ネットワークアーキテクチャとは？

あらゆる企業が、適切に設計されたネットワークアーキテクチャを必要としています。ネットワークアーキテクチャは、ITインフラストラクチャを適切に構成/管理し、デバイスやアプリケーション間でデータを安全かつ効率的に転送するために不可欠な要素です。

ネットワークアーキテクチャは階層構造になっており、通信タスクを細かく分割します。これにより、各階層が特定の機能の実行に集中できるようになり、機能を複雑に組み合わせる必要がなくなります。

このブログ記事では次の内容を取り上げます。

• ネットワークアーキテクチャの定義とタイプ
• ネットワークアーキテクチャを保護するためのベストプラクティス

ネットワークアーキテクチャの定義

ネットワークアーキテクチャは、コンピューターネットワークの設計と構造を意味する言葉で、ハードウェアコンポーネント、ソフトウェアコンポーネント、プロトコル、および通信技術が含まれます。

小規模なローカルエリアネットワーク(LAN)でも大規模なワイドエリアネットワーク(WAN)でも、インフラストラクチャを安全に構築するにはネットワークアーキテクチャが欠かせません。適切なネットワークアーキテクチャでは、データ通信やリソース共有を実現するために、ネットワークの各要素の構成、それら各要素のやり取りが定義されます。

ネットワークアーキテクチャのコンポーネント

ネットワークアーキテクチャの主なコンポーネントは次のとおりです。

• ネットワークトポロジー：ネットワークの物理的または論理的なレイアウトのことで、デバイスの接続方法やデータの送信方法を決定します。
• クライアント：サーバーにサービスやリソースをリクエストし、それらを受け取ります。
• ルーター：スムーズな通信に最適な経路を見つけ出し、ネットワークとデバイスを接続します。
• スイッチ：プリンターやサーバーなどのデバイスを接続します。データを受信すると、そのデータをターゲットデバイスに配信します。
• プロトコル：ネットワーク上でデータのやり取りや通信を行うためのルールを定義します。
• 伝送メディア：データは、ツイストペアケーブル、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、または無線メディア(電波)を介して伝送されます。

ネットワークアーキテクチャではこれらの共通のコンポーネントが利用されますが、組織が実装できるネットワークアーキテクチャのタイプは、組織独自の要件や運用規模によって異なる可能性があります。

ネットワークアーキテクチャのタイプ

組織の規模や合計ユーザー数などの関連するニーズに応じて、選択すべきネットワークアーキテクチャのタイプは異なります。

最も一般的なタイプのネットワークアーキテクチャについて学び、どのアーキテクチャが自社に適しているのかを確認しましょう。

ピアツーピアネットワーク

ピアツーピアネットワークはセットアップが簡単なネットワークで、各ピアまたはノードがクライアントおよびサーバーとして機能します。どのピアも、リソースやデータを他のピアと直接共有できます。また、ユーザーは自分のデータやリソースにアクセスできるユーザーを制御できます。このタイプのネットワークは、次のような小規模な用途に最適です。

• ファイル共有
• メッセージ
• ゲーム

ピアツーピアネットワークを構築する方法は、一般的に次の2つです。

• 構造化されたP2Pネットワーク：ノードまたはピアを特定の方法で構成します。非構造化ネットワークと異なり、ノードは明確なアーキテクチャに従って特定のデータを検索し、そのデータにアクセスします。
• 非構造化P2Pネットワーク：ノードを構成する際に、特定の方法が指定されません。そのため、すばやい拡張や変更が可能ですが、特定のデータを検索することはできません。

ピアツーピアネットワークは拡張性とレジリエンスに優れていますが、セキュリティリスクやデータ損失を回避できるわけではありません。

クライアント/サーバーアーキテクチャ

クライアント/サーバーアーキテクチャでは、クライアントとサーバーの両者の役割が異なります。サーバーはクライアントの要求を受信して処理し、ターゲットに配信します。また、次のタスクを実行します。

• データを保存する。
• セキュリティを確保する。
• リソースを管理する。

クライアント/サーバーアーキテクチャは、効率的なファイル共有、データベース管理、電子メール、およびWebホスティングをサポートします。

ハイブリッドネットワークアーキテクチャ

ハイブリッドネットワークアーキテクチャは、ピアツーピアネットワークアーキテクチャとクライアント/サーバーネットワークアーキテクチャの両方の要素を組み合わせたものです。このネットワークでは、デバイスをクライアントとしてもサーバーとしても機能させることができます。最近では、ほぼすべての物理的な製品にセンサーが取り付けられていますが、それらの製品のネットワークであるIoTは、ハイブリッドネットワークアーキテクチャに基づいて構築されています。

