IPsec-VPNとは?仕組みと他のVPNとの違いについて解説

IPsec-VPNとは?仕組みと他のVPNとの違いについて解説

「IPsec-VPNとはどのような技術か知りたい」
「IPsec-VPNを構築するために何をすればいい?」

安全なネットワークを構築するために、IPsec-VPNが注目されています。しかし、機能や導入方法がよく分からない方も多いですよね。

そこで、本記事ではIPsec-VPNについて詳しく解説します。

最後まで読むと、IPsec-VPNを自社でも導入すべきかが判断できるようになります。

目次
  1. 1. IPsec-VPNとは
    1. 1-1. IPsec-VPNと他のVPNとの違い
  2. 2. IPsec-VPNの運用方式は2種類    
    1. 2-1. トンネルモード
    2. 2-2. トランスポートモード
  3. 3. IPsec-VPNで使用されるプロトコル
    1. 3-1. IKE
    2. 3-2. AH
    3. 3-3. ESP
  4. 4. IPsec-VPNの構築手順
    1. 4-1. VPNルーターを用意する
    2. 4-2. 接続方式を決める
    3. 4-3. VPNを構築
  5. 5. IPsec-VPN構築におすすめのルーター3選
    1. 5-1. RTX830|ヤマハ
    2. 5-2. VR-U500X|バッファロー
    3. 5-3. ER8411|TP-Link日本
  6. 6. この章ではIPsecの仕組みと他のVPNとの違いについて紹介しました

IPsec-VPNとは

まずVPNについておさらいしましょう。VPNとは直訳すると「仮想専用線」。インターネットで送受信するデータを暗号化し、専用回線を使っているようにやり取りする技術です。一般のインターネットを利用すると、第三者に通信を盗聴される危険性があるため、多くの企業がVPNを利用しています。

IPsec-VPNは、IPパケット(※)を暗号化するプロトコル(通信上のルール)を使ったVPN。データの暗号化に加え、改ざんも検知できます。

※IPパケット:ネットワークでやり取りするデータの単位

IPsec-VPNと他のVPNとの違い

ここでは、IPsec-VPNと混同しやすいVPN方式について2つ紹介します。導入目的によっては、IPsec-VPNより他のVPNの方が適している可能性もあるので、じっくり読んでください。

SSL-VPNとIPsec-VPNの比較

 

SSL-VPN

IPsec-VPN

専用のソフトウェア

不要

必要

通信速度

遅い

速い

セキュリティ性

低い

高い

端末に必要な環境

Webブラウザ

専用ソフトウェア

導入のメリット

手軽にVPNを構築可能

高速な通信

セキュリティが強固

SSLとはWebサーバーとフロントエンド(ユーザーが触れる端末)間の通信を暗号化する技術です。IPsec-VPNとの大きな違いは、専用のソフトウェアが必要か否か。

IPsec-VPNを構築する際には、端末側にVPNソフトウェアをインストールしなければいけません。そのため、構築に手間がかかるのが難点です。

一方、SSL-VPNはWebブラウザから利用できるのが魅力。ソフトウェアをインストールする手間が省けるため、リモートワークを導入している企業では重宝されています。

SSL-VPNのデメリットは、高速性とセキュリティにおいて、IPsec-VPNより劣りやすい側面があること。そのためSSL-VPNは「そこまで強固なセキュリティは求めない」「手軽に導入できるVPNがいい」という企業に向いています。

IP-VPNとIPsec-VPNの比較

 

IP-VPN

IPsec-VPN

利用するネットワーク

通信事業者の回線

インターネット

他の組織との接続

不可

可

対応できるサブネット

少ない

多い

導入のメリット

高速かつ安定したVPN

セキュリティが強固

多数のサブネット接続に対応

IP-VPNとは、インターネットとは切り離された専用のネットワークです。他の組織と通信できないため、高速かつセキュリティ性が高いネットワークを実現できる点がメリット。導入も簡単なため、手軽かつ安全なVPNを構築できる点も魅力です。

IP-VPNのデメリットは、ダイナミックルーティングが難しいこと。ダイナミックルーティングとは、サーバーからデータを送信する際に、ルーター同士で経路を教え合う仕組みです。ダイナミックルーティンはサブネット(組織内で分割されたネットワーク)が多いと適していません。

