クラウド ネットワーキング : VPC、サブネット、セキュリティ グループについて理解します。

はじめに

このデジタル時代では、ネットワーキングがクラウド コンピューティングの基盤を形成し、分散リソース間のシームレスな通信を提供します。

組織がすべての業務をクラウドに急速に移行するにつれて、安全でスケーラブルなネットワークを構築する能力が重要になります。

クラウド コンピューティングのネットワーキングにより、潜在的な脅威から機密データを保護しながら、アプリケーションとサービスが効率的に対話できるようになります。

ネットワークの構成が間違っているとシステムが侵害や不正アクセスにさらされる可能性があるため、セキュリティはクラウド ネットワーキングの非常に重要な側面です。

適切に設計されたネットワークは堅牢な境界を強制し、内部システムと外部システム間の安全な通信を可能にします。

ただし、スケーラビリティにより、クラウド ネットワークは、パフォーマンスを損なうことなく、増加するワークロード、ユーザー トラフィック、またはデータ ストレージ要件に対応するために動的に拡張できます。

小規模アプリケーションのサポートでも、グローバルなエンタープライズ インフラストラクチャの管理でも、組織がクラウドの可能性を最大限に活用できるようにするために、クラウド ネットワーキングは不可欠な役割を果たします。

これらの基本的な概念を習得することで、企業は独自のニーズに合わせた回復力のある効率的な環境を構築できます。

VPC とは何ですか?

Virtual Private Cloud (VPC) は、組織が仮想マシン、データベース、ストレージ システムなどのリソースを展開および管理できる、クラウド プロバイダーのインフラストラクチャの論理的に分離されたセクションです。

この分離により、パブリック クラウド内にプライベートで安全な環境が提供され、リソースが不正アクセスや干渉から確実に保護されます。

VPC を使用すると、組織は IP アドレス指定、サブネット、ルート テーブル、セキュリティ設定などのクラウド ネットワーク構成を完全に制御できます。この柔軟性により、企業は特定のアプリケーションのニーズに合わせたネットワークを設計できます。

VPC を活用することで、企業はクラウドのスケーラビリティの利点とプライベート ネットワークのセキュリティを組み合わせた環境でアプリケーションをホストできます。たとえば、機密データベースはアクセスが制限されたプライベート サブネットに常駐することができますが、一般向け Web サーバーはインターネットへの公開が制御されたパブリック サブネットで動作します。

この構造により、セキュリティと運用効率の両方が保証され、VPC が最新のクラウド アーキテクチャの基礎となります。

サブネットとルーティング

クラウド ネットワーキングでは、サブネットとルーティングが、Virtual Private Cloud (VPC) 内のデータ フローを整理および管理する上で重要な役割を果たします。

サブネットは VPC をより小さな論理セグメントに分割し、リソース割り当ての制御と最適化を容易にします。

各サブネットには、VPC のより大きな IP 空間内で一意の IP アドレス範囲が割り当てられ、機能、セキュリティ要件、またはアクセシビリティに基づいてワークロードを分離できます。

サブネットは通常、パブリックまたはプライベートに分類されます。

パブリック サブネットは、Web サーバーなど、インターネットへの直接アクセスが必要なリソース用に設計されています。プライベート サブネットは、より厳密なアクセスが必要なデータベースやアプリケーション サーバーなどのリソースに使用されますコントロール。

このセグメント化によりセキュリティが強化され、アプリケーションのさまざまなコンポーネント間の明確な境界を維持するのに役立ちます。

ルーティング テーブルも同様に重要であり、VPC 内外のトラフィックを誘導するための青写真として機能します。

各ルーティング テーブルには、サブネット間、またはインターネットやオンプレミス データ センターなどの外部ネットワークへのトラフィックの流れを指定するルール (ルート) が含まれています。たとえば、ルーティング テーブルには、プライベート サブネットを確実に隔離しながら、パブリック サブネットからインターネット ゲートウェイを介してインターネットに向かうトラフィックを送信するルートが含まれる場合があります。

サブネットとルーティングを組み合わせることで、組織はスケーラブルで安全なネットワークを設計でき、厳しいセキュリティ要件とパフォーマンス要件を遵守しながら、リソースが効率的に接続されるようになります。

