VPNプロトコルとは？基礎知識・種類ごとの特徴・ニーズに合わせた選び方を解説！

VPNプロトコルとはなにか？どれを選べばいいのか？わからない企業担当者は少なくないはず。

そんな方の疑問を解決するため、VPNプロトコルの基礎知識や、主なVPNプロトコルとその特徴を解説！VPN導入を検討している担当者の参考となるよう、ニーズごとに選びたい適切なVPNプロトコルも紹介していきます。

VPNプロトコルとはなにか

プロトコル（通信プロトコル）とは、コンピューター同士がデータ通信する際の方法・手順を定めた通信規格のこと。つまり「VPNプロトコル」とは、VPN接続する機器（拠点）同士がデータ通信する方法・手順を定めた通信規格のことです。VPN終端で接続される機器（ゲートウェイ / ルーター）は、すべて同じVPNプロトコルに揃える必要があります。

また、通信の方法・手順だけでなく、プロトコルはVPNを構築する方法にも大きく関係します。つまり、VPNプロトコルとはなにかを理解するには、VPNの仕組みを理解することが先決です。

VPN通信の仕組みをおさらい

VPNは、共用ネットワーク内に暗号化されたデータの通る仮想専用線（Virtual Private Network）を構築する技術、およびネットワークそのものです。仮想専用線という第三者から見えないトンネル、傍受されても解読が困難なデータ暗号化という2つの仕組みで、セキュアな通信環境を実現しています。

セキュアな通信環境という、VPNのキーとなる仕組み・技術は「認証」「暗号化」「トンネリング / カプセル化」です。

VPNプロトコルの役割・必要性

VPNプロトコルの役割は、VPNの仕組み・技術である「認証」「暗号化」「トンネリング / カプセル化」を実現すること。つまり、VPNプロトコルは「VPN接続になくてはならない」必要不可欠の要素です。

ただし、VPNプロトコルは1つだけではありません。認証 / トンネリングのみ可能なもの、トンネリングに加え、暗号化も可能なものなど、さまざまなVPNプロトコルが存在します。

VPNプロトコルの主な種類・特徴

それでは、「認証」「暗号化」「トンネリング / カプセル化」を担うVPNプロトコルには、どのような種類があり、それぞれどのような特徴があるのか。以下から、主要なVPNプロトコルとその特徴を簡単に紹介していきましょう。

IPsec

インターネットVPNで幅広く利用されているVPNプロトコルが「IPsec（Internet Protocol Security Architecture）」です。

コンピューターの通信機能を7つの階層に分類・定義した「OSI参照モデル」における「レイヤー3（ネットワーク層）」で通信することが特徴。このため、暗号化していない上層レイヤーも「IPsec」で保護できます。

IPsecプロトコルを利用してインターネットVPNを構築するには、拠点ごとにIPsec対応VPNルーターの設置が必要。IPsecでVPN接続を確立する手順は以下の通りです。

• VPNルーター間で認証（ユーザーの確認）
• データ通信経路（トンネル）となるSA（Security Association）をルーター間に確立（送信用 / 受信用の2本）
• データ暗号化 / 復号化用の暗号鍵生成
• データを暗号化し、分割されたパケットをカプセル化して送信

関連記事：VPNの暗号化技術、暗号鍵については、「VPNの暗号化技術｜安全を確保する仕組み・VPNプロトコルごとの暗号化技術を解説！」をあわせてご覧ください。

IKEv2 / ESP

IPsecは「認証」「暗号化」「トンネリング / カプセル化」すべてに対応していますが、「暗号鍵管理」「暗号化 / カプセル化」には「IKEv2 / ESP」を利用します。

このうち、暗号鍵管理に利用されるのが「IKE（Internet Key Exchange）v2」です。具体的には「暗号鍵生成と受け渡し、期限切れ時の暗号鍵生成を含む暗号鍵管理」がIKEv2の役割。ルーター間での認証が済み次第、IKEv2によって暗号鍵が生成されます。暗号化する際のアルゴリズムは「AES」「3DES」などが利用されます。

一方、ESP（Encapsulated Security Payload）は、IPsecでVPN通信する際の「暗号化 / カプセル化」に利用されます。データを「AES」「3DES」などのアルゴリズムで暗号化したのち、分割されたデータをESPカプセルに包んで送信する仕組みです。

IPsec over L2TP（L2TP / IPsec）

IPsecと「L2TP（Layer2 Tunneling Protocol）v2」を併用したインターネット向けVPNプロトコルが「IPsec over L2TP」です。「L2TP / IPsec」と表記される場合もあります。

レイヤー2（データリンク層）で通信するL2TPは、IPsecと異なり、セッション（SAのルート）を2つ以上確立できることが特徴。反面、暗号化には対応していないため、インターネットVPNで利用することは危険です。一方、シングルセッションしか持てないIPsecでは、リモートアクセスに対応できません。

つまり、両者を併用することで、拠点間通信 / リモートアクセス双方に対応した安全な通信環境を構築可能。「IPsec over L2TP」は、L2TPの特徴を活かし、安全にインターネットで利用できるよう、IPsecの暗号化技術を組み合わせたVPNプロトコルなのです。

PPTP

PPTP（Point to Point Tunneling Protocol）は、マイクロソフトが開発したVPNプロトコルです。「認証」「暗号化」「トンネリング / カプセル化」すべてに対応するほか、複数セッションを確立できるため、拠点間通信 / リモートアクセスどちらにも対応可能。暗号化には「MPPE」、カプセル化には「GRE」を利用します。

