現代のネットワークアーキテクチャにおいて、VLAN（仮想ローカルエリアネットワーク）とVXLAN（仮想拡張ローカルエリアネットワーク）は、最も一般的な2つのネットワーク仮想化技術です。これらは似ているように見えますが、実際にはいくつかの重要な違いがあります。
VLAN（仮想ローカルエリアネットワーク）
VLANはVirtual Local Area Network（仮想ローカルエリアネットワーク）の略称です。これは、LAN内の物理デバイスを論理的な関係に基づいて複数のサブネットに分割する技術です。VLANはネットワークスイッチに設定され、ネットワークデバイスを異なる論理グループに分割します。これらのデバイスは物理的に異なる場所に配置されている場合でも、VLANによって論理的に同じネットワークに属することができ、柔軟な管理と分離が可能になります。
VLAN技術の中核は、スイッチポートの分割にあります。スイッチはVLAN ID（VLAN識別子）に基づいてトラフィックを管理します。VLAN IDは1から4095までの範囲で、通常は12桁のバイナリ数字（つまり0から4095まで）で構成されます。これは、1つのスイッチが最大4,096個のVLANをサポートできることを意味します。
ワークフロー
○ VLAN識別：パケットがスイッチに入ると、スイッチはパケット内のVLAN ID情報に基づいて、パケットをどのVLANに転送するかを決定します。通常、IEEE 802.1Qプロトコルを使用してデータフレームにVLANタグが付けられます。
○ VLANブロードキャストドメイン：各VLANは独立したブロードキャストドメインです。複数のVLANが同じ物理スイッチ上に存在していても、それぞれのブロードキャストは互いに分離されるため、不要なブロードキャストトラフィックを削減できます。
○ データ転送：スイッチは、異なるVLANタグに基づいてデータパケットを対応するポートに転送します。異なるVLAN間のデバイスが通信する必要がある場合は、ルーターなどのレイヤ3デバイスを介して転送する必要があります。
複数の部門を持つ企業があり、各部門が異なるVLANを使用しているとします。スイッチを使用すれば、財務部門のすべてのデバイスをVLAN 10に、営業部門のデバイスをVLAN 20に、技術部門のデバイスをVLAN 30に分割できます。このようにして、部門間のネットワークを完全に分離できます。
利点
○ セキュリティの向上：VLANは、異なるサービスを異なるネットワークに分割することで、異なるVLAN間での不正アクセスを効果的に防止できます。
○ ネットワークトラフィック管理：VLANを割り当てることで、ブロードキャストストームを回避し、ネットワークの効率を高めることができます。ブロードキャストパケットはVLAN内でのみ伝播されるため、帯域幅の使用量を削減できます。
○ ネットワークの柔軟性：VLANは、業務ニーズに応じてネットワークを柔軟に分割できます。例えば、財務部門の機器は、物理的に異なるフロアに設置されていても、同じVLANに割り当てることができます。
制限事項
○ 拡張性の制限: VLANは従来のスイッチに依存し、最大4096個のVLANをサポートするため、大規模ネットワークや大規模な仮想化環境ではボトルネックになる可能性があります。
○ ドメイン間接続の問題: VLAN はローカル ネットワークであり、VLAN 間の通信は 3 層スイッチまたはルーターを介して行う必要があり、ネットワークの複雑さが増す可能性があります。
アプリケーションシナリオ
○ 企業ネットワークにおける分離とセキュリティ：VLANは、特に大規模組織や部門横断的な環境において、企業ネットワークで広く利用されています。VLANによって異なる部門や業務システムを分離することで、ネットワークのセキュリティとアクセス制御を確保できます。例えば、不正アクセスを防ぐため、財務部門は研究開発部門とは別のVLANに接続されることがよくあります。
○ ブロードキャストストームの軽減：VLANはブロードキャストトラフィックを制限するのに役立ちます。通常、ブロードキャストパケットはネットワーク全体に拡散されますが、VLAN環境ではブロードキャストトラフィックはVLAN内でのみ拡散されるため、ブロードキャストストームによるネットワーク負荷を効果的に軽減できます。