クラウドベースアーキテクチャ

クラウドコンピューティングアーキテクチャは、ユーザーがオンデマンドでリソースやサービスにアクセスできるプラットフォームを設計します。このアーキテクチャは、主に次の2つの要素で構成されています。

• フロントエンド：ユーザーがクラウドサービスとやり取りするクライアント側のインターフェイスです。
• バックエンド：データストレージ、サービス、アプリケーションなど、クラウドプロバイダーのリソースが含まれます。

ネットワークアーキテクチャの設計

ネットワークアーキテクチャの設計は、効率的で安全なコンピューターネットワークを構築し、維持するための中核的な要素です。ここでは、アーキテクチャ設計に関する理解を深めるために、2つの設計方法をご紹介します。

フラット/2層ネットワークアーキテクチャ

2層アーキテクチャ設計は、アクセス層とディストリビューション層の2つの階層で構成されます。この設計で重要なコンポーネントは次のとおりです。

• ファイアウォール
• ルーター
• スイッチ
• ワイヤレスアクセスポイント

このアーキテクチャ設計は、費用対効果が高く、管理が容易です。ただし、拡張することが困難であり、緊急に対処すべきセキュリティ上の問題が生じる可能性があります。

また、ゲートウェイのファイアウォールを除き、セキュリティプロトコルが内部に存在しません。そのため、セキュリティ攻撃でファイアウォールを突破されれば、サーバーや個人のノートPCなどのシステムに簡単にアクセスされる可能性があります。

3層ネットワークアーキテクチャ

3層ネットワークアーキテクチャでは、ネットワークが3つの層で構成されます。

• 一番下の層はアクセス層であり、ワークステーションやプリンターなどのユーザーデバイスをネットワークに接続します。
• アクセス層の上にはディストリビューション層があり、営業や人事などのワークグループを分離し、各グループを異なるサブネットに配置します。
• 一番上にはコア層があり、ネットワークの高速バックボーンとして機能し、データを迅速に転送します。

3層ネットワークアーキテクチャは安全性の向上につながりますが、非常にコストが高く複雑であるため、予算の豊富な大企業でしか利用できません。

(各層についての関連記事：ネットワークのOSIモデル)

安全なネットワークアーキテクチャ設計のベストプラクティス

安全なネットワークアーキテクチャを構築することで、脆弱性を軽減し、データ損失の可能性を最小限に抑えることができます。ただし、安全なアーキテクチャを設計するには、複数のセキュリティ対策やベストプラクティスを採用して、ネットワークを脅威から保護する必要があります。

ここでは、IT部門が安全なネットワークアーキテクチャを実現するために採用できるベストプラクティスの一部をご紹介します。

• 機能、機密性、およびセキュリティの要件に基づいて、ネットワークを複数の小さなセグメントやゾーンに分割します。
• 戦略的にファイアウォールを配置して、ネットワークを出入りするトラフィックを制御および監視します。
• IDS/IPSソリューションを導入してネットワークトラフィックを監視し、不審なアクティビティや潜在的な脅威をチェックします。
• リモートアクセスが必要な場合は、安全なプロトコルを使用します。これには、仮想プライベートネットワーク(VPN)や安全なリモートデスクトップソリューションなどが含まれます。
• SSID (ネットワーク名)のブロードキャストを無効化して、不正アクセスを阻止します。
• 重要なリソースへのアクセスに、多要素認証(MFA)などの強力な認証メカニズムを導入します。
• ネットワークデバイス、サーバー、ワークステーションにセキュリティパッチとソフトウェアアップデートを定期的に適用して、既知の脆弱性に対処します。
• 従業員向けのセキュリティ意識向上トレーニングを定期的に実施し、潜在的な脅威や安全な行動のベストプラクティスについて教育します。

強固なネットワークアーキテクチャの構築

ネットワークアーキテクチャは、ネットワーク全体の青写真であり、デバイスとデータの通信方法を示すものです。そのため、クライアント/サーバー、クラウドベース、ハイブリッドなど、ニーズに適したアーキテクチャを選択する必要があります。

組織に適したネットワークアーキテクチャのタイプを決定したら、ネットワークのセグメント化、ファイアウォール、強力な認証など、セキュリティ対策を導入し、運用をシームレスにサポートする堅牢なシステムを構築できます。

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