インターネットに“秘密のトンネル”を作る？VPNの仕組みを一から解説

はじめ

「VPNって聞くけど、結局なにをするものなのか？」 「なぜ『安全になる』と言われるのか？」 「会社で使うVPNと、広告で見る個人向けVPNは同じものなのか？」「そもそも初耳という人が多いでしょう」
私もこの記事を書くまで全く分からなかったです。

——この記事では、VPNの目的・仕組み・種類・注意点を順に説明する。前提として、「インターネットの通信は、途中の経路にいる第三者にのぞき見される可能性がある」というのは想像できるだろう。

1. VPNとは何か

VPN(Virtual Private Network) とは、インターネットのような共用のネットワーク上に、暗号化された仮想的な専用通信路を作る技術 である。日本語では「仮想プライベートネットワーク」と呼ぶ。

通常、自分の端末から送り出したデータは、プロバイダや各中継地点を経由して相手に届く。この経路上では、条件次第で通信内容や通信相手が第三者に見えてしまう。

VPNを使うと、端末と「VPNサーバー」と呼ばれる中継地点との間に暗号化された通信路（トンネル）が張られる。この区間を通るデータは暗号化されており、経路の途中にいる第三者は中身を読めず、最終的な通信相手も分からなくなる。

もう少したとえを頑張ってみると、Aさんが機密情報の書類をカバンに入れて出勤するとき、みんながいる電車を使うといつ盗まれるかわからない。しかしＡさんの自宅から会社までの専用の道路を作るにはすごくコストがかかる。（これが専用線を引くイメージ。）
なので自宅からタクシーを使い書類を社内の金庫に入れて出勤するようなものだ。（これがVPN。）
しかしタクシーの運転手が悪い人の可能性も捨てきれないのでVPNの会社も慎重に選ぶべきである。

 【VPNなし】
   自分の端末 ──▶ プロバイダ ──▶ 中継 ──▶ 中継 ──▶ 相手のサーバー
                （この経路上で通信内容・相手が見えうる）

 【VPNあり】
   自分の端末 ══════ 暗号化トンネル ══════▶ VPNサーバー ──▶ 相手のサーバー
                （経路上からは中身も相手も見えない）      （ここから先は通常の通信）

2. VPNは何を解決するか

主な用途は3つある。

(1) 社外から社内ネットワークへ安全に接続する
 自宅や出張先から、社内サーバーや業務システムにアクセスするために使う。VPNで接続している間、その端末は「社内ネットワークの一員」として扱われる。リモートワークが普及したこの頃では自宅から社内の情報にアクセスしているところを盗聴されてしまうと大問題だからね。

(2) 拠点間を安全につなぐ（サイト間接続）
本社と支社のネットワークどうしを、インターネット越しに暗号化して常時接続する。専用線を引くよりも安価に、拠点間を1つのネットワークのように扱える。
専用線を引くと月額数万円～数十万円以上かかるところ、VPNだと数千円～数万円程度で済むらしい。

(3) 経路上の盗聴を防ぐ／通信元のIPアドレスを隠す
暗号化されていない公衆Wi-Fiなどでの盗聴を防ぐ目的で使う。また、相手のサーバーから見える送信元IPアドレスがVPNサーバーのものになるため、自分の所在地や回線を隠す用途にも使われる。広告でよく見る個人向けVPNサービスは、主にこの特徴をを売りにしている。

例えばあなたが日本からアクセスしていても、アメリカのVPNサーバーを選べば、「アメリカのIPアドレスからアクセスしている」と受信者は表示される。

3. VPNの仕組み

VPNの中心となる技術は トンネリング（カプセル化） である。
元のIPパケット（宛先や中身を含むデータのかたまり）を まるごと暗号化し、その外側を新しいIPパケットで包む。外側のパケットの宛先はVPNサーバーになっている。

 【カプセル化のイメージ】

  元のパケット:   [ 宛先:相手サーバー | データ ]
                          ↓ 暗号化して包む
  送出パケット:   [ 宛先:VPNサーバー | 《暗号化: 宛先:相手サーバー | データ》 ]

流れは次のとおり。

1. 端末上の VPNクライアント が、送信するパケットを暗号化してカプセル化し、VPNサーバーへ送る

2. VPNサーバー がこれを受け取って復号し、中に入っていた元のパケットを取り出して、本来の宛先へ転送する

3. 相手からの応答はVPNサーバーが受け取り、再び暗号化・カプセル化して端末へ返す

4. 端末側のVPNクライアントが復号して、アプリに渡す

この暗号化とカプセル化のやり方を定めたものが VPNプロトコル である。代表的なものは以下のとおり。

• IPsec：企業のリモートアクセスや拠点間接続で広く使われる標準。

• WireGuard：新しい方式。構成がシンプルで高速。個人向けサービスでも採用が増えている。

• OpenVPN：オープンソースで実績が長い。対応環境が多い。

• L2TP/IPsec：やや古い組み合わせ。

• PPTP：暗号強度が弱く、現在は使うべきでない。

VPNプロトコル：VPN通信を行うための「通信規格（仕組み・ルール）」

4. VPNの種類と注意点

種類の整理

• リモートアクセスVPN：個々の端末からネットワークへ接続する形態。

• サイト間VPN：ネットワークどうしを接続する形態。

• インターネットVPN：公衆インターネットを経路に使う。安価。

• IP-VPN：通信事業者の閉域網を使う。高価だが経路が事業者管理下にあり品質が安定する。

誤解しやすい点

• VPN＝匿名ではない。送信元IPは隠れるが、VPNサーバーの運営者は、暗号化トンネルを抜けた先の通信内容や接続先を見られる立場にある。つまり「誰を信頼するか」がプロバイダからVPN事業者に移るだけである。無料VPNの一部は、この立場を悪用して通信データを収集していることが指摘されている。

• すべてが暗号化で守られるわけではない。現在のWebサイトはHTTPSで通信済みのことが多く、その内容はVPNがなくても暗号化されている。VPNが主に隠すのは「接続先の相手」や「経路上での盗聴」であって、通信相手のサーバー自体からは、ログイン情報などで個人は識別されうる。

• 速度は落ちやすい。経路が伸び、暗号化処理が加わるため、通常はVPNなしより遅くなる。

• VPN機器そのものが攻撃対象になる。社外から社内への入り口であるため、VPN製品の脆弱性を放置すると、そこを突破口にランサムウェアなどの侵入を許すことがある。VPNは導入して終わりではなく、更新の継続が前提となる。

まとめ

• VPN(Virtual Private Network) は、共用ネットワーク上に暗号化された仮想の専用通信路を作る技術である。

• 主な用途は、社外から社内への安全な接続、拠点間の接続、経路上の盗聴防止と送信元IPの隠蔽 の3つである。

• 仕組みの中心は トンネリング（カプセル化） で、元のパケットを暗号化して別のパケットで包み、VPNサーバーが復号して本来の宛先へ転送する。

• プロトコルには IPsec・WireGuard・OpenVPN などがあり、PPTPは非推奨 である。

• VPNは 匿名化の道具ではなく、信頼先がプロバイダからVPN事業者へ移るだけである。無料VPNには注意が要る。

• VPN機器の 脆弱性放置は侵入経路になる ため、更新の継続が前提となる。