VLAN / Virtual LAN

■ VLAN。Virtual LAN。ブイラン。

  L2スイッチの機能の1つ。
  ポート配下の端末を複数の論理的なグループにまとめ、
  それぞれを異なる独立したLANとして認識すること。

  VLAN機能は、フレームの転送をグループ内だけに限定する。
  端末は、同じVLANの端末とは通信できるが、
  異なるVLANの端末とは通信できない。
  これにより、セキュリティの向上を図ることができる。
  VLAN間で通信するには、ルータ等が必要である。

  VLANはまた、ブロードキャストドメインを分割できる。
  このため、既存網の物理的なトポロジに関わらず、
  論理的にネットワークを再構築することが可能である。

■ ポートベースVLAN。ポートVLAN。

  スイッチの物理ポート毎にVLAN属性情報を割り当てる方法。
  各ポートに静的にVLAN情報を割り当てる方法（スタティックVLAN）が、
  最も一般的。

  ポートベースVLANでは、
  複数のスイッチで構成されたネットワークでVLANを組む場合、
  設定したVLANの数だけケーブルを渡す必要があり、
  ポート数の消費も大きい。ケーブルの引き回しも大変。

  

  

■ トランク化。トランキング。

  スイッチ間をまたがってVLANを構築する場合、
  またはVLANをルータやサーバに接続する場合に、
  VLANを１本の物理ケーブルに集約すること（トランクリンク）。
  １本の物理ポートを複数のVLANに所属させ、複数のVLAN属性情報をやり取りする。
  ただし、スイッチ間の場合は、同時に複数のVLAN通信を行うことはできない。

  ※ スイッチの接続ポートには、
    アクセスリンクとトランクリンクの2種類ある。
    アクセスリンクとは、単一のVLANに所属する接続で、クライアントPCを接続する。
    トランクリンクは、複数のVLANにまたがったフレームを伝播する接続をいう。
    他のスイッチやルータ、サーバを接続する。

■ タギング。タグVLAN。Tagging。

  スイッチ間をまたいでVLAN通信を実現する方法。
  基本MACフレームにVLANのグループ番号を示すタグ情報（タグ・ヘッダ）
  を追加した「タグ付きMACフレーム」を使用することで
  フレーム単位でVLAN属性を付与する。

  VLANをサポートした複数のスイッチ間は、
  この情報を参照することにより、
  あるイーサネット・フレームがどのVLANに属しているかを識別し、
  受け渡しすることができる。

  VLANタグは、アクセスリンクで付与、削除される。
  このため、エンドデバイスがVLANタグを意識することはない。

  タグのフォーマットは、IEEE802.1Qやシスコ社のISLがある 。

■ IEEE 802.1q。

  IEEEが策定したVLANタグの国際標準フォーマット。
  基本MACフレームの内部（ヘッダの後ろ）に
  VLAN識別フィールドを挿入する方法を採る。

  ただしこのフィールドを使用する場合は、
  フレームの最大サイズは、1518オクテットではなく、1522オクテットとなる。
  規格上で最大4,094個（※）のVLANを設定できる。

  Cisco Catalyst1900シリーズは、IEEE802.1qをサポートしてない。

■ タグヘッダ。

  タグヘッダ。
  基本MACフレームに付加する4バイト長の拡張フィールド

  TPID （tag protocol identifier）フィールド（2バイト）
  付加したタグのプロトコルを指定する

  TCI （tag control information）フィールド（2バイト）
  タグ情報の本体となる

  VID （Virtual LAN Identifier）（12ビット長）
  VLANのグループ番号を表す 
  0〜4,094までの値を指定する。4,094は管理用に予約されている

  CFI （Canonical Format Indicator）
  MACアドレスの表記形式を指定（CSMA/CD形式かFDDI形式）

■ プライオリティ（有線順位付け）フィールド。

  VLAN情報と同時に優先制御情報を送信できる。
  IEEE 802.1pで標準化されたが、現在はIEEE 802.1Dに包括された。

  先頭の3ビットはユーザ優先度」フィールドを表す。
  「0」から「7」の8段階で指定できる。
  対応するLANスイッチは、このユーザ優先度を識別し、
  優先すべきフレームかどうかを判断する。

  LANスイッチは優先処理でクラス分けできる「トラフィック・クラス」の数は
  製品ごとに異なる。ユーザ優先度と対応つけて処理する。
  トラフィッククラスが4段階であれば4段階でしか優先度を制御できない。

■ トランキング （リンクアグリゲーション） IEEE 802.1ad

  ハブ間を複数のポートで接続し、
  これを理論上1つのポートとして使用すること。
  複数本のケーブルを束ねて1本の論理リンクを作る機能。
  一般にハブ間通信の高速化に利用される。

  （冗長性を提供する意味もある。
  ポートの一部にトラブルが発生しても、残りのポートで通信を継続できる。
  リンクを張った経路の一部に障害が発生しても、
  すぐにほかの経路に切替わる。）

-----

■ VLANタグ

  IEEE802.1qでは、通常のMACフレームに、4バイトのVLANタグが挿入される。

  4バイトのVLANタグが付くことによって、
  MTUの大きさが(1518バイトから)1522バイトへと変わる。
  このようなフレームはベビー・ジャイアント・フレームと呼ぶ。

                   ←VLANタグ→
　  +-------------+------+-----+--------+--------+-----+
　  | MACアドレス | TPID | TCI | タイプ | データ | CRC |
　  +-------------+------+-----+--------+--------+-----+

■ TPID/TCI

  IEEE802.1qでは、VLANタグは、
  前半2バイトのTPID(Tag Protocol Identifier)と、
  後半2バイトのTCI(Tag Control Information)から構成される。

  TPIDは、通常のMACフレームか、VLANタグを含むフレームかを
  識別するためのものである。
  もし、TPIDが0x8100ならばVLANフレームであり、
  それ以外であればふつうのフレームである。

  TCIは、3ビットのプライオリティ、
  1ビットのインジケータ(CFI: Canonical Format Identifier)、
  12ビットのVID(VLAN-ID)などで構成されている。

■ VLAN-ID

  IEEE802.1qでは、フレームが所属するVLANを識別するために、
  12ビットのVID(VLAN-ID)が使用される。

  VLAN-IDは12ビットなので、
  VLAN-IDで識別することのの最大値は、212=4,096個となる。
  このうち0と4,095は、予約されているので、
  ユーザが実際に使用できるのは、4,094個である。

  また、ベンダが独自に、
  ネットワーク機器などの管理のために予約しているVLAN-IDもある。
  このため、使用できるVLAN数は、さらに少なくなるので注意する。

以上。

2004/03/24 pm