VLAN タギング

2025年11月4日

VLAN タギング

英語表記: VLAN Tagging

概要

VLAN タギングは、一つの物理ネットワーク接続（ケーブル）上で、複数の仮想ローカルエリアネットワーク（VLAN）のトラフィックを識別・多重化するための技術です。特に、仮想化技術（VMware, Hyper-V, KVM）を用いた環境において、単一の物理ネットワークインターフェースカード（NIC）を効率的に利用しつつ、多数の仮想マシン（VM）のネットワークを論理的に分離・管理するために不可欠な「仮想ネットワーキング」の基盤技術です。このタギングによって、異なる部署や顧客に属するVMが、まるで専用の物理ネットワークに接続されているかのように安全に通信できるようになります。

詳細解説

仮想化環境におけるVLANタギングの目的

VLANタギングが仮想化の周辺技術として重要視される最大の理由は、「リソースの効率化とセキュリティの確保」の両立です。

大規模な仮想化環境、特にクラウドサービスプロバイダ（IaaS）のように多くのテナント（顧客）が同じ物理サーバーリソースを共有する場合を想像してみてください。もしVLANタギングがなければ、テナントごとに物理NICやケーブルを用意する必要があり、サーバーラックはケーブルでごちゃごちゃになり、コストも膨大になります。

VLANタギング（主にIEEE 802.1Q規格に基づく）を用いることで、一つの物理NICを「トランクポート」として設定し、複数のVLANのトラフィックをまとめて送受信できます。これにより、物理インフラはシンプルに保たれながらも、各VMは所属するVLAN IDに基づいて厳密に分離されます。これは、仮想化技術が持つリソース集約のメリットをネットワーク面で最大限に引き出すための重要な手法なのです。

動作原理と主要コンポーネント

VLANタギングの核となるのは、データフレーム（イーサネットフレーム）に「VLAN ID」を含む4バイトのタグ情報を追加するプロセスです。このタグ付けの処理を担う主要なコンポーネントは、ホストサーバー上で動作する仮想スイッチ（vSwitch）です。

タグの付与（送信時）: 仮想マシン（VM）がデータを送信する際、そのデータはまず仮想スイッチに到達します。仮想スイッチは、そのVMがどのVLANに所属するかを認識しており、物理NICを通じて外部ネットワークへ送出する直前に、フレームに該当するVLAN ID（タグ）を付与します。
タグの識別と転送（受信時）: 外部の物理スイッチからデータがホストサーバーの物理NICに到達すると、そのデータにはVLANタグが付いています。仮想スイッチはこのタグを読み取り、タグに示されたVLAN IDに所属するVMに対してのみデータを転送します。
タグの除去: 最終的にVMへデータが渡される直前に、仮想スイッチはVLANタグを除去します。これにより、VMは自身がVLANという論理的な境界内にいることを意識することなく、通常のイーサネットフレームとしてデータを受信できます。

この一連の動作により、異なるVLANに所属するVM同士は、同じ物理サーバー上で動いていても、ネットワーク的には完全に隔離された状態を維持できるのです。仮想化の文脈では、この仮想スイッチの設定（トランクポートの設定、VMポートへのVLAN IDの割り当て）が、ネットワーク管理者の重要な業務となります。

仮想ネットワーキングにおける位置づけ

VLANタギングは、仮想化環境における「仮想ネットワーキング」の基礎中の基礎と言えます。VMwareのvSphereやHyper-Vの仮想スイッチ管理機能など、KVMを含むすべての主要な仮想化プラットフォームで、この802.1Qタギング機能が標準でサポートされています。仮想化技術が提供する「柔軟性」と「スケーラビリティ」は、このVLANタギングによって初めてネットワークレベルで実現可能になる、と言っても過言ではありません。

具体例・活用シーン

1. クラウド環境でのテナント分離

IaaS（Infrastructure as a Service）を提供するクラウド事業者にとって、VLANタギングは必須の技術です。

状況: ある物理サーバー上に、顧客A社のVM（VLAN ID 10）と顧客B社のVM（VLAN ID 20）が混在しています。
タギングの役割: 顧客A社のVMから出たトラフィックにはVLAN ID 10が付与され、外部の物理ネットワークへ送られます。物理スイッチもこのタグを認識し、ID 10のネットワーク外にはデータが漏れないように制御します。これにより、A社とB社のデータが誤って混ざり合うことは絶対にありません。
仮想化のメリット: 物理的な配線を増やすことなく、論理的な境界線（VLAN）を数百、数千と柔軟に設定できます。これは、仮想化技術が目指す「リソースの動的な提供」を支える重要な仕組みです。

2. アナロジー：集合住宅の郵便仕分けシステム

VLANタギングの仕組みは、大規模な集合住宅（マンション）における郵便物の仕分けに似ています。

集合住宅（ホストサーバー）: 多くの住人（VM）が暮らしています。
郵便配達員（物理NIC/ケーブル）: 外部から荷物（データフレーム）を運びます。
部屋番号（VLAN ID）: 荷物には必ず部屋番号（タグ）が書かれています。
管理人（仮想スイッチ）: 郵便配達員が持ってきた大量の荷物を受け取ります。管理人は荷物に書かれた部屋番号（タグ）を見て、正しい住人（VM）のメールボックスに届けます。逆に、住人が外部へ出す郵便物には、管理人が正確な差出人情報（タグ）を付けて外部へ送出します。

もし、部屋番号（タグ）がなければ、管理人はどの荷物を誰に渡せばよいか分からず、プライバシーも守れません。VLANタギングは、この「部屋番号」の役割を果たし、一つの玄関（物理NIC）を通じて安全かつ正確にデータをやり取りするための、仮想ネットワーキングにおけるルールブックなのです。

資格試験向けチェックポイント

VLANタギング、特に仮想化環境での利用は、基本情報技術者試験や応用情報技術者試験で頻出するテーマです。ITパスポートでは概念理解が問われることがあります。

重要キーワードの整理:

IEEE 802.1Q: VLANタギングの標準規格です。この規格に基づき、フレームに4バイトのタグ情報が追加されます。
トランキング (Trunking): 複数のVLANのトラフィックを一つの物理リンクで通過させるための設定です。仮想化環境では、ホストサーバーの物理NICと物理スイッチ間の接続がトランク接続となります。
仮想スイッチ (vSwitch): 仮想化技術（VMware, Hyper-Vなど）のコアコンポーネントであり、VLANタギングの処理を実行する主体です。

VLANタギングは、仮想化技術における「ネットワークの効率的な統合と論理的な分離」という二律背反を解決する、非常に賢い技術だと感心しますね。