【入門編】 IEEE 802.1ad（Q-in-Q / 802.1Qトンネリング）のフレーム構造とTPIDの役割 – インフラ・物理＆L2/L3ネットワーク基礎実践ガイド

こんにちは！ネットワークの世界へようこそ。インフラエンジニアとして日々パケットの荒波に揉まれていると、「なぜこんな仕組みが必要なのか？」という本質的な問いに出会う瞬間があります。

今回は、ネットワークの「隠れた名脇役」とも言える技術、Q-in-Q（IEEE 802.1ad）についてお話しします。難解な規格名ですが、仕組みを知れば「なるほど、よく考えられているな」と膝を打つこと間違いなしです。

—

そもそも、なぜ「タグ」を二重にする必要があるの？

イーサネットの基礎知識として、VLAN（Virtual LAN）はご存知ですよね。ネットワークを論理的に分割して、通信の衝突を防いだりセキュリティを高めたりする仕組みです。通常、タグは1枚だけ。しかし、インターネットサービスプロバイダー（ISP）の視点になると、困った問題が発生します。

「A社もB社も、自分たちの社内で自由にVLAN ID（1〜4094）を使いたい」と言ってきたらどうでしょう？

プロバイダー網の中でそれぞれのVLAN IDをそのまま流してしまうと、A社の「VLAN 10」とB社の「VLAN 10」が混ざり合い、大混乱に陥ります。

そこで登場するのが Q-in-Q です。「顧客のタグ」の外側に、「プロバイダー用の大きなタグ」をもう一枚ペタッと貼り付けてしまおう、というアイデアですね。

—

郵便配達で例える「二重の封筒」

この仕組みを、私たちの身近な「郵便配達」に例えてみましょう。

1. 顧客のタグ（内側）： あなたが書いた「宛先：総務部」というメモ。
2. プロバイダーのタグ（外側）： 郵便局員さんが管理のために貼った「配送ルート：東京支店行き」という大きなラベル。

プロバイダーのスイッチは、外側のラベル（プロバイダータグ）だけを見て、「あ、これはA社さん用の荷物だね」と運びます。中身の「総務部（顧客のVLAN）」をわざわざ解読する必要はありません。こうして、顧客ごとのプライベートなネットワークを、プロバイダー網の中で安全に運ぶことができるのです。

—

TPIDの正体：ラベルを見分ける「色」

ここで重要なのが、パケットの中身を識別するための TPID（Tag Protocol Identifier）という値です。

普通のVLAN（802.1Q）： TPID は 0x8100 です。
Q-in-Q（802.1ad）： 外側のタグには 0x8a88 という特別な値を使います。

スイッチは、フレームの先頭を見て「おっ、0x8a88 があるな。これはプロバイダー用のタグだ！」と認識します。この値が違うおかげで、スイッチは「内側の802.1Qタグ」と「外側の802.1adタグ」を混同せずに処理できるんです。

—

実践：スイッチでの設定イメージ

実際に現場でこの設定を行う場合、Cisco Catalystなどのスイッチでは、ポートを「トンネル用」として設定します。以下は、顧客からのトラフィックをカプセル化する設定のサンプルです。

! 顧客と繋がるインターフェースをトンネルポートに設定
interface GigabitEthernet0/1
 description -- 顧客接続用ポート --
 switchport mode dot1q-tunnel
 ! 顧客の全VLANを、プロバイダー側のVLAN 100で包み込んで送る
 switchport access vlan 100
 ! プロバイダー網内では、この設定で外側にタグが追加されます
 no cdp enable
 no lldp transmit

このように switchport mode dot1q-tunnel を指定するだけで、スイッチは自動的に「外側に0x8a88のタグを被せる」という動作をしてくれます。設定自体はシンプルですが、裏側では複雑なヘッダーの付与が行われているわけです。

—

初学者が気をつけるべき「落とし穴」

Q-in-Qを扱う際に、現場でよく発生するトラブルが「MTUサイズ」の問題です。

タグを1枚追加するということは、イーサネットフレームが 4バイト だけ長くなることを意味します。もし通信経路上のどこかで最大パケットサイズ（MTU）がギリギリに設定されていると、この「4バイトの追加」によってパケットが破棄されてしまうことがあります。

「二重タグを付けた途端に通信が遅くなる、または繋がらない」というトラブルがあったら、まず 「MTUサイズが不足していないか？」 を疑うのが、熟練エンジニアの第一歩です。

—

まとめ：ネットワークの深淵へ

Q-in-Qは、単なる「タグの付け足し」ではなく、「顧客のプライバシーを守りつつ、広大なネットワークを効率的に管理するための知恵」です。

0x8100 は標準のVLAN。
0x8a88 はプロバイダーが使う外側のタグ。
二重にすることで、IDの重複問題をスマートに解決する。

このように、パケットの構造を少し紐解くだけで、ネットワーク機器がどのように考え、データを運んでいるのかが見えてきます。ぜひ皆さんも、実機やシミュレーターでパケットをキャプチャして、二重になったタグを実際に見てみてください。

「あれ、本当に外側にタグが増えてる！」と感動したとき、皆さんはもうネットワークの深淵に足を踏み入れていますよ。それでは、また次回の技術探訪でお会いしましょう！