VLAN の基本
VLAN とは？
- VLAN（Virtual Local Area Network）は、物理的なネットワークを論理的に分割する技術です。これにより、異なる物理的場所にあるデバイスを同一のネットワークに属させたり、一つの物理的ネットワーク内で複数の仮想ネットワークを作成することができます。
VLAN の重要な点
- セキュリティの向上: ネットワーク内のトラフィックを分割し、異なるグループ間のデータ流れを制限します。
- ネットワークパフォーマンスの向上: ブロードキャストトラフィックを特定のセグメントに限定し、ネットワークの混雑を減少させます。
- 柔軟なネットワーク設計: 物理的配置に依存せず、ネットワークを論理的に分割・組織することができます。
- コスト削減: 新しい物理的なネットワーク機器を追加せずに、既存のネットワーク構造内で複数の論理的なネットワークを作成できます。
VLAN のパケット構成
TPID と TCI が差し込まれる
| 項目 | 説明 | サイズ（バイト） |
|---|---|---|
| 宛先 MAC アドレス | 受信デバイスの MAC アドレス | 6 |
| ソース MAC アドレス | 送信デバイスの MAC アドレス | 6 |
| タグプロトコル識別子 (TPID) | VLAN タグの存在を示す（0x8100） | 2 |
| タグコントロール情報 (TCI) | 優先度情報、DEI/CFI、VLAN ID を含む | 2 |
| イーサタイプ/長さ | ペイロードのタイプまたは長さ | 2 |
| ペイロード（データ） | ユーザーデータ、IP パケットなど | 46-1500 |
| フレームチェックシーケンス (FCS) | エラーチェック用の CRC 値 | 4 |
TCI（Tag Control Information
| Field | Size (bits) | Description |
|---|---|---|
| Priority Code Point (PCP) | 3 | フレームの優先度を示す。 |
| Drop Eligible Indicator (DEI) | 1 | フレームが破棄される可能性を示す。 |
| VLAN Identifier (VID) | 12 | VLAN の ID を示す。 |
VLAN の種類と OSI レイヤー
- ポートベース VLAN（静的 VLAN）: レイヤー 2 で動作し、マネージドスイッチが必要。
- MAC アドレスベース VLAN: レイヤー 2 で動作し、マネージドスイッチが必要。
- プロトコルベース VLAN: レイヤー 2 で動作し、レイヤー 3 の情報を使用、マネージドスイッチが必要。
- IP サブネットベース VLAN（動的 VLAN）: レイヤー 3 で動作し、レイヤー 3 スイッチが必要。
- タグベース VLAN（IEEE 802.1Q）: レイヤー 2 で動作し、VLAN タギングをサポートするマネージドスイッチが必要。
VLAN と CoS（Class of Service）
- CoS は、ネットワークトラフィックの優先順位を設定する仕組みで、VLAN 環境で役立ちます。
- ネットワーク機器は、パケットが持つ「優先度タグ」を見て、どのパケットを優先的に処理すべきかを判断します。
- CoS 値は VLAN タグの一部として含まれており、Priority Code Point（PCP）という 3 ビットのフィールドで表されます。
VLAN 間の通信
- VLAN 対応スイッチ間では、イーサネットフレームに VLAN タグを挿入してトラフィックを区別します。
- VLAN 非対応スイッチへのトラフィック転送では、VLAN タグを除去（アンタグ）して通常のイーサネットフレームとして送信する必要があります。
- VLAN タグ付きトラフィックの取り扱いは、受信側のスイッチの能力と設定に依存します。
VID の範囲
VLAN Identifier (VID) の範囲は 0 から 4095 までですが、全ての数字がユーザーによる使用に利用できるわけではありません。 具体的には：
VID 0: この VID は特別な用途であり、VLAN タグが存在しないことを示すために使用されます。これは、タグなしフレームに対して予約されています。 VID 1: 通常、デフォルト VLAN として使用されます。ほとんどのスイッチや機器では、初期設定でこの VLAN に割り当てられています。 VID 4095: この VID も特別な用途に予約されており、通常はユーザーによる通常の VLAN 割り当てには使用されません。 したがって、ユーザーが実際に使用できる VID の範囲は 2 から 4094 までです。この範囲内で任意の VID を設定し、ネットワーク内で異なる VLAN を構成することができます。
