hosochinの技術ブログ

【ネスペ対策】【ポートベースVLAN/タグVLAN】VLANについて概要を理解する

はじめに

お世話になります、hosochinです
今回はIPAのネットワークスペシャリスト対策ってことでVLANについてです

目次

VLANとは

VLAN = Virtual LAN とは仮想的なLANを構成する仕組みです
VLANの特徴としては以下が挙げられます

  • スイッチ内部で論理的にLANセグメントを分割する
  • ネットワークの柔軟性が上がる
    • 負荷分散
    • 部署や席の入れ替え時に、配線を変えることなくネットワークの構造を変更できる
    • パケットが流れる範囲を限定することで、効率的な運用とセキュリティ向上がつながる

VLANには大きく 「ポートベースVLAN」「タグVLAN」 の2種類があります

ポートベースVLAN

ポートベースVLAN では、L2スイッチの物理的なポートごとにVLANグループを設定します
同じスイッチに接続していても、異なるVLANグループ間ではブロードキャストなどの通信は届きません

ポートベースVLAN構成

物理ポートとVLANが1対1になっているのでシンプルでわかりやすいですね
しかし、ポートベースVLANは、スイッチを跨いでVLANを繋ぎたい場合に問題が発生します
それは VLANの数だけ接続用のポートが必要 になることです

ポートベースVLAN スイッチ跨ぎ

↑のイメージ図ではスイッチ1とスイッチ2に跨いでVLANを繋ぐために、VLAN1, VLAN2でそれぞれ接続用ポートが必要になっています
VLANの数が増えれば、その分だけ接続用のポートを消費 することとなり、PCなどの端末に使えるポートが少なくなってしまいます
この問題を解決するのがもう1つのVLAN方式 「タグVLAN」 です

タグVLAN

タグVLAN は、通信パケット中にVLANタグを埋め込むことでVLANグループの設定が可能です
VLANタグを埋め込んだフレームの構成は以下のようになります

タグVLANフレーム構成

送信元MACアドレスとタイプの間に挿入されているのがVLANタグですね
VLANタグの中身の概要は以下です

  • TPID = Tag Protocol Identifier （16ビット）
    • IEEE802.1Qフレームであることを受信側に示す情報
  • TCI = Tag Control Information （16ビット）
    • PCP = Priority Code Point （3ビット）
      • フレームの優先度を示す情報
    • CFI = Canonical Format Indicator （1ビット）
      • アドレス形式を示す情報で、例えばイーサネットの場合は0が入る
    • VID = VLAN Identifier （12ビット）
      • VLAN IDを示す情報
      • 0 ~ 4095の値が入る

また、タグVLANは1つのポートを複数のVLANで使用できるため、ポートベースVLANの 「VLANの数が増えれば、その分だけ接続用のポートが必要になる」 といった問題が発生しません
先ほどのポートベースVLANのスイッチ跨ぎの構成を、タグVLANにした場合以下のようになります

タグVLAN スイッチ跨ぎ

VLANの数が増えていっても、スイッチ1とスイッチ2の接続用ポートは1つのままとなります

まとめ

VLAN技術により、物理的なネットワーク構成を変更することなく論理的なネットワークセグメントを構築できます。ポートベースVLANはシンプルですが拡張性に課題があり、タグVLAN（IEEE 802.1Q）を使用することで効率的なマルチVLAN環境を実現できます。ネットワークスペシャリスト試験では、両方式の特徴と適用場面を理解しておくことが重要です。