VLANについて整理してみた

# 背景・目的
VLANに関わる機会があったので、今までふわっと覚えていた知識をあらためて整理します。

# まとめ
下記に特徴を整理します。

|特徴|説明|
|:--|:--|
|VLANとは|Virtual Local Area Networkの略<BR>仮想LAN、バーチャルLANと呼ばれる<BR><BR>仮想的なLANセグメントを作る技術<BR>1つのLANを複数のLANに分けたり、複数に分かれたLANを1つのLANに見せたりすること<BR>社内NWによく使われる|
|レイヤ2スイッチングハブ|すべてのポート間のイーサネットフレームの転送が可能|
|(特徴)<BR>NWのトラフィック量の削減|VLANを活用すると、同じVLANに割り当てているポート間だけでイーサネットフレームを転送することが可能<BR><BR>上記により、ブロードキャストドメインを分割が可能<BR>VLANは、1〜4094のVLAN番号で識別する|
|(特徴)<BR>物理的な配置に関係なくセグメント化可能|複数のスイッチングハブにまたがり設定も可能<BR>物理的な配置に関係なく、一つのNWをNWを分離して運用可能|
|(特徴)<BR>セキュリティ|VLANにより、分割されたNW同士は接続されていないため、データは転送されず、セキュリティが向上する|
|VLANの種類|・ポートVLAN<BR>・タグVLAN<BR>・MACベースVLAN<BR>・ユーザーベースVLAN<BR>・サブネットベースVLAN|
|ポートVLAN|最も一般的で、スイッチングハブのポート単位でVLANを割り当てる方法<BR><BR>どの物理ポートにPCを接続すればどのVLANに所属するかわかりやすいのが特徴<BR><BR>1つの物理ポートは1つのVLANにしか所属できない制約がある<BR>複数台のスイッチをまたいだ運用の場合、使用するVLANの数だけスイッチを接続する。これによりVLANの数が増えたり、ケーブルの接続が複雑になる|
|タグVLAN|NWを流れる個々のデータフレームに、転送先のグループの識別番号（VLANタグ）をイーサネットフレームに付与する方法<BR><BR>VLANタグを使用して、同じグループに所属するNWへフレームを転送する<BR><BR>タグVLANを使用することで、スイッチ同士を接続する際に、各VLAN同士を1本のLANケーブルに集約可能<BR>スイッチングハブをまたいでVLANを作成可能|
|MACベースVLAN|データを送信するPCのMACアドレスを基にし、VLANのグループを割り振りする<BR>PCの設置場所が変わってもVLANグループの設定はそのまま<BR>PCの入れ替えなどした場合は、再設定が必要になる|
|ユーザーベースVLAN|NWを使うユーザの認証情報により識別する。認証VLANとも呼ばれる。<BR><BR>PCを使用しているユーザの認証情報がスイッチ経由でRADIUS、LDAPなどの認証サーバに送られ、<BR>NW接続し時点で認証が行われ成功後に所属するVLANグループに参加できる|
|サブネットベースVLAN|データ送信元のIPアドレスにより識別する方法<BR><BR>スイッチングハブに接続するコンピューターのIPにより、ユーザがどのポートのNWに所属するか決まる<BR><BR>MACアドレスVLANと類似しているが、IPアドレスを基にしているので、PCを入れ替えてもIPを変更しなければ再設定は不要|
|イーサネット|機器をネットワークに有線接続する際に用いられる代表的な通信規格<BR><BR>イーサネットで使用するケーブルは下記の通り<BR>・LANケーブル<BR>・光ファイバー<BR>・同軸ケーブル<BR><BR>イーサネットは通信速度により規格が変わる|
|イーサネットフレーム|イーサネットって規格に従って通信するときにやり取りされるデータのこと<BR><BR>データを細切れにして送信する<BR><BR>イーサネットヘッダとデータ部、FCSで別れている
|イーサネットヘッダー|下記で構成されている<BR>・宛先MACアドレス<BR>・送信元MACアドレス
|FCS|Frame Check Sequenceの略<BR>通信プロトコルのフレームにエラー検出のために付加されるコード|
|イーサネットヘッダーにおけるタイプ|データフィードに格納する上位層のプロトコルを識別する情報<BR><BR>タイプには、下記のものがある<BR>・IPv4<BR>・ARP<BR>・IPX<BR>・IPv6|

# 概要
下記の記事を基に整理しました。参考になりました。感謝です。

https://panasonic.co.jp/ew/pewnw/solution/column/network/010.html

https://www.buffalo.jp/support/faq/detail/4728.html

https://academy.gmocloud.com/wp/other/20221216/16175

https://wa3.i-3-i.info/word12600.html

https://yururi-do.com/ethernet-frame-structure/

https://www.iodata.jp/column/nas/015/

https://ja.wikipedia.org/wiki/Frame_Check_Sequence?utm_source=chatgpt.com


## VLANとは
- VLAN = Virtual Local Area Network
- 仮想LAN、バーチャルLANと呼ばれる
- 仮想的なLANセグメントを作る技術
- 1つのLANを複数のLANに分けたり、複数に分かれたLANを1つのLANに見せたりすること
- 社内NWによく使われる