クラウド コンピューティングでは、セキュリティ グループは仮想ファイアウォールとして機能し、クラウド リソースに不可欠な保護層を提供します。

これらのグループは受信トラフィックと送信トラフィックを制御し、承認された通信のみが許可されるようにします。

セキュリティ グループは、IP アドレス、プロトコル、ポート番号などの要素に基づいて、どのタイプのトラフィックを許可または拒否するかを定義する特定のルールで構成されます。

ネットワーク境界で動作することが多い従来のファイアウォールとは異なり、セキュリティ グループは仮想マシンやデータベースなどの個々のリソースに直接適用されます。このきめ細かなアプローチにより、各リソースの特定のニーズに合わせて高度にカスタマイズされたセキュリティ構成が可能になります。

たとえば、Web サーバーは、ポート 80 (HTTP) および 443 (HTTPS) での受信トラフィックを許可し、他のすべてのポートを制限しますが、プライベート サブネット内のデータベース サーバーは、

からのトラフィックのみを受け入れる可能性があります。特定のアプリケーション サーバーの IP アドレス。

セキュリティ グループはステートフルです。つまり、ルールで特定の種類の受信トラフィックが許可されると、対応する送信応答も自動的に許可されます。

これにより、堅牢な保護を維持しながらルール管理が簡素化されます。さらに、クラウド プロバイダーは多くの場合、セキュリティ グループ ルールの動的な更新を許可しており、進行中の運用を中断することなく変更を即座に適用できるようにしています。

セキュリティ グループは、インテリジェントなリソース固有のファイアウォールとして機能することで、動的なクラウド環境に必要な柔軟性を維持しながら、組織が厳格なアクセス制御を適用できるようにします。

これにより、許可されたシステム間のシームレスな通信をサポートしながら、アプリケーションとデータが不正アクセスから確実に保護されます。

VPC のセットアップ: ステップバイステップガイド

Virtual Private Cloud (VPC) の作成と構成は、クラウド ネットワーキングの基本的なタスクです。 AWS、Google Cloud、Azure のいずれを使用する場合でも、手順には通常、VPC の作成、サブネットの追加、ルーティングの構成、セキュリティ グループのセットアップが含まれます。

以下は、VPC を設定するためのプラットフォームに依存しない広範なガイドです。

ステップ 1: VPC を作成する

クラウド プロバイダーのネットワーク ダッシュボードに移動し、新しい VPC または仮想ネットワークを作成するオプションを選択します。

CIDR ブロックを割り当てて IP アドレス範囲 (例: 10.0.0.0/16) を定義します。この範囲により、VPC で使用可能な IP アドレスの数が決まります。

簡単に識別できるように VPC に名前を付けます。

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ステップ 2: サブネットを追加する

サブネットを作成して、VPC を小さなセグメントに分割します。

各サブネットに特定の CIDR ブロックを割り当てます (例: パブリックには 10.0.1.0/24、プライベートには 10.0.2.0/24)。

サブネットの可用性ゾーンまたはリージョンを選択して、リソースを複数の場所に分散して復元力を高めます。

リソースのアクセシビリティ要件に基づいて、各サブネットがパブリックかプライベートかを指定します。

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ステップ 3: ルーティングを構成する

ルート テーブルを作成してトラフィック フローを管理します。

パブリック サブネットの場合は、送信トラフィックをインターネット ゲートウェイに送信するルートを追加して、インターネットへのアクセスを有効にします。

プライベート サブネットの場合、インターネット アクセスの制限が必要な場合は、ルートが内部トラフィックに制限されるか、NAT ゲートウェイに誘導されるようにしてください。

適切なルート テーブルを各サブネットに関連付けます。

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ステップ 4: セキュリティ グループを設定する

リソースの受信トラフィックと送信トラフィックを制御するセキュリティ グループ ルールを定義します。

必要なトラフィックのみを許可します。例:

