VLAN 徹底解説。③

◯「タグなしのタグVLAN」って何？　実はネットワーク機器の管理を支えている。

タグVLANを使う場合は、「ネーティブVLAN」の設定を確認しておきたい。ネーティブVLANとは、トランクポートでVLANタグがないフレームを受信した際に転送先にするVLANセグメントである。ネーティブVLANもIEEE 802.1Qで規定されている。多くのL2スイッチでは、デフォルトの設定としてVLAN IDに「1」を割り当てている。

　ネーティブVLANはネットワーク管理用に使われることが多い。というのも、ネットワークを管理するには、VLANタグを使わずにデータをやり取りするVLANセグメントが必要になる場合があるからだ。

　企業などが運用するネットワーク機器の中には、IEEE 802.1Qに対応していないものが含まれる場合がある。こうした機器は、端末やL2スイッチなどから受け取ったフレームに付いているVLANタグを、ネットワーク構成を確認する特殊なフレームの一部だと誤認する可能性がある。

　ネットワーク内にVLANタグを理解できないL2／L3スイッチがある場合、管理者が意図した通りにネットワークを管理できなくなる恐れがある。それを避けるためネットワーク管理用のVLANセグメントをネーティブVLANとしておくと都合がよいというわけだ。

STPはネーティブVLANで。

　ネーティブVLANを使ってネットワーク機器を管理する技術の1つに、STP（Spanning Tree Protocol）がある。STPとは、ネットワークを冗長化したり、ループの発生を防いだりするために使うプロトコルだ。

　L2スイッチなどのネットワーク機器は、STPを使ってネットワークの構成を把握する。その上でループ接続になってる場合はポートを遮断したり、障害発生時は遮断済みのポートを開放して迂回路をつくったりする。

　ここでL2スイッチがSTPを使うときは、特殊なフレームを送信する。このフレームの宛先として、ネーティブVLANのセグメントを指定するのだ。

　当然だが、ネーティブVLANを使う場合は、LANを構成する各スイッチでネーティブVLANのセグメントとして扱うVLAN IDを統一しておく必要がある。その設定が異なると、各L2スイッチはタグが付いていないフレームをそれぞれ別のVLANセグメントに送ってしまう。その結果、本来の宛先にある端末にはフレームが届かなくなる。

ルーティングでVLANをつなぐ。

　IPネットワークにおいてVLANセグメントはイーサネットの通信が届く範囲を意味する。異なるVLANセグメントに属する端末同士は、たとえ同じL2スイッチに接続していてもイーサネットでは直接通信できない。

　VLANを利用してLANを分割したとはいえ、VLANセグメント間でまったく通信できないと困るケースがある。分割したVLANセグメント同士で通信できるようにするには、ルーターやL3スイッチを使ってルーティングさせる必要がある。

　ルーティングには、IPアドレスの設定が必要だ。そこでVLANセグメントごとに適切なネットワークアドレス^＊1を割り当てる（図1）。

図1、VLANセグメントをまたいで通信するにはルーターやL3スイッチが必要

異なるVLANセグメントに属する端末同士が通信するには、ルーターやL3スイッチが必要になる。VLANセグメントごとにネットワークアドレスを割り当てておけば、L3スイッチなどでルーティングできる。

　例えばVLAN10のネットワークアドレスを「192.168.10.0/24」、VLAN20のネットワークアドレスを「192.168.20.0/24」とする。ルーターに適切なルーティングテーブルを設定すれば、IPによる通信が可能になる。

L3スイッチがタグを付け替え。

　企業ネットワークではVLANセグメント同士を通信させる場合に、L3スイッチを使うことが多い（図2）。

図2、VLANタグを付け替える。

L3スイッチがVLANセグメントをまたぐ通信を中継する場合、L2スイッチとL3スイッチはトランクポートで接続しておく。L3スイッチはVLANタグ付きのデータを受け取ると、宛先IPアドレスを見てどのVLANセグメント宛てかを判別し、VLANタグを付け替える。

　L3スイッチを使えば、VLANセグメント間で通信するための結線は1本で済む。

　L3スイッチはルーティングを実施するため、スイッチ内部に仮想のL3インターフェースを備えている。このインターフェースにVLANセグメントを割り当て、ネットワークアドレスを設定する。

　例としてVLAN10、VLAN20という2つのVLANセグメントに接続するL2スイッチを、L3スイッチに接続したとする。ここでVLAN10の端末からVLAN20の端末にデータを送る場合、VLAN10の端末は、IP通信におけるデフォルトゲートウエイ^＊2であるL3スイッチにパケットを送る。つまり宛先はL3スイッチのMACアドレスになる。

　前述の通り、L3スイッチとL2スイッチはタグVLANで接続する。L3スイッチはVLANタグ付きのイーサネットフレームを、トランクポートを介して受け取る。

　VLANタグが付いたフレームをL3スイッチが受け取ると、L3スイッチはフレームの宛先MACアドレスと宛先IPアドレスの両方を確認する。L3スイッチは宛先IPアドレスから、異なるVLANセグメント宛ての通信だと判断する。

　具体的には、VLAN20のセグメントに属する端末宛てだと分かれば、対応する仮想インターフェースからフレームを送出する。その際にL3スイッチは、もともとVLANタグに記されていたVLAN10を示すVIDを、VLAN20を示すタグに付け替える。

　その後L3スイッチは、VLANタグを付け替えたフレームをトランクポートに送り返す。L3スイッチからVLAN20のVIDが記されたフレームを受け取ると、L2スイッチはVLANタグを取り外してから宛先の端末がつながっているポートに送出する。こうしてVLANセグメントをまたいだ通信ができる。

＊1、ネットワークアドレス。
端末が所属するネットワークのIPアドレスのこと。

 

＊2、デフォルトゲートウエイ。
宛先のIPアドレスまでの経路が分からない場合に設定するゲートウエイのこと。デフォルトルートとも呼ばれる。