VPN（バーチャルプライベートネットワーク）接続とは、WAN（ワイドエリアネットワーク、つまり終端装置の外部側のネットワーク）に仮想的な拠点間専用の道を作り、VPNサーバーを設定した側のLAN内部に入り込む技術の事です。
少しややこしいですね。順をおって説明いたします。
目次
VPN接続とは？
VPN接続について
まず、VPN接続するにはVPNサーバーと、VPNクライアントが必要です。VPNサーバーは、主にサーバー（NASとか）、家庭のルーター等で立ち上げることが出来ます。クライアントは、スマートフォンやPCなど、VPN接続の機能がある端末をさします。
今回は、家の外からスマートフォンで自宅のLANに接続する事を前提に考えますね。
通常、ルーターは外部からのアクセスを拒否しますが、ルーター自身のVPNサーバー機能を立ち上げることによって、ある条件をクリアするとアクセス可能となります。その条件は、パスワードのようなものになりますが、「事前共有キー」といい、これをまずVPNサーバー側で設定します。
※NASやPCでVPNサーバーを立ち上げる場合は、ルーターのポート解放を実施し、アクセスをNASへ誘導するなどの設定が少しややこしいので、今回はルーターで立ち上げるやり方で説明します。
続いて同じ「事前共有キー」を、VPN接続機能のあるスマートフォンにも設定することで、お互いの認証が取れ、外部からでも家庭内のLANに接続できるようになります。
VPN接続のプロトコル（通信手段）
VPNのプロトコルは、大きく分けて下記の２種類あります。
PPTP：通信の速度は速いが、通信が暗号化されない。
L2TP/IPsec PSK：通信は遅いが、通信が暗号化される。
他にもいくつかありますが、今回はこの２つを説明します。上記のとおり、２つのプロトコルには一長一短ありますが、基本的には通信が暗号化される、IPsecを使用します。通信が暗号化されないと、情報が盗まれたりしますからね。一般的に、PPTPは使用されていません。また、IPsec のPSKの部分が事前認証の事で、他にRSAというのもありますが、一般的にはPSKを使用します。
VPN接続の仕組み
ローカルIPとグローバルIPというのをご存知でしょうか。LAN内で使用するIPをローカルIPと呼び、外部（WAN）へ出ていくIPをグローバルIPと呼びます。
このグローバルIPは、契約しているプロバイダから割り振られているもので、パソコンやスマートフォンでインターネット接続する際は、このグローバルIPでまずアクセスポイント（契約プロバイダのサーバー）まで行き、その後指定したサイトまでアクセスする事になります。
スマートフォンで考えますと、グローバルIPは契約しているSIMカードがプロバイダになるので、docomoとか、auからIPが割り振られる訳ですね。
ここで、スマートフォンをVPN接続するとどうなるかというと、アクセス先は家のルーターという事になりますので、順路は
スマホ → アクセスポイント（docomo） → インターネット網 → 家のルータ → 家のLAN
となります。（携帯電話網の場合です。）
この流れの時、家のルーターまではdocomoから与えられたグローバルIPでアクセスしますが、家の中にはいればどうなるでしょう？？
わかりますね、家で契約しているプロバイダのグローバルアドレスになるのです。よって、外にいながら家庭内のLAN環境にいる事になるわけです。
VPN接続の設定
VPN接続について、原理はお分かりいただけたでしょうか。それでは実際にVPN接続の手順を説明いたします。
ルーターの設定
同一ＬＡＮ内のPC,もしくはスマホからルーターにVPNサーバーをたてる設定をします。
まず、ルーターのローカルＩＰをインターネットブラウザのＵＲＬ欄に入力し、設定画面に入ります。
その後、ＶＰＮサーバーの項目で、プロトコルの設定を L2TP-IPsecに、事前認証キーを自由に入力します。
その後、画面右下の設定キーを押すと、設定が反映されます。
※このルーターはバッファロー製ですが、他の製品でも同じような感じだと思います。
スマホの設定
