【18年目の教科書】DHCPの仕組みとパケット詳細｜169.254.x.xとIP衝突の解決法

ネットワークのトラブル対応で、端末のIPアドレスが「169.254.x.x」になっているのを見て絶望したことはありませんか？あるいは、突然の「IP衝突」で通信が不安定になり、原因究明に追われたことは？

これらはすべて、DHCPの挙動をパケットレベルで理解していれば、迅速に切り分けができる事象です。今回は、DHCPの正常なプロセス（DORA）から、実務を揺るがす異常系のパターンまで、18年の現場経験を凝縮して解説します。

DHCPの基本：なぜ「自動設定」が必要なのか

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）は、デバイスにIPアドレスやサブネットマスクなどの情報を「自動的に貸し出す」仕組みです。

手動設定（スタティック）による管理コストや設定ミスを防ぎ、限られたIPアドレスを効率よく使い回すために不可欠です。インフラエンジニアとして意識すべきは、これが「配布」ではなく「期限付きのリース（貸し出し）」であるという点です。

正常系：DORAプロセスの詳細

DHCPの基本は、4つのパケットによるキャッチボールです。頭文字を取ってDORA（ドラ）と呼ばれます。

DHCP正常系プロセス一覧表

各パケットでやり取りされる詳細情報

• ① DHCP Discover（発見）
  • 役割： クライアントが「誰かIPを貸して！」と叫ぶ。
  • 詳細： 自分のMACアドレスを伝え、サブネットマスクやDNS情報の要求リストを同梱します。
• ② DHCP Offer（提案）
  • 役割： サーバが「このIPはどう？」と候補を出す。
  • 詳細： yiaddr（Your IP Address） フィールドに貸し出すIPを載せ、リース期間を提示します。
• ③ DHCP Request（要求）
  • 役割： クライアントが「そのIPを借ります！」と宣言する。
  • 詳細： 複数のサーバがいる場合を想定し、ブロードキャストで送ることで、選ばれなかったサーバに予約解除を促します。
• ④ DHCP ACK（承認）
  • 役割： サーバからの最終合意。
  • 詳細： ゲートウェイ、DNSサーバ、ドメイン名などの確定情報を設定します。

異常系：169.254.x.x と IP衝突のメカニズム

トラブルシューティングで最も重要な「正常ルートからの逸脱」パターンを解説します。

なぜ「169.254.x.x」になるのか？（サーバ無応答）

DHCP Discoverを投げてもOfferが返ってこない場合、Windows OS等は自分自身でIPを設定します。これがAPIPA（Automatic Private IP Addressing）、通称「169.254.x.x」です。

• 原因： DHCPサーバのダウン、IPアドレスの枯渇、VLAN設定ミスによる疎通不全。
• 切り分け： このIPが見えたら、物理層かDHCPサーバのリソース不足を真っ先に疑ってください。

現場を混乱させる「IP衝突（Conflict）」の正体

サーバがACKを出した直後、クライアントはARPを飛ばして、そのIPが他で使われていないか自らチェックします。

• 原因： 管理外の端末が勝手に固定IPを設定している。
• 挙動： 応答があった場合、クライアントは DHCP Decline パケットを送り、IPの使用を辞退して最初からやり直します。これが繰り返されると「いつまでもIPが取れない」状態に陥ります。

4. インフラ屋の視点：現場の「しくじり」事例集

ケース1：スマホ・タブレットによる「IPアドレス枯渇」

「座席数分はプールがあるはず」という設計が、一人でPC・スマホ・タブレットの3台を繋ぐスタイルによって崩壊。新規PCが一切繋がらなくなる事態に。

• 教訓： リース期間を短縮して回転率を上げるか、プールを接続デバイス数ベースで再設計する必要があります。

ケース2：恐怖の「野良DHCPサーバ」

「特定の部署だけインターネットが繋がらない」という申告。調査すると、社員が勝手に繋いだ市販Wi-FiルータがDHCPをバラ撒いていました。

• 教訓： 正規サーバより早くOfferを返してしまう「野良ルータ」は、トラブルの王道です。

まとめ：安定運用のコツは「リース期間」にあり

DHCPは便利な自動化ですが、その安定性は「リース期間」の設計で決まります。

• オフィス： 長めに設定し、IP変動によるトラブルを抑制。
• 店舗・カフェ： 短めに設定し、限られたIPを高速に回収・再利用。

「169.254.x.x」や「IP衝突」の裏にあるパケットの動きが見えるようになれば、あなたのトラブル対応スピードは格段に上がります。