VPNとは
VPNは、インターネットなどの公衆ネットワーク上に、特定の利用者のみが利用できる仮想的な専用線を構築し、安全なデータ通信を実現する技術のことです。
正式名称をVirtual Private Network（仮想専用線）と呼び、物理的な専用回線を敷設することなく、通信経路の暗号化や認証技術を組み合わせることで、あたかもプライベートなネットワークで直接繋がっているかのようなセキュアな通信環境を提供します。
VPNの仕組みと主要技術
VPNは、オープンなネットワークの中に安全な「トンネル」を作ることで、外部からの盗聴や改ざんを防ぎます。これを実現するために、以下の3つの要素が組み合わされています。
1. トンネリング
データをパケット化し、さらに別のパケットで包み込む「カプセル化」という手法を用いることで、ネットワーク上の特定の拠点間を仮想的な直結状態にします。
2. 暗号化
トンネル内を流れるデータを、AESなどの高度な暗号アルゴリズムを用いて変換します。万が一、パケットが第三者に傍受されたとしても、中身を解読することは困難です。
3. 認証
通信相手が正しい利用者であることを確認する工程です。IDやパスワードに加え、電子証明書やワンタイムパスワードを用いた多要素認証を組み合わせることで、なりすましを防止します。
主なVPNの種類と利用形態
利用シーンに応じて、主に以下の2つの接続方式が採用されます。
1. インターネットVPN
既存のインターネット回線を利用してVPNを構築する方式です。低コストで導入できるため、テレワークにおける自宅から社内ネットワークへの接続（リモートアクセスVPN）や、小規模な拠点間接続に広く普及しています。
2. IP-VPN
通信事業者が提供する閉域網（独自のプライベートネットワーク）を利用する方式です。インターネットを通らないため、より高いセキュリティと安定した通信品質が確保されますが、導入コストはインターネットVPNよりも高くなる傾向があります。
接続プロトコルの代表例
VPNを実現するための通信規約（プロトコル）には、以下のような種類があります。
- IPsec：ネットワーク層で動作し、高いセキュリティ性能を誇るため、主に拠点間VPNで使用されます。
- SSL/TLS：ウェブブラウザの標準技術を応用した方式です。専用ソフトが不要な場合が多く、テレワークなどのリモートアクセスに最適です。
- L2TP/IPsec：データリンク層のL2TPとIPsecを組み合わせた方式で、多くのモバイル端末で標準サポートされています。
VPN導入のメリットと課題
1. メリット
- セキュリティの向上：公共のWi-Fiなどを利用する際でも、データの盗聴リスクを最小限に抑えられます。
- 遠隔地からのアクセス：場所を問わず社内システムやファイルサーバーへ安全にアクセスでき、柔軟な働き方を支えます。
- コスト削減：広域イーサネットなどの物理的な専用線と比較して、安価に専用線と同等の環境を構築可能です。
2. 課題
- 通信速度の低下：暗号化やカプセル化の処理負荷、およびプロバイダーの混雑状況により、直接接続する場合に比べてスループットが低下することがあります。
- VPNゲートウェイの負荷：利用者が急増すると、社内に設置されたVPN装置の処理能力が限界に達し、接続不安定の原因となります。
通信効率を評価する際、暗号化などのオーバーヘッドを含む実効スループットE_sは、理論上の帯域幅B_wとデータ転送効率\etaを用いて、以下のように概念化されます。
運用においては、このオーバーヘッドを考慮した帯域設計と、最新の脆弱性に対応するための継続的なパッチ適用が不可欠です。
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