ネットワークの基礎を学習する CCNA対策講座（19）：スイッチにVLANを設定する (1/2)

本連載では、シスコシステムズ（以下シスコ）が提供するシスコ技術者認定（Cisco Career Certification）から、ネットワーク技術者を認定する資格、CCNA（Cisco Certified Network Associate）を解説します。2007年12月に改訂された新試験（640-802J）に対応しています。

[内藤佳弥子，グローバルナレッジネットワーク]

　今回は、スイッチの機能であるVLAN（Virtual LAN、仮想LAN）について解説します。スイッチには、VLANという機能をサポートしているものがあります。VLANは企業ネットワークでよく使用されている機能です。スイッチにVLANを構成すると、ネットワークのセグメント化によるトラフィックの減少や、ネットワーク構成の柔軟性を向上させることができます。

　今回の学習のポイントは、VLANの利点や機能を理解し、スイッチにVLANを設定することです。それでは、多くの利点を持つスイッチの機能、VLANについて学習していきましょう。

VLANの概要

　本連載第17回「MACアドレスとフレームで、スイッチの基本動作を学ぶ」で学習したように、スイッチのポートは、1つのコリジョンドメインに属します。スイッチはコリジョンドメインの分割はできますが、デフォルトではブロードキャストドメインの分割はできません。スイッチを複数台、相互に接続していくと、いずれブロードキャストドメインが大きくなってしまいます。ブロードキャストドメインが大きくなると、あるホストがブロードキャストあてのフレームを送信したときに、そのフレームがブロードキャストドメイン全体に伝播してしまいます。スイッチはブロードキャストあてのフレームをフラッディングする性質を持っているためです。また、MACアドレステーブルに登録されていないあて先のフレームもフラッディングされ、ブロードキャストドメイン内のトラフィックが増加します。

　スイッチにVLANを構成すると、1つのスイッチに接続されているノードをグループ化し、ブロードキャストドメインを分割して、やりとりされるトラフィックを減少させることができます。VLANは、1つのブロードキャストドメインであり、1つの論理ネットワーク（サブネット）を構成します。

　また、以下の構成を考えてみましょう。部署ごとに論理ネットワーク（サブネット）を分割するとします。


開発部	24台のPC
総務部	9台のPC
人事部	4台のPC

　ここで、仮に24ポートのスイッチが2台しか用意できなかったとしましょう。1台目のスイッチは開発部のPCを接続するために使用します。2台目のスイッチは、PCの数が少ない、総務部と人事部のPCを接続するために使用します。

　スイッチにVLANを構成すると、1台のスイッチに総務部と人事部のPCが接続されていたとしても、部署ごとに論理ネットワーク（サブネット）に分割することができ、ネットワークを柔軟に構成することができます。

図1　VLAN機能を使用してスイッチ上の複数のノードをグループ分けする

トランクリンク

　VLANは1つのスイッチ上に構成することも、複数のスイッチにまたがって構成することもできます。複数のスイッチにVLANを構成した場合、スイッチ間を接続する方法には2種類あります。ケーブルをVLANの数に応じて接続する方法と、スイッチ間を接続するケーブルは1本にし、その1本のケーブル上を流れるフレームをVLANごとに区別する方法です。

　図2の左側の、ケーブルをVLANの数に応じて接続する方法では、VLANの数と同数のポートとケーブルが必要になり、ケーブル配線が煩雑になります。

　そこで、図2の右側では、スイッチ間を接続するケーブルは1本にしています。1本のケーブル上では、複数のVLANから送信されたフレームが同時に流れるため、どのVLANのフレームなのかを区別する必要があります。区別しないと、フレームを受信した側のスイッチが、PCが接続されている何番のポートにフレームを転送したらいいのか区別がつきません。

　そこで、スイッチ間を1本のケーブルで接続し、どのVLANから送信されたフレームかを区別する技術に、IEEE802.1QとISLがあります。IEEE802.1QはIEEEで標準化された技術ですので、どのベンダの製品でも使用できます。ISLはCisco独自の技術ですが、ここではIEEE802.1Qを例に挙げて解説します。

　これらの技術を使用すると、1本のケーブル上でVLAN10のフレームと、VLAN20のフレームを扱うことができます。また、Ciscoのスイッチでは、VLANは番号で区別します。

図2　複数のスイッチにまたがるVLANの構成

　IEEE802.1Q技術を使用して、複数のスイッチを接続した場合、スイッチ間を接続するリンクをトランクリンクといいます。トランクリンクの両端のポートは、トランクポートと呼ばれます。

　そこで、フレームを送信する側のスイッチでは、トランクリンクにフレームを送信する際に、VLANを区別する情報であるタグをフレームに付加します。タグが付加された状態で、フレームはトランクリンクを流れていきます。タグは、イーサネットフレームの送信元MACアドレスとタイプフィールドの間に挿入される4バイトの情報です。

　トランクポートに対して、1つのVLANのフレームを扱うポートをアクセスポートといいます。一般的にPCが接続されているのはアクセスポートです。