○ 中小規模のローカルエリアネットワーク：一部の中小企業にとって、VLANは論理的に分離されたネットワークを構築するためのシンプルで効果的な方法を提供し、ネットワーク管理をより柔軟にします。
VXLAN（仮想拡張ローカルエリアネットワーク）
VXLAN（Virtual Extensible LAN）は、大規模データセンターや仮想化環境における従来のVLANの限界を解決するために提案された新しい技術です。カプセル化技術を用いてレイヤ2（L2）データパケットを既存のレイヤ3（L3）ネットワーク経由で転送することで、VLANのスケーラビリティの限界を克服します。
VXLANは、トンネル技術とカプセル化メカニズムを通じて、元のレイヤ2データパケットをレイヤ3 IPデータパケットで「ラップ」し、既存のIPネットワークでデータパケットを送信できるようにします。VXLANの中核は、カプセル化と非カプセル化のメカニズムにあります。つまり、従来のL2データフレームはUDPプロトコルでカプセル化され、IPネットワークを介して送信されます。
ワークフロー
○ VXLANヘッダーのカプセル化：VXLANの実装では、各レイヤ2パケットはUDPパケットとしてカプセル化されます。VXLANのカプセル化には、VXLANネットワーク識別子（VNI）、UDPヘッダー、IPヘッダー、およびその他の情報が含まれます。
○ トンネル端末 (VTEP) : VXLAN はトンネル技術を使用し、パケットは 2 組の VTEP デバイスを介してカプセル化およびカプセル化解除されます。VTEP (VXLAN Tunnel Endpoint) は、VLAN と VXLAN を接続するブリッジです。VTEP は受信した L2 パケットを VXLAN パケットとしてカプセル化し、宛先 VTEP に送信します。宛先 VTEP は、カプセル化されたパケットを元の L2 パケットにカプセル化解除します。
○ VXLANのカプセル化プロセス：VXLANヘッダーを元のデータパケットに付加した後、データパケットはIPネットワークを介して宛先VTEPに送信されます。宛先VTEPはパケットをデカプセル化し、VNI情報に基づいて適切な受信者に転送します。
利点
○ スケーラブル：VXLANは最大1600万の仮想ネットワーク（VNI）をサポートしており、VLANの4096の識別子をはるかに上回るため、大規模なデータセンターやクラウド環境に最適です。
○ データセンター間のサポート：VXLANは、地理的に異なる場所にある複数のデータセンター間で仮想ネットワークを拡張することができ、従来のVLANの制限を打破し、最新のクラウドコンピューティングおよび仮想化環境に適しています。
○ データセンターネットワークの簡素化：VXLANにより、異なるメーカーのハードウェアデバイス間の相互運用が可能になり、マルチテナント環境をサポートし、大規模データセンターのネットワーク設計を簡素化できます。
制限事項
○ 高い複雑性：VXLAN の設定は、トンネルカプセル化、VTEP 設定などを含む比較的複雑なため、追加の技術スタックサポートが必要となり、運用と保守の複雑さが増します。
○ ネットワーク遅延: VXLAN では、カプセル化とカプセル化解除の処理に必要な追加処理のため、ネットワーク遅延が発生する可能性があります。この遅延は通常小さいですが、高性能が要求される環境では注意が必要です。
VXLANアプリケーションシナリオ
○ データセンターネットワークの仮想化：VXLANは大規模データセンターで広く使用されています。データセンター内のサーバーは通常仮想化技術を使用しており、VXLANは異なる物理サーバー間に仮想ネットワークを作成するのに役立ち、VLANのスケーラビリティの制限を回避します。
○マルチテナント型クラウド環境：パブリッククラウドまたはプライベートクラウドにおいて、VXLANは各テナントに独立した仮想ネットワークを提供し、VNIによって各テナントの仮想ネットワークを識別できます。このVXLANの機能は、最新のクラウドコンピューティングおよびマルチテナント環境に最適です。
