仮想レイヤ 3 スイッチ機能

仮想レイヤ 3 スイッチ機能は、VPN Server 内の複数の仮想 HUB 間に IP ルーティングを行うことができる仮想のルータを追加し、管理者が定義したルーティングルールにしたがって IP ルーティングを行うことにより、仮想 HUB のセグメント間のレイヤ 3 での接続を実現することができる機能です。

仮想レイヤ 3 スイッチとは

仮想レイヤ 3 スイッチの概要

「3.4 仮想 HUB の機能」 で解説した「仮想 HUB」というオブジェクトは、VPN Server 内に複数作成することができる、物理的なレイヤ 2 スイッチ (スイッチング HUB) を仮想的にソフトウェアによって実現したオブジェクトです。仮想 HUB はレイヤ 2 での Ethernet フレームの交換処理のみをサポートしており、レイヤ 3 でのルーティングをサポートしていません。

仮想レイヤ 3 スイッチは、複数の仮想 HUB によって制定された複数のレイヤ 2 セグメント間で IP ルーティングを行いたいという要望に基づいて開発され搭載された機能です。仮想レイヤ 3 スイッチは、通常のオフィスなどにある「ルータ」や「レイヤ 3 スイッチ」などの通信機器の機能をそのままソフトウェアとして実装したものです。複数の仮想 HUB を作成してレイヤ 2 セグメントを分離し、それらのレイヤ 2 セグメント間を IP ルーティングすることによってそれぞれのネットワーク間での IP パケットの交換をサポートします。

仮想レイヤ 3 スイッチによる IP ネットワーク間の IP ルーティング

仮想レイヤ 3 スイッチに関する権限

仮想 HUB を作成することができるのは VPN Server 全体の管理者のみですが、同様に仮想レイヤ 3 スイッチを作成、削除または設定することができるのも VPN Server 全体の管理者のみです。各仮想 HUB の管理者は、自分が管理している仮想 HUB がどのように仮想レイヤ 3 スイッチと接続されているのかを知ることはできますが、既存のレイヤ 3 スイッチを操作して接続を編集したり、ルーティングテーブルを操作したりすることはできません。したがって、仮想レイヤ 3 スイッチ機能を使用するには VPN Server 管理者が設定を行う必要があります。

ブリッジと IP ルーティングの違い

レイヤ 2 ネットワーク同士を接続する「ブリッジ」や仮想 HUB 間の「カスケード接続」は、2 つの別々のネットワークセグメント同士を 1 つのネットワークセグメント化する仕組みです。1 つのネットワークセグメント内で TCP/IP プロトコルを使用する場合は、原則としてそのセグメント内のコンピュータは同一の IP ネットワークに所属している必要があります (同一のセグメントで複数の IP ネットワークを多重化して通信させることもできますが、そのネットワークに接続しているコンピュータ同士は同一の IP ネットワークに所属しているものとしか直接通信できません)。

これと比較して、IP ルーティングは 2 つの別々のネットワークセグメント間で IP レイヤでパケット交換を行う仕組みです。詳しくはルータの動作や IP ルーティングの仕組みに関するドキュメントをお読みください。

物理的なルータやレイヤ 3 スイッチは、ルーティングの対象となる各ネットワークセグメントに対して 1 つの IP アドレスを持ち、その IP アドレスを経由して通信しようとする IP パケットを、ルータ内部で保持しているルーティングテーブルによって他の適切なインターフェイスに転送します。