次に、スマートフォン側の設定に入ります。今回はアンドロイドで説明しますが、アイフォンも同じです。特に差はありませんので大丈夫です。
設定からＶＰＮの項目を開き、右上の+キーを押すと、サーバーの編集画面が出ます。ここで、次の４つの項目を入力します。
①名前：スマホ上で表示される名前
②タイプ：プロトコル L2TP/IPsec PSK を選択
③サーバーアドレス：家庭のグローバルアドレスをそのまま入力。（ＩＰの調べ方は、家庭のＬＡＮ内から、ＰＣかスマホで「現在のグローバルＩＰ」でググると家庭のグローバルアドレスが確認できます。
④IPsec事前認証鍵：ルーターで入力したＰＡＳＳと同じＰＡＳＳを入力してください。
すると、図のような項目が現れます。
この項目をクリックし、接続を押します。無事接続が終われば、つぎのように、成功表記と、鍵マークがでます。
もし接続が失敗するなら、上記①～④に間違いがある可能性があります。
ＶＰＮ接続後の確認。
無事接続が終われば、念のためにグローバルアドレスが家庭のアドレスと同じか確かめてみましょう。
そして、ファイル共有アプリ（ＥＳファイルエクスプローラーなど）を使ってＬＡＮ内の共有フォルダが開けるか確認してみましょう。
これで外部から家庭内のサーバー等にアクセスできるようになっているとおもいます。外にいながら、家庭内のサーバーのデータを扱えるようになります。
※esファイルエクスプローラーについてはこちらのページで詳しく書いてます→「esファイルエクスプローラー」スマートフォンファイル共有アプリを使ってみよう！
※家庭のＬＡＮと同じ環境下にいれば、VPN接続はできません。。。あたりまえですが、ありがちですので書いておきます。
静的ＩＰと動的ＩＰ
グローバルＩＰには２つ種類がありますので、それぞれ説明しておきます。
①静的ＩＰ＝常に同じグローバルＩＰを保持し続けるＩＰ。ルーターの電源が落ちようが、ＩＰは変わらない。例えばホームページなんかはこれが必須ですね。
②動的ＩＰ＝ルーターの電源がおちたり、なにかの拍子にグローバルＩＰが変わってしまうＩＰ。通常の契約ではこれが定番です。
このような特性があります。恐らくみなさんは②の動的ＩＰで契約されているはずですので、例えば１度ルータの電源がおちたりしてＩＰが変わると、スマホに設定したサーバーのアドレスではＶＰＮ接続できなくなります。
ＩＰが変わればその都度サーバーのアドレス情報を書き換えなければなりません。（まあそんなに変わる事はありませんが。）
どうしてもそれが我慢できないなら、静的ＩＰに変更するか（有料なのでオススメしませんが、）ダイナミックＤＮＳをお使い下さい。
ダイナミックＤＮＳは、ＩＰアドレスと、ドメイン（英語の羅列、yahoo.comとか）を結び付けてくれるシステムです。ドメインはある程度自由に選べるうえ、これを登録しておくと、ＩＰが変わったとしても、登録したサイトで再度ドメインとの括り付けができます。
つまり、ＶＰＮサーバーのアドレス情報は、登録したドメインを入れておけば、ＩＰが変わろうが変更しなくても大丈夫だという事です。
※ダイナミックＤＮＳサーバでの括り付け作業は発生しますが、ワンクリックで終わります。無料のものもあるので、一応紹介しておきます。
無料ダイナミックＤＮＳ → ieserver
設定は簡単ですので、上記のサイトで試してください。
ＶＰＮの謎
以上でＶＰＮの接続の説明はおわりです。これも便利な機能ですので、是非試していただければと思います。
そして最後に、これじつは、ＶＰＮで接続した状態だと、パケット制限がかかりません。
たとえばyoutubeを見続けたとして、端末上は警告が出るんですが、使用上限を超えても制限がかからないんです。恐らく経由しているルートが関係あるんでしょうけども。
VPNでのパケット食いすぎは恐らくよろしくないでしょうが、多少なら問題ないでしょう。
2019/4/12追記：前途した内容でもVPN接続が上手くつながらない場合は、是非コチラの記事を参考にして下さい。→VPN接続でサーバーに繋がらない！最終的に疑う事「プライベートアドレス重複」
また、通信速度の改善方法についてもこちらでまとめています↓
