ネットワーク構成とは

ネットワーク構成は、ネットワーク内のすべての物理的および仮想的ハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントと、それらの間でのデータが移動する方法を決定するプロトコルからなります。

効果的なネットワーク構成は、トラフィック・フローを最適化し、ネットワーク・セキュリティーを強化し、全体的なネットワークの安定性を向上させるために不可欠です。今日の地理的に分散したハイブリッドおよびマルチクラウド環境の複雑さを考慮すると、デバイスの構成と保守のタスクを自動化するには、ネットワーク構成管理ツールを使用するのが最善の方法です。

ネットワーク構成ツールは、リアルタイムの自動データ追跡と報告の機能を開発者に提供することから、管理者は問題のある構成変更や潜在的なセキュリティー・リスクを迅速に特定できます。一括変更（デバイスが侵害された場合のパスワードの更新など）を簡素化し、チームがネットワーク設定を以前の構成に迅速にロールバックできるようにして、企業が障害後にネットワーク・デバイスを再起動できるようにします。

自動ネットワーク構成の主要な機能により、企業は物理的および仮想ネットワーク・デバイスの保守と修理を合理化し、ユーザーのネットワーク停止を減らし、管理者のネットワーク機能を最適化できます。

ネットワーク構成は、いくつかの要素から（多くの場合同時に）定義できますが、一般的に使用される2つの要素がはスケールと トポロジーです。スケールはネットワークのコンポーネントとデバイスの地理的範囲であり、トポロジーはネットワーク内のノードと接続の物理的および論理的な配置を指します。

PANの範囲は小さく、通常は10メートル未満であり、個人が使用する周辺デバイスを対象としています。他の構成とは異なり、PANは機能するためにアクティブなインターネット接続を必要としません。

PANは、ローカル・エリア・ネットワーク（LAN）や、単一のデバイスをゲートウェイとして使用する他の上位ネットワーク・タイプ（たとえば、Bluetoothコントローラーをゲーム・コンソールに接続すること）と関連する場合があります。

ワイヤレス接続とケーブル接続でもPANを作成できます。管理者は、近距離通信プロトコル（Wi-FiやBluetoothなど）を使用して、データ中心のアプリケーション用のワイヤレス・パーソナル・エリア・ネットワーク（WPAN）を作成できます。また、有線PANを作成するには、ユニバーサル・シリアル・バス（USB）などの技術を使用できます。

ノートPCやモバイルデバイスを自宅や職場のネットワークに接続すると、LANに接続していることになります。

LANは、特定のユーザーが中央の場所（通常は1.5km以内、多くの場合1つの建物内）にある同じシステム接続に無制限にアクセスできるようにするプライベートコンピュータ・ネットワークです。LAN構成では、ユーザーデバイス上のネットワーク対応オペレーティングシステムがリソースとデバイス（プリンターやスキャナーなど）を共有できます。

LANでは、企業のネットワーク要件と目標に応じて、スター、バス、ツリーなどのさまざまなトポロジーを使用できます。

仮想LAN（VLAN）は、LANを共有するネットワーク・デバイスのサブセットをグループ化し、各グループのネットワーク・トラフィックを分離する論理オーバーレイ・ネットワークです。VLANは、管理者がより高速で安全なデータ送信のためのネットワーク・セグメントを作成できるため、大規模で複雑なコンピューティング環境を扱う組織で一般的に使用されます。

WLAN構成により、ユーザーはイーサネット・ケーブルを動かしたり繋げたりといった手間をかけることなく、カバレッジ・エリア内で自由に移動することができます。

WLANは、無線ネットワーキングの可能性を大幅に拡大し、モバイルワイヤレス、固定ワイヤレス（ケーブルの代わりに電波を使用する固定ブロードバンドアクセス）、ポータブルワイヤレス（「モバイルホットスポット」とも呼ばれる）、赤外線ワイヤレス（ワイヤーの代わりに赤外線ビームを使用してデータ伝送を可能にする）などのイノベーションを可能にしています。

VPNは、ユーザーがパブリック・ネットワーク（インターネットなど）に接続している間、データ・パケットを隠す暗号化接続を提供します。VPNは、接続されたデバイス間をトンネルし、ネットワークを通過するデータをカプセル化して暗号化することで、機密情報（IP所在地、閲覧履歴、特権通信、ロジスティクスなど）がオンラインで公開されることを防ぎます。