開発元がマイクロソフトであるため、Windows PCを簡単にクライアント端末として利用できることがPPTPの特徴。多くの市販ルーターが対応しているVPNプロトコルではありますが、規格が古いため安全性は高くありません。近年では、あまり使われなくなったVPNプロトコルです。

IP over IP（IPIP）

「IP over IP」は、IPパケットをIPヘッダで包んでカプセル化し、通信経路（トンネル）を作るVPNプロトコルです。IP（インターネットプロトコル）を使って、レイヤー3（ネットワーク層）通信するのがIP over IPの特徴。「IPIP」と表記される場合もあります。

IP over IPが有効な場面は、互換性のない「IPv4」「IPv6」で構築された社内ネットワーク同士を接続したいとき。たとえば、IPv4パケットをIPv6ヘッダでカプセル化することで、拠点同士の互換性を確保できます。もちろん、IPv4同士、IPv6同士の通信も可能です。

ただし、IP over IPが対応するのは「認証」「トンネリング / カプセル化」のみ。暗号化には対応していないため、IPで通信してはいても、インターネットVPNでの利用は危険です。

L2TPv3

「L2TPv3」は、L2TPv2と同様、「認証」「トンネリング / カプセル化」に対応するトンネリングVPNプロトコルです。レイヤー2（データリンク層）で通信する点で、L2TPv2と共通していますが、両者に互換性はありません。イーサネットフレームをIPでカプセル化するのが、L2TPv3の特徴です。

インターネットVPNでL2TPv3を利用することはほとんどありませんが、IPsecと組み合わせた暗号化は可能。広域イーサネットVPNのリモートアクセス向けプロトコル「IPsec over L2TPv3」として利用されます。

※イーサネットフレームとは、イーサネット（LAN）で通信する際のデータフォーマット。MACフレームともいい、TCP / IP通信の「パケット」にあたる概念。

OpenVPNとは？

個人向けのプライベートVPNで採用されることの多い「OpenVPN」にも触れておきましょう。

OpenVPNとは、2020年に初版がリリースされた、オープンソースのVPNソフトウェアです。macOS / Windowsを含むクロスプラットフォームで動作し、主に中間サーバ（VPNサーバ）とのトンネリングを確立するために利用されます。

認証 / 暗号化をOpenSSLに任せることで、柔軟性の高いVPN環境を構築できる特徴がありますが、他のVPNと互換性はありません。市販ルーターへ実装されるケースもほとんどないため、法人向けの利用には向かないでしょう。

ニーズに応じた適切なVPNプロトコル

ここまでで、主要なVPNプロトコルとその特徴を解説してきました。しかし、暗号化に対応していないプロトコルはどう利用するのか？やりたいことに適したVPNプロトコルはどれなのか？疑問を感じている方も多いかもしれません。

そんな方の参考になるよう、ビジネスニーズに応じた適切なVPNプロトコルはなにか？以下から、パターン別に紹介していきます。

関連記事：VPNの種類、導入方法については、「VPNの導入方法｜種類・仕組み・必要な機器・手順を含むVPNの基本を解説！」をあわせてご覧ください。

インターネットVPNの拠点間接続：IPsec

東京 / 大阪などの拠点間、あるいは3か所以上の複数拠点間を、VPNで安全かつ安価に接続したい場合、有力な選択肢となるのがインターネットVPN。候補となるVPNプロトコルは「IPsec」「IPsec over L2TP」の2つですが、リモートアクセスが不要なのであれば「IPsec」が最適です。

もともとIPsecは、オフィスLAN同士をインターネットで安全に接続するために登場したプロトコル。拠点間接続 / 通信でもっとも安全性が高いといわれており、シングルセッションのため設定がシンプルなメリットもあります。

インターネットVPNの拠点間接続 / リモートアクセス：IPsec over L2TP

拠点間接続だけでなく､リモートアクセスにも対応したインターネットVPNを導入したい､というパターンなら｢IPsec over L2TP｣です。マルチセッションに対応するL2TPの特徴を利用しながら､IPsecで暗号化/カプセル化するため､IPsecと同等の安全性を確保できるメリットがあります。

リモートアクセスに対応するVPNプロトコルには「PPTP」「SSL-VPN」もありますが、上述したように、安全面で不安のあるPPTPはほとんど使われていません。SSL-VPNは比較的安全ですが、証明書（サーバ）が必要。Webブラウザのみを保護するSSL-VPNサービスもあります。

閉域ネットワークVPN：IPIP / L2TPv3

それでは、暗号化に対応していない「IP over IP（IPIP）」「L2TPv3」は、どこで使われているのか。答えは、契約者のみが利用するため、データの暗号化を必要としない「閉域ネットワークVPN」です。

具体的には、IPパケットをIPヘッダでカプセル化する「IPIP」は、閉域IP網を利用する「IP-VPN」のVPNプロトコルとして。イーサネットフレームをIPでカプセル化する「L2TPv3」は、閉域イーサネット網を利用する「広域イーサネット」のVPNプロトコルとして活用されます。

主要VPNプロトコル比較

VPNプロトコルの基本・種類ごとの特徴を紹介しました

VPNプロトコルとはなにか？わからないという方の疑問を解決するため、VPNプロトコルの基礎知識や、主なVPNプロトコルとその特徴を解説。VPN導入を検討している担当者の参考となるよう、ニーズごとに選びたい適切なVPNプロトコルも紹介してきました。

本記事で紹介した以外にも、VPNで利用されるさまざまなプロトコルが存在します。しかし、導入するVPNの種類に応じて、適切なVPNプロトコルは絞られてくることも事実。VPNプロトコルを気にするよりも、まずはVPNが自社課題の解決に役立つのか？有効ならば、どのVPNを選ぶべきか？考えることが重要です。