パブリックサブネット内の Web サーバーは、ポート 80 (HTTP) および 443 (HTTPS) での受信トラフィックを許可する場合があります。

プライベート サブネット内のデータベースでは、特定のアプリケーション サーバーからのトラフィックのみが許可される場合があります。

リソースが更新や API リクエストなどのデータを送信できるようにするアウトバウンド ルールを指定します。

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ステップ 5: 構成をテストする

各サブネットで仮想マシンやコンテナなどのリソースを起動して、接続をテストします。

パブリック サブネット リソースがインターネットにアクセスでき、プライベート サブネット リソースが分離されたままであることを確認します。

さまざまなソースからのアクセスをテストして、セキュリティ グループ ルールが意図したとおりに機能することを確認します。

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プラットフォーム固有の注意事項

AWS: VPC ウィザードを使用してガイド付きセットアップを行うか、インターネット ゲートウェイ、ルート テーブル、サブネットなどのリソースを手動で作成します。

Google Cloud: [VPC ネットワーク] セクションを利用してカスタム ネットワークとサブネットを作成します。セキュリティ グループと一緒に必要なファイアウォール ルールを有効にします。

Azure: 仮想ネットワーク (VNet) を作成し、サブネット、ネットワーク セキュリティ グループ (NSG)、および適切なルート テーブルを追加します。

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これらの手順に従うことで、アプリケーションのニーズに合わせた安全でスケーラブルな VPC を作成し、インフラストラクチャの堅牢なクラウド ネットワーキングを確保できます。
インターネットゲートウェイのセットアップ。

ルートテーブルが更新されます。

セキュリティグループルールの構成。

各ステップでの観察を要約し、遭遇した課題を書き留めます。

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この実践的な演習では、クラウド ネットワーキングの主要な側面について実践的な洞察を提供し、VPC、サブネット、セキュリティ グループについての理解を深めます。プロセスを文書化して振り返ることで、学ぼうとしている他の人にとって貴重なリソースも作成できます。

結論

クラウド ネットワーキングの概念を理解することは、安全でスケーラブルなクラウド アーキテクチャを構築するために不可欠です。組織が業務のクラウドへの依存を強めているため、リソース間の効率的な通信を確保し、機密データを保護するには、仮想ネットワークを設計、構成、管理する機能が重要です。

Virtual Private Cloud (VPC)、サブネット、セキュリティ グループなどの主要な要素は、堅牢なクラウド インフラストラクチャの基盤を提供します。これらのコンポーネントにより、企業は、需要の増大に応じて拡張できる柔軟性を維持しながら、アプリケーションを分離し、トラフィック フローを最適化し、厳格なセキュリティ対策を適用することができます。

クラウド ネットワーキングの概念を習得することで、組織はハイブリッド環境でのトラフィックの管理からセキュリティの脅威の軽減に至るまで、複雑な課題に対処できるようになります。これらのツールを効果的に活用することで、企業はイノベーションをサポートし、パフォーマンスを向上させ、最新のアプリケーションの進化するニーズを満たす回復力のあるシステムを作成できます。

単純な Web アプリを展開する場合でも、グローバルなエンタープライズ ソリューションを構築する場合でも、クラウド ネットワーキングをしっかりと理解することは、今日のデジタル環境の複雑さを乗り切るための貴重な資産となります。

役立つリソース

クラウド ネットワーキングについて理解を深め、実践的な経験を積むには、主要なクラウド プロバイダーが提供する次の公式ドキュメントとチュートリアルを参照してください。

Google Cloud VPC の概要
仮想プライベート ネットワークに対する Google Cloud のアプローチとリソース管理のベスト プラクティスをご覧ください。

https://learn.microsoft.com/en-us/training/azure-network-fundamentals/

https://cloud.google.com/training/networking

https://cloud.google.com/vpc/docs/overview

https://docs.aws.amazon.com/vpc/latest/userguide/what-is-amazon-vpc.html

https://aws.amazon.com/getting-started/hands-on/build-apps-with-vpc/

これらのリソースは、クラウド ネットワークを効果的に設計、実装、最適化するのに役立つ理論的な知識と実践的な演習を組み合わせて提供します。

実践演習: クラウド ネットワークのセットアップ

VPC を作成し、サブネット、インターネット ゲートウェイ、セキュリティ グループを構成することは、クラウド ネットワーキングの実践的な経験を積むための優れた方法です。特定のインターフェイスやツールはクラウド プロバイダー (AWS、Google Cloud、Azure) によって異なりますが、一般的なプロセスは一貫しています。以下は、単純な Web アプリケーション用に VPC をセットアップするための広範なガイドです。