VPNでは、リモートアクセスとサイト間構成を使用できます。リモートアクセスVPNを使用すると、リモートワーカーがどこからでもデバイスを企業のオフィスネットワークに安全かつ確実に接続できるようになります。また、支店で働く従業員は、サイト間VPNを使用して、本店オフィスのネットワークに安全に接続することができます。

VPNは、ネットワークの動的情報に関係なく、個人情報や機密情報のマイニング、傍受、窃盗を企てるサイバー攻撃からネットワーク・データを保護するのに役立ちます。

MANは、中規模ネットワークとも呼ばれ、LANよりも多くのエリアをカバーしますが、ワイド・エリア・ネットワーク（WAN）ほど広範囲には適用されません。通常は、ネットワーク・デバイス間の主要な接続経路として機能する、ポイント・ツー・ポイントの大容量バックボーン・テクノロジーを使用してリンクされた複数のLANで構成されます。

MANは、共通のローカルおよび地域のリソースを使用してネットワーク上のデバイスを接続するDSLやケーブル TVネットワークの場合のように、複数の建物や都市全体をカバーすることができます。

WANは、指定された単一のプロバイダーを使用して、さまざまなタイプのメディアへのアクセスを提供します。特定の地域に限定されず、地理的な制限もありません。

WANは、ポイントツーポイント（デバイスがプライベート接続を介して相互にデータを送信する）パケット交換ネットワーク（データがショートメッセージまたは「パケット」に分割され、断片ごとに送信される）、共有回線 （複数の経路をたどることができる）のいずれかです。

ハイブリッドWANとソフトウェア定義の広域ネットワーク（SD-WAN）仮想プライベート・ネットワーク （VPN）を含む複数の種類のネットワーク接続を使用できます。

ネットワークストレージは事業継続性を向上させるため、データ・ストレージを最大限に活用し、構成のバックアップを自動化する方法を見つけることはクリティカルです。SANは、企業がこれらの優先事項に対処するのに役立ちます。

サーバーの背後にあるネットワークであるSANは、あらゆる方向でストレージにアクセスできるように設計された高速コンピューター・ネットワークです。SANの主な目的は、異なるストレージ・デバイス間、およびストレージ・デバイスとコンピューター・ネットワーク間の大規模なデータ転送を促進することです。

バス・トポロジーでは、バス路線から分岐するバス停のように、すべてのデバイスノードが単一ケーブル（バスまたはバックボーンと呼ばれる）に接続され、データはケーブルに沿って両方向に移動します。

バス・ネットワークはコスト効率が高く、導入も簡単ですが、ネットワーク内に単一障害点が生じます。バスが故障すると、路線全体がダウンしてしまうのと同様です。また、共有バックボーンの影響で安全性が低下する可能性もあります。

さらに、バス構成の中央ケーブルを共有するノードが増えるため、データの衝突リスクが増加し、ネットワーク効率が低下し、ネットワークの速度が低下する可能性があります。

リング・トポロジーでは、各ノードにちょうど2つの隣接ノードが存在し、ノードを円形に接続します。データはリングの周囲の一方向に流れますが、二重リング・システムでは両方の方向にデータを送信できます。

リング・ネットワークは一般に、設置と拡張が安価であり、データはすぐに流れます。ただし、バス・トポロジーと同様、単一ノードで障害が発生すると、ネットワーク全体が停止する可能性があります。

二重リング・ネットワークは、1 つの代わりに 2 つの同心リングを使用することで、この種の障害から保護します。リングは反対方向にデータを送信し、最初のリングに障害が発生した場合、ネットワークは2番目のリングに切り替えて、ネットワークにある程度の冗長性を追加します。

スター・ネットワークでは、すべてのノードが中央ハブに接続されています。ノードは、中央ハブの周りに大まかに星に似た形で配置されます。単一のノードに障害が発生しても、中央ハブが動作していれば、ネットワークの残りの部分は影響を受けません。

スター・トポロジーは一般にトラブルシューティングと管理が簡単であるため、LANで人気の選択肢となっています。また、一元化された構造により、デバイスの追加や削除が比較的容易になるため、他の構成よりも拡張が容易です。

ただし、ネットワーク全体の性能は中央ハブに依存します

スパイン・リーフ・トポロジーとも呼ばれるツリー・ネットワークは、バスとスター・ネットワークの要素を組み合わせて階層構造を作成します。この構成では、中央ハブがルート・ノードとして機能し、個々のノードではなく複数のスター・ネットワークに接続します。