そのため、IP-VPNは「拠点数は多いけれど、拠点内のサブネットは少ない」という企業に向いています。

IPsec-VPNの運用方式は2種類    

IPsec-VPNの運用方式は2種類あり、導入目的によって適した方式が異なります。導入してから「自社の運用に向いていなかった」と後悔しないように、じっくり読んでください。

トンネルモード

トンネルモード

トンネルモードとは、ルーター同士でIPsec-VPNを実現する方式です。データだけでなく、IPヘッダ(データの宛先が書かれた情報)も秘匿するため、インターネットの中にトンネルをつくるようにデータのやり取りが見えなくなります。

ただし、ルーターの先にある組織内のネットワークではVPN化しません。郵便に例えると、郵送されている間は宛先も中身も見えず、宛先に届くと封筒が開けられ、宛先の誰もが中身を自由に閲覧できるイメージ。

そのためトンネルモードは「拠点間では安全に通信をしたいが、組織内では自由に情報を共有したい」という企業に向いています。

トランスポートモード

トランスポートモード

トランスポートモードとは、ルーター越しにある端末までの通信もVPN化する方式です。端末には専用のソフトウェアをインストールする必要があります。IPアドレスは公開されたままで、データのみ暗号化されます。郵便に例えると、宛先は誰でも読めるけれど、郵便物の中身は開ける本人にしか分からないイメージ。

トランスポートモードは、自宅や出張先等から会社のネットワークを利用したい企業におすすめです。

IPsec-VPNで使用されるプロトコル

プロトコルとは、インターネットでデータを送受信するための技術的なルール。プロトコルのおかげで、異なるOSや端末同士でもデータのやり取りが実現できています。

ここでは、IPsec-VPNで使われるプロトコルについて紹介します。詳しい技術的な内容まで知る必要ありません。「このようなルールで成り立っているのか」と把握するくらいでOKです。

IKE

IKE(Internet Key Exchange)とは、暗号鍵(平文を暗号化する符号)を安全に交換するためのプロトコルで、暗号鍵の生成にはDH法(Diffie-Hellman法)が採用されています。

DH法とは暗号鍵を交換する際に、第三者からの盗聴を防ぐための技術。一般のネットワークを使う際にデータを暗号化する上で、重宝されています。

AH

AH(Aurhentication Header)とは、データをメッセージ認証するプロトコルです。メッセージ認証とは、データが改ざんされていないか確認するための技術。

以下の流れで改ざんの有無を確認します。

  1. 送信者が特別なアルゴリズムにデータと暗号鍵を入力
  2. 1で出力された結果(ハッシュ値)と元データを受信者に送る
  3. 受信者は元データをアルゴリズムに入力してハッシュ値を出力
  4. 1と3で得られたハッシュ値を比較して改ざんの有無を確認

ESP

ESP( Encapsulating Security Payload)とはAHの機能に加えて、ペイロード(データの本体)も暗号化するプロトコルです。

ESPで用いられる主な暗号化手法はAESで、アメリカ国立技術標準研究所(NIST)が開発しました。デジタル庁や経済産業省などが運営する暗号技術プロジェクト「CRYPTREC」でも推奨されている方式です。

日本国内のIPsec-VPNはESPとIKEで構成されています。しかし海外だと暗号化を規制している国もあるため、IKEとAHでIPsec-VPNを構築することもあります。

IPsec-VPNの構築手順

IPsec-VPNの構築手順

VPNルーターを用意する

IPsec-VPNを構築する際には専用のルーターを用意しなければいけません。ルーターを選ぶポイントは次の3つです。

  1. IPsec対応であること
  2. セキュリティ機能の有無
  3. VPNパススルー機能の有無

IPsec対応であること

VPNルーターは、製品によって対応しているプロトコルが異なります。必ずIPsec対応かどうか調べましょう。特に価格重視でルーターを選んでいる方は要注意。リーズナブルな値段に惹かれて仕様を確かめずに購入したらIPsec非対応だった、というケースは珍しくありません。貴重な予算を浪費しないよう、仕様をよく確かめましょう。

セキュリティ機能の有無

多くのVPNルーターにセキュリティ機能は付いていますが、製品によって細かな機能が異なります。下の表に代表的なセキュリティ機能と概要を載せていますので、参考にして下さい。

