IP。
  (3) 端末が受け取る戻りパケットの 送信元ポート番号 は、
      実際のサーバポートと同じか、異なるか？（同／異）

模範解答と解説

4-4　答え合わせ早見表

まとめ — 新傾向対策のポイント

• Anycast：同一 IP が複数ノードで広告される → 「ICMP src は最寄り POP」 をセットで覚える。
• SASE / ゼロトラスト VPN：外側 IP ≠ 内側 IP の二重構造＋NAPT が絡む。ポート番号の書き換え有無も確認。
• NPTv6 & 464XLAT：IPv4↔IPv6 の族変換は “両方向か片方向か” を必ず問題文で確認。

5. 派生語・関連キーワード早見表

ねらい：本編で扱わなかったものの、試験で「用語だけ」聞かれやすい派生技術をピックアップ。
各キーワードについて 「送信元／宛先 IP・MAC がどこでどう変わるか」 を 1 行で示します。

まとめ ― 派生語対策ワンポイント

• キーワードを見た瞬間に「IP が動くのか、動かないのか」を連想できるかが得点差。
• 変換系（CGNAT/NPTv6）は「どちら向きが書き換わるか」、冗長化系（Anycast/DNS RR）は「経路だけ動く」点に留意。
• トンネル系（GENEVE/LISP）は内側ヘッダ保持＋外側ヘッダ追加が基本型。

6. まとめ

ネットワーク問題で「送信元 IP／宛先 IP（あるいは MAC）がどう変わるか」を問う設問は、パケットが通過する“機能”を理解すれば怖くありません。本記事の要点を最後にギュッと凝縮します。

6-1　暗記より“5 カテゴリ×変化パターン”の把握

• 変換系（NAT/NAPT/CGNAT…）＝IP が書き換わる。
• 冗長化系（VRRP/Anycast…）＝IP は固定、MAC または経路が動く。
• 代理系（プロキシ/LB）＝区間ごとに宛先 IP が変わる。
• トンネル系（GRE/IPsec/VxLAN…）＝外側 IP が追加、内側 IP は保持。
• 制御・診断系（DHCP/ICMP）＝特殊 IP／ブロードキャスト MAC が出現。

6-2　試験直前チェックリスト

1. 問題文の図を区間に分け、各ヘッダを書き込みながら解く。
2. IP と MAC を別レイヤで追う（特に VRRP・トンネル終端）。
3. Traceroute／ICMP 問題は「応答の送信元＝ルータ」を忘れない。
4. DNS ラウンドロビン／Anycast は宛先 IP が動く or 経路が変わるだけで、ヘッダ書換は無し。
5. 変換系は「どちら向きで書換わるか」を変換テーブルで確認する。

6-3　次に学ぶべき関連分野

• IPv6 固有機能（SLAAC、Segment Routing、SRv6 Policy）
• アプリ層プロキシ（gRPC Gateway、API Gateway）
• ゼロトラスト・SASE（政策・実装ベストプラクティス）

6-4　総括

送信元／宛先アドレス問題は、「どの層で何が起きるか」を頭の中でレイヤ分離できれば、一問あたり 30 秒で正答が可能です。
最後にもう一度、機能を 5 カテゴリにマッピングし、自作の変換早見表をノートに貼っておきましょう。

―― Good luck & Happy Packet Tracing! ――