マンション共有回線でも諦めない！Tailscaleで自宅IoT環境を構築した話

はじめに

この記事は DENSO アドベントカレンダー 2025 の14日目の記事です。

この記事は、マンション共有回線などでVPN構築に困っている方、自宅IoT環境を整えたい方向けです。

電子工作が趣味で、日常のちょっとした不便を解決するIoTデバイスをESP32で作っています。

例えば以下のようなものを作っています。

• 猫の餌やり記録デバイス: 餌の蓋が開くと自動で記録され、餌のやり忘れや二重給餌を防止

• 3Dプリンター監視システム: 印刷の様子をストリーミング&タイムラプス動画を作成できる

  餌やり記録デバイス	うちの猫、よく餌をくれと鳴く

便利に使っているのですが、ローカルネットワーク内で動かすことしか考えていなかったため、いくつか不満が出てきました。

• データやログが保存・活用できていない
• 外出先から3Dプリンターの様子を確認できない
• デバイス同士の連携がやりづらい

そこで、自宅のサーバーやIoTデバイスに対して、外出先からも安全にアクセスできる環境が欲しくなりました。

やりたいこと

• Raspberry PiやIoT端末に外出先からも安全にアクセスしたい
• ただし、サーバーを直接インターネットに公開するのは怖い
• スマホやESP32からも簡単に接続できるようにしたい

サーバーを直接公開せずに外部からアクセスする方法として、VPNを使うことにしました。
早速、自宅でVPN環境を構築してみることにしました。

最初の挑戦：ルーターのVPN機能

メインで使っているルーターを確認したところ、OpenVPNサーバー機能が搭載されていました。
「これを使えば簡単にVPN環境が作れる！」
早速設定してみました。

1. ルーターの管理画面でOpenVPNサーバーを有効化
2. 証明書ファイルをエクスポート
3. スマホにOpenVPNクライアントをインストール
4. 外のネットワークから接続テスト

結果：つながらない

何度試しても、外のネットワークからVPNに接続できませんでした。
設定を見直しても原因がわからず、AIとトラブルシューティングを行ったところ、問題が判明しました。

原因：マンション共有回線の壁

まず、自分のグローバルIPを確認しました。

1. ブラウザで https://ifconfig.me にアクセス
2. ルーターの管理画面でWAN側IPを確認

すると、ルーターのWAN側IPがプライベートIPアドレス（192.168.x.x）になっていることがわかりました。

二重NAT環境だったことが判明

私の住んでいるマンションは、インターネット回線を共有契約しています。そのため、各部屋にはプライベートIPしか割り当てられません。

つまり：

• ポート開放ができない：上位ルーターの管理権限がない
• グローバルIPがない：外部から直接アクセスする手段がない
• ルーターのVPN機能が使えない：外部から自宅ルーターに到達できない

せっかくルーターにVPNサーバー機能があっても、二重NAT環境では意味がありませんでした。

インターネット
     |
[マンション共有ルーター] ← グローバルIPはここ
     |
   192.168.x.x（プライベートIP）
     |
[自宅ルーター] ← ここにはグローバルIPが来ない
     |
[Raspberry Pi / ESP32]

Tailscaleとの出会い

インターネットの契約を変えたり、専用回線を引くことは避けたかったので、他の方法を探しました。

調べていくうちに、Tailscaleというサービスを見つけました。公式サイトを見てみると、まさに私が求めていたものでした。

Tailscaleとは

WireGuardベースのVPNサービスで、最大の特徴はNAT越えを自動で行ってくれること。

• ポート開放が不要
• 二重NAT環境でも動作
• 設定が簡単
• 無料枠で100台まで接続可能（個人利用には十分）

なぜ二重NAT環境でも動くのか

Tailscaleは**DERP（Designated Encrypted Relay for Packets）**という中継サーバーを使用します。

[Raspberry Pi] ----> [Tailscale DERP] <---- [外出先のスマホ]
      ↑                    ↑                      ↑
  内側から外へ         クラウド上の中継        内側から外へ

両方のデバイスが「内側から外へ」接続するため、NAT環境でも問題なく通信できます。

詳しい仕組みは理解しきれていませんが、「これなら動きそう」と思い、実際に試してみることにしました。

【2025/12/20 追記】UDPホールパンチングについて

コメントでご指摘いただき、改めて調べてみました。

上の図ではすべての通信がDERPサーバーを経由するように見えますが、実際にはUDPホールパンチングという技術でP2P接続を確立し、デバイス同士が直接通信します。

P2P接続確立の流れ：

1. 両方のデバイスがTailscaleのサーバーに「内側から外へ」接続
2. サーバーが仲介役となり、お互いのNAT情報（外部IP・ポート）を交換
3. その情報を使って、NAT越えのP2P通信を確立

