はじめに
本記事では、自宅環境で実践したネットワーク構成図の作成と構成意図の整理について紹介します。
私は現在、インフラエンジニアとして実務に携わる一方で、より実践的な知識の定着とスキルの可視化を目的として、自宅での検証環境を構築しています。
この構成図は、以下のような観点で設計・運用されています：
- ルーターの二重構成（AX23 + ER605）による外部・内部ネットワークの分離
- VLANによるセグメント分離と役割ごとのトラフィック制御
- サーバ運用におけるセキュリティ設計（UFWやSSH制限）
- 将来的な監視構成（Zabbix）やIoT導入を見据えたスケーラビリティ
想定読者
- 自宅ネットワーク・サーバー環境を構築してみたいインフラ系エンジニア
- ポートフォリオとしてネットワーク構成図を作成したい方
- VLAN、二重ルーター構成などに興味がある方
本記事でわかること
- VLAN・ルーターを活用した自宅ネットワークの実例と構成図
- 各機器やセグメントの役割分担と運用設計のポイント
- 今後の展望やスケーラブルな構成に向けた考慮点
前提条件・環境
使用OS・ソフトウェア
- Ubuntu Server 22.04 LTS
- Flask（Pythonアプリケーション）
- Nginx（Webサーバ／リバースプロキシ）
- UFW（ホストファイアウォール）
- systemd（常駐プロセス管理）
使用機器・構成図
ネットワーク構成機器
-
ルーター1（メイン）：TP-Link AX23
┗ 楽天ひかり直結・IPv4/IPv6両対応・NAT転送/DDNS設定 -
ルーター2（内部管理）：TP-Link ER605
┗ VLANルーティング・静的ルート制御・IPv4専用 - スイッチ：TP-Link TL-SG108E（L2スイッチ・VLAN対応）
クライアント/サーバ
- サーバー（AX23配下）：ノートPC（Ubuntu Server）
- クライアント（VLAN10）：Windows 11 PC（AnyDesk/SSHテスト用）
- ラズベリーパイ（VLAN20）：SMB共有実装済 今後Zabbixで利用予定
構成図作成には diagrams.net（旧draw.io）を使用
構成図作成ツール：diagrams.net（旧draw.io）
以下が構築した自宅ネットワークの全体構成図です：
構成の背景と意図
なぜこのネットワーク構成にしたのか
当初はTP-Link ER605を楽天ひかりに直接接続し、メインルーターとして使用する予定でした。
しかし楽天ひかりのIPv6方式（クロスパス）にER605が対応しておらず、IPv6の通信も並行して扱いたいという方針から、ネットワーク構成を見直すことにしました。
結果として、IPv6対応のAX23をWAN直結とし、ER605は内部セグメント管理専用として構成する形になりました。
この構成にしたことで以下のような副産物も得られました：
- AX23配下の機器がDMZのように動作し、公開用途のサーバ配置が容易
- AX23がIPv6 / DDNS担当、ER605がIPv4 / VLAN制御担当という明確な役割分担
今後は、AX23単体でWi-Fiを担当している現状から一歩進み、ER605配下に無線APを導入し、VLANごとの無線分離構成を検討しています。
VLAN分離による構築メリット
今回のネットワークでは、ER605を中心にVLANをセグメント単位で構築しています。これにより：
- ネットワークアドレスによるアクセス制御が容易になり、UFWやルーター設定の柔軟性が向上
- 将来的にはWi-Fi機器同士の横通信を遮断した構成（セキュリティ強化）も可能
- VLANのネットワークアドレスで役割が識別しやすくなり、家庭用/公開用サーバを明確に分離
また、VLANにより**「AX23配下のどの機器に通信させるか」も制御可能**で、IPv6やDDNSのテストにおいても有用な構成となりました。
システムの概要
VLAN構成の詳細
この構成では、4つのセグメントをVLANで分離し、役割を分担させています。
| VLAN | 用途 | 主な機器 | 現状 | 将来的な構想 |
|---|---|---|---|---|
| VLAN10 | クライアント用（有線） | Windows PC（管理用） | 運用中 | 継続利用予定 |
| VLAN20 | サーバ・共有用 | Raspberry Pi、Zabbix（予定） | 運用中 | 各種内部サービスの拡充を予定 |
| VLAN30 | 無線端末用（IoT・スマホ等） | 無線AP（増設予定） | 未運用（現在はAX23のAPを使用） | 無線機器をすべてVLAN30に集約予定 |
| VLAN40 | テスト用 | 任意（ノートPC等） | 必要に応じて | 維持（自由度の高い検証用セグメント） |
システム全体構成とネットワーク設計について
この構成では、家庭内ネットワークを4つのセグメント（VLAN）に分割し、ルーター二重構成とポートフォワーディングを組み合わせることで、安全性と運用の柔軟性を両立させています。
上位ルーターであるTP-Link AX23はIPv6およびDDNS対応を担い、
内部ルーターであるER605はVLANルーティングやアクセス制御を集中管理しています。