○ データセンターをまたいだネットワーク拡張：VXLANは、仮想ネットワークを複数のデータセンターや地域にまたがって展開する必要があるシナリオに特に適しています。VXLANはカプセル化にIPネットワークを使用するため、異なるデータセンターや地理的な場所を容易にまたいで、グローバル規模での仮想ネットワーク拡張を実現できます。
VLANとVxLANの比較
VLANとVXLANはどちらもネットワーク仮想化技術ですが、それぞれ異なるアプリケーションシナリオに適しています。VLANは小規模または中規模のネットワーク環境に適しており、基本的なネットワーク分離とセキュリティを提供できます。その強みは、シンプルさ、設定の容易さ、そして幅広いサポートにあります。
VXLANは、現代のデータセンターやクラウドコンピューティング環境における大規模なネットワーク拡張のニーズに対応するために設計された技術です。VXLANの強みは、数百万もの仮想ネットワークをサポートできる点にあり、データセンター全体に仮想化ネットワークを展開するのに適しています。VLANの拡張性の限界を克服し、より複雑なネットワーク設計にも対応可能です。
VXLANという名称はVLANの拡張プロトコルのように思えるかもしれませんが、実際には、仮想トンネルを構築できるという点でVLANとは大きく異なります。両者の主な違いは以下のとおりです。
特徴 | VLAN | VXLAN |
|---|---|---|
| 標準 | IEEE 802.1Q | RFC 7348 (IETF) |
| 層 | レイヤー2（データリンク層） | レイヤー2の上にレイヤー3（L2oL3） |
| カプセル化 | 802.1Qイーサネットヘッダー | MAC-in-UDP（IPにカプセル化されたもの） |
| IDサイズ | 12ビット（0～4095個のVLAN） | 24ビット（1670万VNI） |
| 拡張性 | 制限あり（使用可能なVLAN数：4094） | 高い拡張性（マルチテナントクラウドをサポート） |
| 放送処理 | 従来型のフラッディング（VLAN内） | IPマルチキャストまたはヘッドエンドレプリケーションを使用する |
| オーバーヘッド | 低レベル（4バイトVLANタグ） | 高（約50バイト：UDP + IP + VXLANヘッダー） |
| 交通遮断 | はい（VLANごと） | はい（VNIによる） |
| トンネル掘削 | トンネルなし（平坦なL2） | VTEP（VXLANトンネルエンドポイント）を使用します。 |
| ユースケース | 中小規模LAN、企業ネットワーク | クラウドデータセンター、SDN、VMware NSX、Cisco ACI |
| スパニングツリー（STP）の依存関係 | はい（ループを防ぐため） | いいえ（レイヤー3ルーティングを使用し、STPの問題を回避します） |
| ハードウェアサポート | すべてのスイッチでサポートされています | VXLAN対応スイッチ/NIC（またはソフトウェアVTEP）が必要です。 |
| 移動支援 | 限定的（同一L2ドメイン内） | より良い（VMがサブネット間を移動できる） |
Mylinking™ Network Packet Brokerは、ネットワーク仮想化技術においてどのようなメリットをもたらすのでしょうか？
VLANタグ付き、VLANタグなし、VLAN置換：
パケットの最初の128バイト内の任意のキーフィールドのマッチングをサポートします。ユーザーはオフセット値、キーフィールドの長さと内容をカスタマイズし、ユーザー設定に基づいてトラフィック出力ポリシーを決定できます。
トンネル被覆剥離：
元のデータパケットからヘッダーが削除され、転送されるVxLAN、VLAN、GRE、GTP、MPLS、IPIPヘッダーをサポートする。
トンネリングプロトコルの識別
GTP / GRE / PPTP / L2TP / PPPOE / IPIPなどの様々なトンネリングプロトコルを自動的に識別します。ユーザー設定に応じて、トンネルの内側レイヤーまたは外側レイヤーに応じてトラフィック出力戦略を実装できます。
関連する詳細については、こちらで確認できます。ネットワークパケットブローカー。
投稿日時：2025年6月25日