[Raspberry Pi] <======= P2P通信 =======> [外出先のスマホ]
                 （直接通信・低遅延）

DERPサーバーは主に接続確立時の仲介役であり、UDPホールパンチングが失敗した場合のみフォールバックとして実際の中継を行います。

コメントありがとうございました！

実際に構築してみた

使用環境

項目	内容
サーバー	Raspberry Pi 4
サーバーOS	Raspberry Pi OS
IoTデバイス	ESP32
クライアント	Windows / macOS / iOS / Android

1. Tailscaleのアカウント作成

まず、Tailscale公式サイトでアカウントを作成します。

1. 「Get Started」をクリック
2. Google、Microsoft、GitHubなどのアカウントでサインアップ
3. ダッシュボードが表示されれば完了

アカウント作成は無料です。

2. Tailscaleのインストール

Raspberry Piで以下を実行します。

curl -fsSL https://tailscale.com/install.sh | sudo sh

インストール後、認証を行います。

sudo tailscale up

表示されたURLにブラウザでアクセスし、Googleアカウントなどで認証を完了させます。

ヘッドレス環境の場合
ブラウザがない環境では、事前に管理画面でAuth Keyを生成しておくと、以下のコマンドで認証できます。

sudo tailscale up --authkey=tskey-auth-xxxxx

3. ファイアウォール設定（UFW）

セキュリティのため、Tailscaleネットワークからのみアクセスを許可します。

# UFWのインストール
sudo apt update
sudo apt install -y ufw

# Tailscaleネットワーク(100.64.0.0/10)からのみ許可
sudo ufw allow from 100.64.0.0/10 to any port 22    # SSH

# Webサーバーを使う場合（例：ポート3000）
sudo ufw allow from 100.64.0.0/10 to any port 3000

# ファイアウォールを有効化
sudo ufw enable

注意: UFWを有効化する前に、必要なポートの許可ルールを追加してください。後から追加し忘れると、Tailscale経由の通信がブロックされます。

4. クライアント側の設定

各クライアントにTailscaleをインストールし、同じアカウントでログインします。

• Windows/Mac: https://tailscale.com/download
• iOS/Android: 各アプリストアから

5. 動作確認

TailscaleのIPアドレスを確認します。

tailscale ip -4
# 例: 100.100.100.100

外出先からSSH接続してみます。

ssh user@100.100.100.100

無事に接続できました！

ハマったポイント

再起動時の自動起動

Raspberry Piを再起動した際にTailscaleが自動で起動するよう、以下を確認しておくと安心です。

sudo systemctl enable tailscaled

DNS設定のミス

Tailscale導入後、外部のインターネット（GoogleやYahooなど）に接続できなくなることがありました。

原因はTailscaleのDNS設定でした。以下の手順で解決できます。

1. Tailscale管理画面にアクセス
2. 「DNS」タブを開く
3. 「Override local DNS」がオンになっている場合：
   • オフにする、または
   • 「Add nameserver」でパブリックDNS（例：8.8.8.8や1.1.1.1）を追加

設定変更後、デバイス側でTailscaleを再接続すると反映されます。

使ってみての感想

非常に満足しています。

二重NAT環境という制約の中で、ここまで簡単にVPN環境を構築できるとは思いませんでした。

現在の活用方法

• ファイルサーバー: SambaをインストールしてNASとして利用。スマホで外出先からファイルにアクセスできる
• Webアプリサーバー: Raspberry Pi上で動かしているWebアプリに、外部から安全に接続

インターネットに直接公開せず、Tailscaleネットワーク経由でのみアクセスできるので、セキュリティ面でも安心です。

良かった点

• 設定が本当に簡単（数分で完了）
• 安定して動作する
• 無料枠で十分実用できる
• 部屋ごとに異なるWiFiルーターを使っていても、Tailscale経由で統一的にアクセスできる

未解決の課題

スマホで常にTailscaleを有効にしていると、一部のアプリが正常に動作しなくなることがあります。

必要なときだけTailscaleを有効にする運用でカバーしていますが、根本的な解決方法は見つかっていません。同じ問題に遭遇した方がいれば、ぜひ教えてください。

今後の展望

Tailscaleで安全なネットワーク環境が構築できたので、様々な自作デバイスを連携させたり、ログを貯め、解析することでさらなる利便性を追求したいと考えています。

まとめ

マンション共有回線の二重NAT環境で、ルーターのVPN機能が使えず困っていましたが、Tailscaleのおかげで解決できました。

• ポート開放なしでVPN環境を構築
• 二重NAT環境でも問題なく動作
• 設定が簡単で、すぐに使い始められる

同じ環境で困っている方、IoTデバイスのネットワーク環境を整えたい方の参考になれば幸いです。

参考リンク

• Tailscale公式サイト
• Tailscale Documentation
• How Tailscale works