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ステップ 1: VPC を作成する

1. クラウドプロバイダーの管理コンソールにログインします。

2. ネットワークセクションに移動し、新しい Virtual Private Cloud (VPC) または仮想ネットワークを作成します。

3. VPC の CIDR ブロック (例: 10.0.0.0/16) を割り当てます。これにより、VPC 内のすべてのリソースの IP アドレス範囲が定義されます。

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ステップ 2: サブネットを構成する

1. VPC を少なくとも 2 つのサブネットに分割します。

パブリックサブネット: インターネット経由でアクセス可能な Web サーバーまたはリソースをホストするため。

プライベートサブネット: データベースやアプリケーションサーバーなどの内部リソース用。

1. CIDR ブロックを各サブネットに割り当てます (例: パブリックには 10.0.1.0/24、プライベートには 10.0.2.0/24)。

2. 冗長性と信頼性を確保するためにサブネットを分散する可用性ゾーンまたはリージョンを選択します。

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ステップ 3: インターネット ゲートウェイを追加する

1. インターネット ゲートウェイを作成し、VPC に接続して、パブリック サブネットへのインターネット アクセスを有効にします。

2. パブリックサブネットに関連付けられたルーティングテーブルを更新します:

インターネット向けトラフィック (宛先 0.0.0.0/0) をインターネット ゲートウェイに誘導するルートを追加します。

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ステップ 4: セキュリティ グループを設定する

1. Web アプリケーションへのアクセスを制御するセキュリティ グループを作成します:

パブリック アクセスに対して受信 HTTP (ポート 80) および HTTPS (ポート 443) トラフィックを許可します。

他のすべての受信トラフィックを制限します。

インターネットへのリクエストなど、必要な送信トラフィックを許可します。

1. プライベート リソースの場合は、別のセキュリティ グループを作成します。

パブリック サブネットや特定の IP アドレスなど、特定の信頼できるソースからの受信トラフィックのみを許可します。

デフォルトで他のすべての受信アクセスを拒否します。

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ステップ 5: リソースのデプロイとテスト

1. Web アプリケーションをホストするために、パブリック サブネットで仮想マシンまたはコンテナを起動します。

2. パブリック サブネット リソースにパブリック IP アドレスが割り当てられ、インターネット経由でアクセスできることを確認します。

3. オプションで、データベースまたはアプリケーション サーバーをプライベート サブネットにデプロイし、パブリック サブネットからのみアクセスできることを確認します。

クラウド ネットワークのセットアップは、安全でスケーラブルなクラウド インフラストラクチャを推進する基本コンポーネントを理解するのに役立ち、洞察力があり、やりがいのある経験でした。プロセス全体を通じて、リソースにアクセスし保護できるようにするための慎重な計画と構成の重要性をより深く理解しました。たとえば、サブネットの作成とルーティング テーブルの構成は、ネットワークを効果的にセグメント化するのに役立つだけでなく、特定のセキュリティと運用のニーズを満たすためにトラフィック フローを制御する方法を強調することもできました。

最も価値のある教訓の 1 つは、仮想ファイアウォールとしてのセキュリティ グループの役割を理解することでした。これらにより、インバウンドおよびアウトバウンドのトラフィックを正確に制御できるため、機密データは確実に保護され、信頼できるトラフィックのみが許可されます。 VPC をセットアップし、インターネット ゲートウェイを介してリソースを接続することで、公開か内部かに関係なく、さまざまなリソース間のセキュリティとシームレスな通信の両方を確保するクラウド ネットワークの設計方法がわかりました。

この経験により、信頼性の高いクラウド環境を構築するにはクラウド ネットワーキングが基礎となるという考えが強化されました。これは、リソースを接続するだけでなく、それらの接続が安全であり、増大する需要に合わせて拡張できることを保証することも重要です。ビジネスのクラウドへの移行が進むにつれ、ビジネスの継続性とイノベーションをサポートする効率的で復元力のある安全なインフラストラクチャを構築するには、ネットワーキングの概念を習得することが重要になります。全体として、クラウド ネットワーキングはクラウド環境がスムーズかつ安全に機能することを保証するバックボーンであり、クラウド アーキテクチャと運用に携わるすべての人にとって重要な焦点領域となっています。

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