セキュリティ機能

概要

メリット

ファイアウォール

組織内部と外部の

ネットワーク境界に設けられた防護壁

外部からの不正アクセスを

フィルタリングできる

IDS

不正アクセスがあると通知

不正アクセスに素早く対応可能

IPS

不正なパケット(データ)を遮断

ファイアウォールでは防げないアクセスも遮断

プロキシ

ネットワークへのアクセスを代行

接続元IPアドレスの露見を防ぐ

VPNパススルー機能

VPNパススルー機能とは、VPNで扱うデータをルーターから外部ネットワークへ通過させる仕組みのことです。多くのVPNルーターはVPNパススルー機能を搭載していますが、デフォルトでOFFになっているケースがあります。設定画面からVPNの種類にあわせて、パススルー機能をONにしましょう。

接続方式を決める

ルーターを購入したら接続方式を決めましょう。

  • メインモード
  • アグレッシブモード

費用とセキュリティ面で違いがあるので、自社の状況にあわせて選んでください。

メインモード

メインモード

メインモードとは、拠点双方のIPアドレスを固定する方式で、どちらの拠点からも接続手続き可能です。また固定IPアドレスを使えば、ファイアウォールで指定のIPアドレス以外からの接続を受け付けない設定も可能。そのため、第三者から不正にVPNへ侵入されるリスクを抑えられます。

デメリットは費用が高くなりがちなこと。安価に構築したい場合は、次のアグレッシブモードを利用しましょう。

アグレッシブモード

アグレッシブモード

アグレッシブモードとは、拠点のどちらか一方を動的IPアドレスにして接続すること。動的IPアドレスとは、インターネットにつなぐ度に付与されるIPアドレスです。

メリットは導入費用を安く抑えられること。動的IPアドレスは安価なため、1つの拠点を固定IPアドレスにして、そのほかの拠点を動的IPアドレスにする企業が多いです。

デメリットは、接続方法に制限があること。動的IPアドレスはころころ変わるため、固定IPアドレスを持つ拠点からは接続できません。そのため、動的IPアドレスを持っている拠点から接続する必要があります。

VPNを構築

接続方式を決めたらいよいよVPNの構築です。具体的には以下の手順で構築します。

 

メインモード

アグレッシブモード

ステップ1

ルーターの設定画面を開き、拠点間接続をクリック

ステップ2

接続種別で「IPsec」を選択

ステップ3

「両拠点が固定IPアドレスを使う」を選択

「自分側のみ固定IPアドレスを使う」

を選択

ステップ4

以下の項目を入力

↓

設定名(名前は自由)

接続先のIPアドレス

認証キー

認証アルゴリズム

暗号アルゴリズム

以下の項目を入力

↓

設定名(名前は自由)

接続先のID

認証キー

認証アルゴリズム

暗号アルゴリズム

ステップ5

接続先のLANアドレスを入力

動的IPアドレス保持者が

以下の項目を入力

↓

接続先のID

固定IPアドレス

認証キー

認証アルゴリズム

暗号アルゴリズム

なお、細かな手順や入力内容は製品によって異なるので、詳しい手順は製品カタログを参照してください。

また、トランスポートモードで利用する場合は、端末側の設定も必要。Windows10の場合は以下の手順で設定できます。

 

トランスポートモード利用時の端末設定

ステップ1

スタートボタンから「ネットワーク接続」をクリック

ステップ2

「VPN接続を追加」をクリック

ステップ3

以下の項目を入力

↓

VPNプロバイダー

接続名:名前は自由

サーバー名(またはアドレス)

VPNの種類:「事前共有キーを使ったL2TP/IPsec」を選択

事前共有キー:パスワード

サインイン情報の種類:ユーザー名とパスワード

ステップ4

「VPN接続を追加」というアイコン直下に

接続名が書かれたアイコンが表示されているか確認

IPsec-VPN構築におすすめのルーター3選

IPsec-VPN構築におすすめのルーター3選

RTX830|ヤマハ

RTX830|ヤマハ

画像引用:ヤマハ

RTX830は、静岡県浜松市に本社を構える「株式会社ヤマハ」が開発・販売しているVPNルーターです。従来の拠点間接続に加え、クラウドへのVPN接続や外出先からの組織内部ネットワークも利用できます。

