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MS_HyperVNetworkVirtualization

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nishi_74322014 edited this page Aug 12, 2026 · 1 revision

Hyper-V ネットワークの仮想化

従来からの「仮想ネットワーク」用語

VPN

VLAN

  • タグ VLAN
    • 4096 個までネットワークを仮想的に分割できる。
    • 2 つのネットワークを、同じネットワークとして繋いで通信できる。
  • ポート VLAN ≒ ポート・プロファイル

ポート・プロファイル

  • スイッチのポートの設定
    • ポート ミラーリング
    • フラッディングを許可
    • ポート セキュリティ
  • ライブ・マイグレーションなどに対応するため機能強化されている。

新しい「ネットワーク仮想化」の用語

タグ VLAN のネットワーク分割 4096 制限が足りなくなったため、
新しい技術として登場。
従来の「仮想ネットワーク」の部分集合であるが、内容は異なる。

補足（4096 制限の出どころ）: VLAN ID は
IEEE 802.1Q のタグ内で 12 ビットと決まっている。
2^12 = 4096（実際に使えるのは 1〜4094）。

社内 LAN なら十分だが、マルチテナントのデータセンターでは
「テナント数 = ネットワーク数」になるため、
4000 テナントで頭打ちになる。これが後述の各プロトコルが
生まれた直接の理由である。

ネットワーク仮想化のプロトコル

プロトコル 開発 概要
VXLAN VMware + Cisco カプセル化通信プロトコル。24 ビット VNI（約 1670 万）
STT Nicira 同上（TCP ライクなヘッダで NIC のオフロードを活用）
NVGRE Microsoft GRE ベース。24 ビット VSID

VXLAN

  • VMware ＋ Cisco が作ったネットワーク仮想化のカプセル化通信プロトコル。
  • Cisco が
    • VMware のホストの仮想スイッチを外出しするボード（VEM）をリリース。
    • このボードの接続先が Cisco Nexus 1000V（スイッチ：VSM）になる。
    • スイッチ（VSM）を外出しするから、ホスト跨りの仮想ネットワークが構築できる。

STT

  • Nicira が作ったネットワーク仮想化のカプセル化通信プロトコル。

NVGRE

  • Microsoft が作ったネットワーク仮想化のカプセル化通信プロトコル。

  • Hyper-Vの仮想スイッチ

    • NVGRE のプロトコル解釈をする NVGRE 対応の仮想スイッチ（2012 からサポート）
    • これにより、パケットはカプセル化された状態で
      Hyper-V ホストの NIC から出る。
    • トレードオフ
      • メリット：外側に専用機器は不要（既存の機器だけで実装できる）。
      • デメリット：NVGRE 未対応ネットワークと接続するにはゲートウェイが必要。

  • GRE の仕組み

    • NVGRE は GRE に VirtualNetwork を付与した MS 呼称
    • PA（Provider Address：DataCenter の実機側のアドレス）
    • CA（Customer Address：ゲスト側のアドレス）
    • VSID（Customer Network を分離、VSID が異なれば CA 重複可能）
    • 外から来るにはゲートウェイ（GW）が必要
      • イントラネットの場合：PA で VPN 接続、CA でアクセス
      • インターネットの場合：PA：PublicIP →（DMZ）→（GW）→ CA：PrivateIP

  • 上記の設定を PowerShell から？ SCVMM から？がポイント。

移行メモ（最新化：NVGRE は VXLAN に敗れた）: この節は
「3 つのプロトコルが競合している」状態を記録しているが、
勝敗はついた。

プロトコル 現状
VXLAN 事実上の業界標準（RFC 7348）。ほぼ全ての機器が対応
NVGRE RFC 7637。Microsoft も VXLAN に対応（Windows Server 2016 以降）
STT 標準化されず。実質消滅

Windows Server 2016 で導入された
SDN スタック（Network Controller / HNV v2） は
VXLAN を既定としており、NVGRE も併用可能という位置づけになった。
新規に組むなら VXLAN である。

その他

  • Hyper-V のみ
    • Address Rewrite
      • 他のプロトコルは、カプセル化でネットワークの分割を実現する方式であるのに対し、
      • Address Rewrite は、NAT 的にネットワークの分割を実現する方式。

仮想ネットワークのコントロール

OpenFlow

ネットワーク仮想化をコントロールするプロトコル。

  • OpenFlow 対応スイッチ
  • OpenFlow コントローラ

の 2 つの機器が必要。日本では NEC が先行。

移行メモ（最新化）: OpenFlow は「SDN といえばこれ」と言われた時期が
あったが、期待されたほど普及しなかった。

理由 内容
対応機器が限られた 既存スイッチのリプレースが必要
オーバーレイ方式で足りた VXLAN なら既存機器のまま実現できる
コントローラが単一障害点 設計・運用が難しい

現在の SDN は、本ページが後述する
オーバーレイ方式が主流である。
OpenFlow の思想（制御と転送の分離）自体は、
P4 や eBPF といった形で別の系譜に受け継がれている。

ネットワーク仮想化の方式

オーバーレイ

既存の機器そのままに仮想化のプロトコルを載せる
（カプセル化的なテクノロジを使用する）。
VXLAN、STT、NVGRE などもオーバーレイ方式のネットワーク仮想化技術。

ホップバイホップ

  • 現状の OpenFlow はホップバイホップの
    仮想ネットワーク機器の定義部分を操作する技術。
  • 従って、現状は OpenFlow ≒ ホップバイホップだが、
    将来的に変わる可能性がある。

移行メモ（表記）: 元ページは「ホップバイポップ」と表記していたが、
正しくは hop-by-hop（ホップバイホップ） である。

software defined 何某

機能での括りではなく、名称の括り（software defined ・・・の流行）。

名称 提唱 内容
software defined network (SDN) － 仮想ネットワークの構成と設定をソフトウェアで制御する技術の総称
software defined datacenter (SDDC) VMware データセンター全体をソフトウェアで制御
software defined storage (SDS) EMC ストレージをソフトウェアで制御
  • VMware が SDDC を提唱した背景には、
    「独自性が無いとの危機感」「VMware はクラウド屋ではないので
    DataCenter 全体を制御と言う」という事情があった。

補足（この見立ては現在も参考になる）: 「機能での括りではなく、
名称の括り（流行）」という指摘は的確で、
SDx（Software Defined 何某） という総称も生まれた。

ただし、この流れ自体は消えたのではなく、
クラウドと IaC（Infrastructure as Code）に吸収されたと見るのが正確である。

当時の呼称 現在の姿
SDN Azure の仮想ネットワーク（Azureの仮想ネットワーク）/ VPC
SDS Azure Storage / 記憶域スペース ダイレクト（MSCS/WSFCを参照）
SDDC クラウド全体（Bicep / Terraform で定義する）

「ソフトウェアで定義する」という発想は、
クラウドでは当たり前になったため、
わざわざ SDx と呼ぶ必要が無くなった、というのが実情である。

「ネットワーク仮想化」と違う系統

参考

Tags: 移行, Windows, Hyper-V, 仮想化, セキュリティ, 通信技術

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