各ネットワーク機器の役割と選定理由
TP-Link AX23（WAN側ルーター）
- 役割：楽天ひかりに直結し、IPv6およびDDNS機能を担う
-
特徴：
- 外部公開用のポート転送を実施
- DDNSを設定して安定したアクセスを確保
- UbuntuサーバをAX23直下に配置し、DMZ的な役割を担わせている
TP-Link ER605（内部ネットワークの中核）
- 役割：VLANごとのネットワーク分離とルーティング管理
-
特徴：
- 家庭内LANの制御・セキュリティ強化を担当
- VLANごとにセグメントを分け、今後の拡張にも対応
TL-SG108E（L2スイッチ）
- 役割：ER605配下でVLANの物理タグ付き通信を担う
- 特徴：コストを抑えつつ、VLAN対応で学習にも最適
UbuntuノートPC（AX23配下）
- 役割：Flaskアプリ＋Nginxによる外部公開Webサーバ
-
特徴：
- AX23のNAT＋ポート転送を活用して外部アクセス可能に構成
- systemdでFlaskアプリを常駐化、UFWで最小限のセキュリティ設定
Raspberry Pi（ER605配下 / VLAN20）
- 役割：内部ファイル共有（Samba）＋Zabbix監視予定
- 特徴：低電力で常時稼働向き、複数用途に活用
この構成では、UbuntuサーバをあえてAX23配下（ルーター直下）に配置することで、
DMZ的なネットワークとして外部公開しやすい構成を実現しています。
ER605配下の家庭用ネットワークとはVLAN・物理的にも分離されており、
ルーター間の役割分担（AX23＝外部対応、ER605＝内部制御）を明確にする意図があります。
現在、スマートフォンやタブレットといった無線端末はAX23の内蔵AP経由で接続されています。
しかし将来的には、VLAN30を無線端末・IoTデバイス専用セグメントとして構成し、
ER605配下に独立した無線APを追加して運用する構想です。
この構成にすることで：
- 無線機器間の直接通信を遮断（横方向トラフィックの最小化）
- 有線と無線をセグメントごとに分離し、セキュリティと管理性を向上
- VLANごとに役割を明確化することで、今後の自動制御・監視導入にもスムーズに対応
を狙っています。
現在すでに運用中の構成要素とその役割
-
DDNS設定（TP-Link DDNS）
AX23ルーターのDDNS機能を用いて、WAN IPの変動を自動追跡し、
外部からの安定したアクセスを確保しています。検証用にFlaskサーバやSSHアクセスを利用。 -
ファイル共有構成（Raspberry Pi + SMB）
家庭内のファイル共有用に、Raspberry Pi上でSambaを構成済み。
Windows PCからもマウント可能な構成として動作確認済み。
今後の構成拡張計画（Zabbix・HTTPS・無線分離など）
短期目標
- Raspberry PiにZabbix導入
- FlaskサーバのHTTPS対応（Let's Encrypt）
- systemd構成の見直しとログ最適化
中期目標
- VLAN30に無線APを追加してIoT機器分離
- アクセスログ可視化（GoAccess／fail2ban）
- バックアップ自動化（rsync＋cron）
長期目標
- GitHub Actionsとサーバ連携（CI/CD）
- Ansibleで構成一括管理
- pfSenseなどによる自作UTM構築の検証
まとめ
本記事では、自宅ネットワーク環境におけるルーター二重構成＋VLAN設計を中心とした構築事例と構成図を紹介しました。
今回の構成は、以下のような技術的・運用的な目的をもって設計されています：
- 外部公開を見据えたUbuntuサーバをAX23配下にDMZ的に配置
- 内部ネットワークはER605によるVLAN分離とアクセス制御
- DDNSを活用して動的IPでも安定したリモートアクセスを実現
- IPv6対応機器を活かし、今後の拡張にも対応できる構成
- ファイル共有（SMB）やSSH、AnyDesk接続も可能なセキュアな環境
さらに、将来的には：
- Zabbixを導入して監視体制の強化
- VLAN30でIoT/無線機器を分離・管理
- Let's EncryptによるHTTPS化
- GitHubに設定ファイルやアプリを管理し、pushをトリガーに**サーバへ自動反映（CI/CD）**する仕組みの導入
- Nginxやufwなどの設定をスクリプト化し、構成の再現性や管理効率を高める自動化の検討
といった拡張を予定しており、成長可能なポートフォリオ型構成として運用・改善を続けています。
今後の発信予定
この構成をもとに、以下のような実装記事も順次公開していく予定です：
-
ufwでSSH/AnyDeskの通信を許可し、安全なリモート接続を構築する方法（次回予定） Let's EncryptでHTTPS対応したFlask＋Nginxサーバ構築手順Zabbixを使ってRaspberry Piからネットワーク監視する構成
最後までお読みいただき、ありがとうございました！
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