L3ネットワーク構成とONUについて

Question

###自宅ネットワークの構築について
ONUで光回線に申し込んでいる自宅で、VLANを用いたネットワーク構築を行いたいと思い、調べていて疑問が発生しました。単純なネットワークですとONUとルータをインターネットポート（上流）を接続することでルータ以下のPCや電子機器にたいしてIPを付与して伝送を行なっていると思います。この場合ではルータと言いつつも単一ネットワークになっているためL2のネットワーク構成になっていると考えています。

目的はVLANを用いて自宅で複数のネットワーク構築をしたいというものです。（ONUは一つです）
そこで考えていてわけがわからなくなってしまったので質問いたします。
・ルータとONUを結ぶための「インターネット」ポートとはどのようなものなのでしょうか？IPとEthernetでは、ルータにもスイッチにも特殊なポートというのは存在しなくフラットだと思うのですが、なぜこのようなものが存在するのでしょうか？

・NAPTはどのタイミングで実行されるのでしょうか？

・ルータのポートにはIPアドレスが付与されると思いますが、上記のインタネットポートには上流側のIPアドレスが付与されないとIPが機能しないと考えています。この上流側のIPアドレスはどのように割り当てられるのでしょうか？またどのように確認することができるのでしょうか？

・上記質問を踏まえた上で自宅で複数のVLANネットワークを構築するにはどのようにしたらいいのでしょうか？（ONUは一つ。L3スイッチの使用も可能です。）

長文になりましたが、ご享受お願いいたします。

###追記（9/15）
今回の質問の意図は「ネットワーク構築の実習として、自宅でVLANによるネットワーク分割を行いたい」というものでした。そのために用いる構成機器として**「ONU(NTT)、Cisco L3SW（1台）、netgear L2SW（2台）、PC（8台程度）」**があるとします。目的としては「各PCの上流接続、VLANによるネットワークの2分割、各PCの相互接続」です。

前提として「ネットワーク機器のコンフィグは手動で行う」ため、「L3SWによるVLAN間ルーティング、各PCへのIPの付与とルーティング設定、L3-L2間のtag-VLAN設定…」などがあるかと考えています。

そこで今回の質問になったのですが、上流への接続のために「占有するグローバルアドレスに対するNAPTの設定(in L3SW?)」および「ONUとCisco L3SW間の接続設定」が必要だと考えました。
そこで一つ目を

「NAPTはどこにどのように設定するのか？（そもそも付与されたグローバルアドレスがわからないため変換をどのように仕込めばいいかわからない）」

二つ目を

「ルータとONUを結ぶための「インターネット」ポートとはどのようなものなのでしょうか？（通常のブロードバンドルータにはWANポートがありますが、Cisco L3SWにはないためPPPoE等を仕込む必要があると思いますがその他にも必要な設定があるのか？等）」

と置き換えて質問致しました。再度、よろしくお願いいたします。

Answer 1

誰も言及していなそうなところを質問＆回答させてください。
自宅で光回線ということはNTT-E/Wのフレッツ光などのサービスでしょうか。

ちょっとCiscoのL3SWでPPPoEを終端できるという事は聞いたことが無いので
そこは家庭用のブロードバンドルータなどでNAPTと一緒に処理してしまいましょうか
なければ仮想マシンでUNIX/BSD/Linuxを作ってPPPoEを終端して通信できるようにしてしまいましょうか。
~~※ずいぶん前にやったので詳細は割愛させてください。~~これは別途ググってください。

あとは話は単純でL3SWをルータとして設定したらデフォルトゲートウェイはブロードバンドルータのLocal IPに向けて、残りのVLANを利用したネットワーク構築を楽しんでください。以上です。

Answer 2

"単純なネットワークですとONUとルータをインターネットポート（上流）を接続することでルータ以下のPCや電子機器にたいしてIPを付与して伝送を行なっていると思います。この場合ではルータと言いつつも単一ネットワークになっているためL2のネットワーク構成になっていると考えています。"

皆様が混乱されている原因はこの考えにあると思います。恐れながら、上記の考えが間違っています。

上記が正しいなら、インターネットポートにケーブルを接続していなければ、それ以外のポートに接続されたパソコン等はIPを得られない事になりますが、そんなことはありません。
LANを組まれているなら、インターネットポートからケーブルを外したまま、LAN内の通信を試してみてください。通信できると思います。

