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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