VPN Server で定義することができる仮想的なレイヤ 3 スイッチも同様の仕組みで動作します。VPN Server で仮想 HUB 間に仮想レイヤ 3 スイッチを置くと、その仮想レイヤ 3 スイッチが接続している仮想 HUB 間で IP ルーティングが可能になります。この場合、仮想レイヤ 3 スイッチはインターフェイスを両側のセグメントに対して 1 つずつ持ちます。例として 192.168.1.0/24 と 192.168.2.0/24 の 2 つの IP ネットワークが存在し、それらの間で仮想レイヤ 3 スイッチを用いてルーティングを行う場合は、両側のネットワークに対してインターフェイスを接続し、例えば 192.168.1.254 と 192.168.2.254 という 2 つの IP アドレスを割り当てます。すると、192.168.1.0/24 に所属するコンピュータは 192.168.2.0/24 ネットワークに対して IP パケットを送信したい場合は、192.168.1.254 をゲートウェイとしてその IP パケットを送信することができます。192.168.1.254 と 192.168.2.254 の 2 つのインターフェイスを持ったルータは、このパケットを 192.168.2.0/24 のネットワークに対して送り出します。このような仕組みで IP ルーティングは機能します。なお、VPN Server では仮想レイヤ 3 スイッチが仮想 HUB に接続するための論理上のインターフェイスのことを「仮想インターフェイス」と呼びます。仮想レイヤ 3 スイッチと仮想 HUB との間の接続は実際にはソフトウェアの内部のメモリ上で行われるものであり、ユーザーの目に見えるわけではありません。ただし、仮想レイヤ 3 スイッチによる仮想インターフェイスが接続されている仮想 HUB には「仮想レイヤ 3 スイッチセッション」という特殊な仮想セッションが登録されます。

仮想レイヤ 3 スイッチの定義

VPN Server はデフォルトでは仮想レイヤ 3 スイッチを 1 つも持っていません。仮想レイヤ 3 スイッチは、VPN Server の管理者が必要な場合に必要な個数作成することができます。

すべての仮想レイヤ 3 スイッチには名前を付けることができ、その名前によって識別されます。名前には英数字および一部の記号を使用することができます。新しい仮想レイヤ 3 スイッチを定義するには、その仮想レイヤ 3 スイッチの名前を決定してください。一度作成した仮想レイヤ 3 スイッチの名前はあとから変更することができないので注意してください。

仮想レイヤ 3 スイッチに関する設定を行うには、VPN サーバー管理マネージャの [レイヤ 3 スイッチ設定] ボタンをクリックし、[仮想レイヤ 3 スイッチ設定] ダイアログボックスを表示してください。また、ここにすでに作成されている仮想レイヤ 3 スイッチが登録されている場合は、その仮想レイヤ 3 スイッチをダブルクリックして設定画面を開くことができます。以後、仮想レイヤ 3 スイッチの操作方法の説明では、この画面からの操作方法について解説します。vpncmd では、"Router" で始まる名前のコマンドを使用してください。

仮想レイヤ 3 スイッチ管理画面

新しい仮想レイヤ 3 スイッチを作成するには、[新規作成] ボタンをクリックして新しく作成する仮想レイヤ 3 スイッチの名前を指定します。仮想レイヤ 3 スイッチを作成しても、仮想インターフェイスを定義して [動作開始] ボタンをクリックしなければその仮想レイヤ 3 スイッチは動作しません。

新規仮想レイヤ 3 スイッチ作成画面

仮想 HUB へ接続する仮想インターフェイスの追加

仮想レイヤ 3 スイッチを作成しても、それだけでは何の役にも立ちません。物理的にルータやレイヤ 3 スイッチの製品を購入して机の上に置いただけの状態と同様です。物理的にルータと各接続先のネットワークの間を LAN ケーブルなどで接続するのと同様に、仮想レイヤ 3 スイッチに、接続したい先の仮想 HUB への仮想インターフェイスを登録する必要があります。

新しい仮想インターフェイスを登録するには、[仮想インターフェイスの追加] ボタンをクリックします。[仮想インターフェイスの追加] ダイアログボックスが表示されますので、ここで接続先の仮想 HUB を選択します。また、その仮想インターフェイスが仮想 HUB 内で持つ IP アドレスと所属するサブネット空間も指定します。

仮想インターフェイス追加画面

仮想レイヤ 3 スイッチには複数の仮想インターフェイスを作成することができます。通常は 2 個以上の仮想インターフェイスを追加します (1 個だけの場合はほとんど役に立ちません)。仮想レイヤ 3 スイッチによってルーティングの対象にしたい仮想 HUB をすべて登録してください。