技術的な回答は既に他の方がされておりますので、控えさせていただきます。

Answer 3

多分話を整理しないと進みません。

まず、VLANの必要性がわかりません。ルータとパソコンの間にスイッチングハブがあれば、LANを構成できます。家庭用ルータならばスイッチングハブ内蔵のものもザラです。VLANは主にLANを小分けにする仕組みです。これがなぜ必要なのですか？

そして、onuは単なる信号変換器です。光回線のケーブルとUTPケーブルを中継ぐことがメインです。つまり、もちろん、付加的な機能もありますが、ルータが別にあるならば特筆するようなものではありません。単にアダプタとしてしか使っていません。ipアドレス付与とかの話は別問題です。

一般論ですが

単に機械だけでなく、回線上のデータ形式をセットで学ぶことをお勧めします。レイヤ1-3の話が混同しています。NAPTを入れればレイヤ4以上も混ざります。

Answer 4

以下に引用回答します。

・ルータとONUを結ぶための「インターネット」ポートとはどのようなものなのでしょうか？IPとEthernetでは、ルータにもスイッチにも特殊なポートというのは存在しなくフラットだと思うのですが、なぜこのようなものが存在するのでしょうか？

→ポート形状も、通信プロトコルも同じです。ONUが光の波長からTCP/IPに変換してルータに渡しているので、ルータに届いたころにはおっしゃるとおりフラットになっています。

・NAPTはどのタイミングで実行されるのでしょうか？

→ルータに届いたタイミングで処理されます。

・ルータのポートにはIPアドレスが付与されると思いますが、上記のインタネットポートには上流側のIPアドレスが付与されないとIPが機能しないと考えています。この上流側のIPアドレスはどのように割り当てられるのでしょうか？またどのように確認することができるのでしょうか？

→ONUより先にある局舎がIPアドレスを割り振っています。確認するには、ルータ(一般的にルータは192.168.0.1等が割り当てられています。)にWebブラウザからログインしてWANポート(インターネットポート)の情報を確認できます。

・上記質問を踏まえた上で自宅で複数のVLANネットワークを構築するにはどのようにしたらいいのでしょうか？（ONUは一つ。L3スイッチの使用も可能です。）

→ルータ自体にVLAN機能がついている場合は、上記のブラウザ上でLAN側ポートの設定をしてください。機能を有していない場合は、LAN側ポートの配下にL3スイッチを接続し、そこでコンフィグレーションを行います。L3スイッチを収容する際の注意点として、ルータに直接繋がっていないLAN側ネットワークは、ルータに対してスタティックルートの設定が必要です。

Answer 5

VLANできるルーターを用意するだけでいいのでは？L3スイッチは不要かと。

ただインターネットをするだけならルーター⇔ONU間はプロバイダとのPPPOE通信が流れて接続できれば外（インターネット側）に出られるようになるだけでVLANとは全く関係がないかと。ONUとルーターがつながったいなくてもVLANは可能なわけですし（もちろんインターネットはできませんが）。

インターネットポート（他にWANとか）と言われているポートは本質的には
他のポート（LANインターフェース）と変わりませんが
「GUIの自動設定、簡単設定などが組まれている特定のポート」
という意味で私は認識しています。
otn氏がおっしゃる通りでどっちでも設定次第で動かせます。コンシューマのルーターではできない可能性もありますが、VLANが設定できるルーター等ではできるものが多いかと。

「VLANがしたいということ」と「NAPTのタイミング」や「上流側のIPアドレス」等がどう関係しているのか全く読めないのでちょっと回答しにくいです。

Answer 6

なぜこのようなものが存在するのでしょうか？

単純なルーターであれば、どっちをどっちにつないでも、その後適切に設定すればOKです。
家庭用ルーターは単なるルーターじゃない(プロバイダのアクセスポイントにつないでPPPoEを確立するなど)ので、インターネット側と家庭内側の区別があります。
外部に繋がず、家庭内の複数ネットワークの間に置くのであれば、どっちをどっちにつないでも良いかと思います。

NAPTはどのタイミングで実行されるのでしょうか？

質問意図が不明ですが、クライアントが外部に接続に行くときです。

この上流側のIPアドレスはどのように割り当てられるのでしょうか？またどのように確認することができるのでしょうか？

普通はDHCPでしょう。固定アドレス契約なら固定だし。アドレスはファームウエアの管理画面で確認できます。

上記質問を踏まえた上で

どう踏まえるのか分かりませんが、複数ネットワークにしたい目的によるかと思います。