そして大きな特徴が、1つのVPN設定で複数拠点への接続が可能なこと。従来のVPNルーターであれば拠点ごとにVPNを接続しなければいけませんが、その手間がなくなります。そのため、新しく拠点ができた場合、簡単にVPNを接続できる点が魅力です。

また、RTX830では最新のLANマップ機能を装備しています。組織内のネットワーク状態を可視化できるため、トラブルが発生してもスピーディに対応できます。

「拠点が増えるからなるべく簡単にVPNを繋ぎたい」「ネットワークの不具合にいつでも対応できる態勢にしたい」という企業におすすめです。

希望小売価格

91,300円

ポート数

LANポート:4ポート

WANポート:1ポート

USBポート:1ポート

最大消費電力

11W

サイズ(mm)

43.5 x 220 x 160

主な機能

マルチトンネル

IPsec

PPTP

 バックアップ 

タグVLAN 

Web GUI

RADIUS認証 

VR-U500X|バッファロー

VR-U500X|バッファロー

画像引用:バッファロー

VR-U500Xは、愛知県名古屋市に本社を構えるデジタル機器メーカー「バッファロー」が開発・販売しているVPNルーターです。

VPNに同時接続できる端末数は、最大で30台。製品には10Gbpsの高速通信用ポートも搭載され、スピード重視のネットワークを導入した企業にぴったりです。

また、ダイナミックDNSと呼ばれる固定IPアドレス不要のネットワークを利用できるため、安価に導入できます。

また、環境負荷が高い場所で動作する点も魅力。動作温度は50度まで保証しているため、空調があまり利かない屋根裏や、工事現場のプレハブでも導入しやすくなります。「VCCI Class B」と呼ばれる電波漏洩防止の規格にも対応しているため、電化製品から発せられるノイズの影響も少ないです。

「安価で高速なVPNを構築したい」「多少劣悪な環境でも稼働するVPNルーターがいい」という企業に、VR-U500Xはおすすめです。

価格

60,280円

ポート数

LANポート(1Gbps):4ポート

LANポート(10Gbps):1ポート

INTERNETポート(10Gbps):1ポート

USBポート:1ポート

最大消費電力

17.32W

サイズ(mm)

220×40×170(突起部除く)

主な機能

IPsec

VLAN(※)

ネットワーク管理

Webブラウザ設定

(※)VLAN:ルーターでLANをグループ分けする機能

ER8411|TP-Link日本

ER8411|TP-Link日本

画像引用:TP-Link

ER8411は東京に拠点を置くネットワークデバイス事業会社「TP-Link日本」が開発・販売しているVPNルーターです。

2つの内蔵電源で障害耐性を高め、ネットワークの高信頼性を実現。10Gbps対応のエンタープライズ向けポートも2つ搭載し、高速なネットワークを実現します。

また「OmadaSDN」と呼ばれる独自のネットワーク管理システムを利用できる点も魅力。アクセスポイントやスイッチ、ルーターなどの機器をクラウドで集中管理できるため、ネットワーク障害を素早く特定できます。

「障害に強いVPNを構築したい」「広域のVPNを効率的に管理したい」という企業に、ER8411はおすすめです。

価格

要問合せ

ポート数

10GE SFP+ポート:2ポート

1GE SFP WAN/LANポート:1ポート

1GE RJ45 WAN/LANポート:8ポート

RJ45コンソールポート:1ポート

USBポート:2ポート

最大消費電力

26.36 W

サイズ(mm)

440 × 220 × 44

主な機能

VPN

SSL-VPN

IPSec-VPN

PPTP-VPN

L2TP-VPN

Open-VPN

セキュリティ

フィルタリング

アクセスコントロール

認証

この章ではIPsecの仕組みと他のVPNとの違いについて紹介しました

この記事では、IPsec-VPNの概要と他のVPNとの違い、構築方法などについて紹介しました。

  • IPsec-VPNはパケットを暗号化するプロトコルで、データの改ざんを検知できる
  • トンネルモードはルーター間の通信を暗号化するため、拠点間VPNに適している
  • トランスポートモードは端末間を暗号化するため、リモートワークに向いている
  • VPNルーターを用意する際にはIPsec対応か確認すること

IPSec-VPNは、安全なデータ通信を実現する上でメジャーな技術の1つ。本記事でご紹介した内容をぜひお役立てください。