ルーティングテーブルの編集

仮想レイヤ 3 スイッチは、通常の物理的なルータやレイヤ 3 スイッチと同様に、ルーティングテーブルを持っています。仮想レイヤ 3 スイッチは、特に何も指定しなくても、仮想 HUB に対して接続している仮想インターフェイスがあればその仮想インターフェイスに設定されている IP アドレスとサブネットマスクによって決定される IP ネットワークへのルート情報を持っています。したがって、仮想レイヤ 3 スイッチに対して直接接続されているレイヤ 2 セグメントに対するルーティングテーブルは定義する必要はありません。

直接接続されているレイヤ 2 セグメントを経由して、それよりも先のセグメントにある IP ネットワークに対して IP ルーティングを行う必要がある場合は、仮想レイヤ 3 スイッチのルーティングテーブルを直接編集して、適切なルーティングテーブルエントリを追加する必要があります。

現在のルーティングテーブル一覧は、[仮想レイヤ3 スイッチの編集] ダイアログで表示されます。新しい仮想レイヤ 3 スイッチを作成した直後はルーティングテーブルは空です。新しいルーティングテーブルエントリを追加したい場合は、[ルーティングテーブルエントリ] ボタンをクリックしてください。

ルーティングテーブルエントリ追加画面

[ルーティングテーブルエントリの追加] 画面には、新しく登録したいルーティングテーブルエントリの内容を指定するボックスが表示されています。ここで登録する必要があるのは、一般的なルータやレイヤ 3 スイッチでスタティックルーティングテーブルにエントリを追加する際に指定するような情報と同一です。具体的には下記のような項目を指定します。

• ネットワークアドレス
  このルーティングテーブルを用いてルーティングの対象とする宛先 IP アドレスを含むネットワークアドレスを指定します。
• サブネットマスク
  ネットワークアドレスと共にサブネットマスクを指定します。
• ゲートウェイアドレス
  IP パケットを渡す先のルータの IP アドレスを指定します (つまり、次のルータの IP アドレスです)。ここで指定することができる IP アドレスは、この仮想レイヤ 3 スイッチが持つ各仮想インターフェイスで定義されている IP アドレスとサブネットマスクによって定義される IP ネットワークのうちいずれかに含まれている必要があります (万が一含まれていない場合もエラー無く登録されてしまいますのでご注意ください)。もし別の仮想レイヤ 3 スイッチが隣接する仮想 HUB に接続されている場合は、その別の仮想レイヤ 3 スイッチの持つ仮想ネットワークインターフェイスの IP アドレスである場合もあります。
• メトリック値
  ルーティングテーブルエントリのメトリック値を指定します。

仮想レイヤ 3 スイッチの開始と停止

開始と停止

仮想ネットワークインターフェイスを 1 つ以上、およびルーティングテーブルを 0 個以上登録した仮想レイヤ 3 スイッチは、動作を開始することができます。動作を開始するには、[動作開始] ボタンをクリックしてください。また、動作中の仮想レイヤ 3 スイッチはいつでも [動作停止] ボタンをクリックすることによって動作を停止することができます。

なお、[停止] 状態以外の状態ではその仮想レイヤ 3 スイッチの仮想インターフェイス一覧またはルーティングテーブルを編集することはできません。これらのパラメータを編集するためには、一旦仮想レイヤ 3 スイッチを停止してください。

仮想レイヤ 3 スイッチの状態

仮想レイヤ 3 スイッチには、3 つの状態があります。

各仮想レイヤ 3 スイッチの状態は、[仮想レイヤ 3 スイッチ設定] でリアルタイムに表示されます。

制限事項

仮想レイヤ 3 スイッチ機能の制限事項には、次のようなものがあります。

• ダイナミックルーティングプロトコルには対応していません。
• IGMP には対応していません。
• 仮想レイヤ 3 スイッチの仮想インターフェイスに対して 1,472 バイトを超える ICMP Echo リクエストを送信すると、1,472 場合の ICMP Echo 応答が返ってきます。

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