## VLANの特徴と仕組み
### NWのトラフィック量を削減できる
- ブロードキャストドメインが分割できる
- レイヤ2スイッチングハブは、すべてのポート間のイーサネットフレームの転送が可能
- VLANを活用すると、同じVLANに割り当てているポート間だけでイーサネットフレームを転送することが可能
- 上記により、ブロードキャストドメインを分割が可能
- VLANは、1〜4094のVLAN番号で識別する


#### イーサネット
- PCのような機器をネットワークに有線接続する際に用いられる代表的な通信規格
- イーサネットで使用するケーブルは下記の通り
    - LANケーブル
    - 光ファイバー
    - 同軸ケーブル
- イーサネットは通信速度により規格が変わる


#### イーサネットフレーム
- イーサネットって規格に従って通信するときにやり取りされるデータのこと
- データを細切れにして送信する
- イーサネットヘッダとデータ部、FCSで別れている
- イーサネットヘッダーは下記で構成されている
    - 宛先MACアドレス
    - 送信元MACアドレス
- FCSは、Frame Check Sequenceの略
    - 通信プロトコルのフレームにエラー検出のために付加されるコード

##### イーサネットヘッダーにおけるタイプとは
- データフィードに格納する上位層のプロトコルを識別する情報
- タイプには、下記のものがある
    - IPv4
    - ARP
    - IPX
    - IPv6


### 物理的な配置に関係なくセグメント化が可能

- 複数のスイッチングハブにまたがり設定も可能
- 物理的な配置に関係なく、一つのNWをNWを分離して運用可能

### セキュリティの向上
- VLANは、NWを分割しデータが転送される範囲を限定する機能
- 分割されたNW同士は接続されていないため、データは転送されない
- 上記の理由から、セキュリティが向上する

## VLANの種類
### ポートVLAN
- 最も一般的
- スイッチングハブのポート単位でVLANを割り当てる方法
- どの物理ポートにPCを接続すればどのVLANに所属するかわかりやすいのが特徴
- 1つの物理ポートは1つのVLANにしか所属できない制約がある
- 複数台のスイッチをまたいだ運用の場合、使用するVLANの数だけスイッチを接続する。これによりVLANの数が増えたり、ケーブルの接続が複雑になる

### タグVLAN
- NWを流れる個々のデータフレームに、転送先のグループの識別番号（VLANタグ）をイーサネットフレームに付与する方法
- VLANタグを使用して、同じグループに所属するNWへフレームを転送する
- タグVLANを使用することで、スイッチ同士を接続する際に、各VLAN同士を1本のLANケーブルに集約可能
- スイッチングハブをまたいでVLANを作成可能


### MACベースVLAN
- データを送信するPCのMACアドレスを基にし、VLANのグループを割り振りする
- PCの設置場所が変わってもVLANグループの設定はそのまま
- PCの入れ替えなどした場合は、再設定が必要になる

#### MACアドレス
- MACアドレスは、機器に割り当てられている識別番号
- 機器出荷時に付与されている
- データの受け渡し先を特定するときに利用する

### ユーザーベースVLAN
- NWを使うユーザの認証情報により、識別する
- 認証VLANとも呼ばれる
- PCを使用しているユーザの認証情報がスイッチ経由でRADIUS、LDAPなどの認証サーバに送られる
- NW接続し時点で認証が行われ成功後に、所属するVLANグループに参加できる


### サブネットベースVLAN
- データ送信元のIPアドレスにより識別する方法
- スイッチングハブに接続するコンピューターのIPにより、ユーザがどのポートのNWに所属するか決まる
- MACアドレスVLANと類似している
- IPアドレスを基にしているので、PCを入れ替えてもIPを変更しなければ再設定は不要

# 考察
今回、VLANの仕組みや種類を整理し、NW設計や運用におけるイメージが持てました。特に、物理的なネットワーク構成に依存せず、論理的にネットワークを分割・統合できる点などは参考になりました。
今後は、ハンズオンなどで知識を深めていきたいです。


# 参考
https://panasonic.co.jp/ew/pewnw/solution/column/network/010.html

https://www.buffalo.jp/support/faq/detail/4728.html

https://academy.gmocloud.com/wp/other/20221216/16175

https://wa3.i-3-i.info/word12600.html

https://yururi-do.com/ethernet-frame-structure/

https://www.iodata.jp/column/nas/015/

https://ja.wikipedia.org/wiki/Frame_Check_Sequence?utm_source=chatgpt.com