基礎講座　第５回「VLANって何？」｜クラウド&DC間接続サービス ATBeX

2022.01.13

基礎講座

あけましておめでとうございます。

ATBeXポータルも新しい年を迎えることとなりました。

昨年、ブログを読んでいただいた皆さまには

心より感謝申し上げます。

引き続き本年もどうぞご贔屓に、よろしくお願い申し上げます。

さて、みなさん「カソウ」と聞いて何を連想しますか？

仮想通貨のビットコインでしょうか？

それともフェイスブックも社名変更しちゃう仮想現実でしょうか？

あるいは、欽ちゃんの仮装大賞でしょうか？

（あっ、もしかして欽ちゃんって誰っ？て感じ・・・ですかね。。。）

ということで「カソウ」にもいろいろありますが、今回のテーマは

VLAN（＝仮想LAN）です。

でもVLANとは何かの前に、今回はちょっと寄り道しちゃいます。

急がば回れというヤツです。

リピータ、リピータハブ、スイッチングハブについて

LANを構成するときに使う機器として、

リピータ、リピータハブ、スイッチングハブ

があります。

リピータは、ケーブルで流れる電気信号を増幅して、波形を整えて、もう一方の

インターフェイスから電気信号を流します。伝送距離が長ければ長いほど、

信号は弱くなってしまうため、伝送距離が長くなるときは、リピータをはさむ必要がありました。

リピータハブは、複数のポートをもつリピータです。送られてきた電気信号を

全ポートに流すだけです。

なんでもかんでも全部のポートに送ってしまうので、無駄な通信が発生します。

これに対してスイッチングハブ（レイヤーL2スイッチ「以下L2SW」）は、

フレーム（イーサネットで流れるデータの最小単位）を受け取ると一旦バッファに蓄積します。

次に、どのポートにどのMACアドレスを持つ機器が接続されているかという情報(MACアドレステーブル)を

見て適切なポートへフレームを転送します。これをストア＆フォワードと言います。

それともうひとつ、L2SWは今回のテーマであるVLANの機能を持っています。

VLAN（Virtual LAN）は、仮想的なセグメントを作る技術で、

セグメントはLANにおけるネットワークの1単位です。

L2SWは当初高価でしたが、やがて安価で手に入るようになったため、

現在ではリピータハブが利用される場面は少なくなりました。

VLANについて

では寄り道は終了して、いよいよVLANについてです。

VLANは、物理的な接続形態とは関係なく、仮想的なLANを作る技術で、

L2SWの中で論理的に複数のLANに分割することができます。

同一グループに所属しているPC同士なら通信でき、違うグループに所属している

PC同士だと通信できません。

具体的に見ていきます。

図１を見てください。

L2SWにPCが4台接続して、物理的に１つネットワークをつくりました。

このときこれを１つのネットワークセグメント、あるいは

単に１つのネットワーク、LANなどと言います。

次に、このPC1～PC4を２つのグループに分けたいとします。

組織変更などで１つの部署を２つのグループ（課）に分けたり

するようなことがあったりします。

その場合、１つの方法は図２の通り、物理的に２つL2SWを

設置して分けるというやり方です。

このように文字通り物理的にネットワークセグメントを分割する場合、

機器を購入するコストが発生したり、作業するためにシステムを止め

なきゃいけなかったり、ケーブルを接続し直す作業が発生したり・・・

といろいろ大変です。

そこで、図３のポートVLANです。

ポートVLANは、物理ポートごとに所属するVLAN番号を割り当てることで

VLANを論理的に分割する方法です。

ポート1、ポート2にはVLAN10、ポート3、ポート4はVLAN20に設定する

ことで、物理的にではなく、論理的に２つに分割することができます。

このような設定をしたポートはアクセスポートといい、

1つのVLANだけに所属するポートになります。

物理的な接続形態は変わってないけど、論理的にはちゃんと分かれています。

規模が大きくなって、複数台のスイッチにまたがてくると、VLANの数分だけ

L2SW同士を接続します。それが図４です。

このため、L2SW-A、L2SW-Bそれぞれ2ポートずつL2SW間接続用ポート

として使用しています。

図４ではL2SWが２つ、VLANが２つですが、L2SW間接続用ポートが

VLANの数だけ必要なので、L2SWの台数、VLANの数が増えると、

L2SW間接続用ポートも多数必要となります。その結果、PCを収容する

ポートが消費されてしまいます。

そこで次はタグVLANです。

L2SW-Aのポート6とスイッチBのポート1はトランクポートとして

設定し、1本のケーブルで接続しています。これをトランクリンク

といいます。

トランクポートは複数のVLANに所属するポートです。

タグというVLANを識別する情報を付加することにより、

1本のトランクリンクでVLAN10、VLAN20で共有することができ、

VLAN10へのフレームもVLAN20へのフレームも通すことができるのです。

ATBeXの通信処理

図６に示した通り、ATBeXもこのタグを使って通信しています。

上の図はA社とB社をATBeXを使ってやり取りする場合です。

「A社とB社で通信したい。」でも「VLAN番号は自社で決めたものを使いたい。」

ということで、A社は「VLAN50」、B社は「VLAN200」とそれぞれご要望通りの

VLAN番号で通信できます。

本来、異なるVLAN間で通信するなら、ルータやL3スイッチでIPアドレスをもとに

ルーティングする必要がありますが、ここでATBeXが一生懸命働きます。

MPLSヘッダというタグをつけたり、はずしたりするのですが、これによって異なる

VLAN番号へつないでくれます。

下の図はオンプレ環境からクラウドへ通信する場合です。

同様に、オンプレ環境のお客さま側で決定したVLAN50からクラウド側で

指定されたVLAN200へ通信できるように、ATBeXが一生懸命タグをつけたり、

外したりしています。

このようにATBeXはタグという技術を使って、異なる企業と企業間の通信や

オンプレ環境とクラウド間をつないでいるわけです。

まとめ

１．リピータ、リピータハブ、L2SW

リピータは、ケーブルで流れる電気信号を増幅して、波形を整えて、もう一方のインターフェイスから電気信号を流す。　
リピータハブは、複数のポートをもつリピータ。送られて生きた電気信号を全ポートに流す。
L2SWは、どのポートにどのMACアドレスを持つ機器が接続されているかという情報(MACアドレステーブル)を見て適切なポートへフレームを転送する。VLAN機能を持つ。

２．VLAN

VLANとは
VLANは、物理的な接続形態とは関係なく、仮想的なLANを作る技術で、L2SWの中で論理的に複数のLANに分割することができる。
VLANの種類
・ポートVLANは物理ポートごとに所属するVLAN番号を割り当てることで、VLANを論理的に分割する方法。

・タグVLANはタグという仕組みを使って、一つの物理ポートに複数のVLANのフレームを通せるようにすること。
VLANのメリット
・物理的な接続、配置にとらわれないネットワーク構成ができる。

・不要なフレーム転送によるネットワーク帯域の消費、ホストのCPU負担軽減。

・障害時の影響範囲拡大防止。

・セキュリティの向上（ウイルス活動の制限）。