ツリー・ネットワーク内のノードは中央ハブに依存しており、ネットワークの性能に影響を与える可能性のある依存関係を生み出します。ツリー・トポロジーはバスとスター・ネットワークの両方から脆弱性を引き継ぎます。中央ハブの単一障害点は、ネットワーク全体を中断させる可能性があります。

ただし、ツリー・トポロジーでは、より多くのデバイスを中央のデータセンターに接続できるようにすることで、データ・フローを最適化します。また、スター・ネットワークと同様、ツリー・トポロジーは、個々のノードによる問題の簡単な特定と解決を容易にします。

メッシュ・トポロジーは、各ノードが他の複数のノードに直接リンクされている、高度に相互接続されたネットワーク構造です。

フルメッシュ構成では、すべてのノードが単一ネットワーク内の他のすべてのノードに接続し、データ送信用の冗長パスが作成されます。高レベルの相互接続性により、接続に障害が発生した場合にデータが代替パスを介して再ルーティングできるため、ネットワークのレジリエンスと耐障害性が向上します。

一部のノードのみが他のすべてのノードに直接接続される部分メッシュ・トポロジーは、フルメッシュの堅牢性とより単純なトポロジ－のコスト効率の間のバランスを実現しています。

メッシュ・ネットワークの分散構造により、単一点への依存が減り、ネットワークのセキュリティーと効率の両方を向上させることができます。メッシュ・ネットワークはデータ伝送も高速化し、拡張性を高めます。

ただし、ネットワークの管理と設計はより複雑になります。また、メッシュ・トポロジー内の多数の接続により、特に大規模ネットワークのフルメッシュ構成では、実装と保守のコストが増加する可能性があります。

これらの課題にもかかわらず、メッシュ・トポロジーは、重要なインフラストラクチャ、ワイヤレス・ネットワーク、高度な信頼性とパフォーマンスを必要とするシナリオを管理するためには非常に重要です。

ハイブリッド・トポロジーは、特定のネットワークのニーズを満たすためにさまざまなトポロジ－の要素を組み合わせるものです。例えば、あるネットワークではスターとメッシュの構成設定を併用し、拡張性と信頼性のバランスを取る場合があります。ツリー・ネットワーク（スター・ネットワークとバス・ネットワークを組み合わせたもの）は、ハイブリッド・トポロジーの一種です。

各ハイブリッド・ネットワーク・トポロジーは、特定のユースケースやビジネス・ニーズに合わせてカスタマイズできます。ただし、カスタマイズされたネットワーク・アーキテクチャーの構築は困難な場合があり、他の構成よりも多くのケーブル配線とネットワーク・デバイスが必要になるため、ネットワークの保守コストが増加します。

コンピューティング・ネットワークをセットアップするには、構成にかかわらず、基本的なパラメーターを確立し、以下に挙げるいくつかの重要なタスクを完了する必要があります。

IPアドレス指定では、ネットワーク管理者がネットワーク上の各デバイスに、静的および動的IPアドレスやサブネット・マスクなどの一意の識別子を適用する必要があります。

静的IPアドレスは、アドレスを必要とするデバイス（サーバー、プリンター、ネットワークハードウェア）に手動で割り当てられますが、動的IPアドレスはDHCPサーバーによって自動的に割り当てられ、時間の経過とともに変更される可能性があります（モバイルやノートPCなどのユーザーデバイスも同様です）。

サブネット化すると、ネットワークが「サブネット」と呼ばれる、より小さく、管理しやすいセグメントに分割されるため、ネットワークがIPアドレスを効率的に使用し、ネットワークの輻輳を防ぐことができます。

ネットワーク・プロトコルは、フォーマットと通信ルールを課すことで、デバイスがネットワーク・インフラストラクチャー上でデータを交換する方法を規定します。

一般的に使用される通信プロトコルには、TCP/IP、 DNS 、HTTPなどがあります。たとえば、DNSプロトコルは、人間が理解しやすいドメイン名を、コンピューターがネットワーク上で相互に識別するために使用するIPアドレスに変換します。設定ファイルにJSONやXMLなどの標準をフォーマットすることで、異なるネットワーク・デバイス間での相互運用性が高まります。

ルーター構成には、データが送信元から宛先に移動するための最適なパスを決定するルーティング・テーブルの作成が含まれます。プロトコルとデフォルト・ゲートウェイ（ユーザーのネットワークとインターネットの間に位置するルーターなどのデバイス）は、データ・フローを最適化し、ネットワークのレイテンシーを最小限に抑えます。

ファイアウォールは、組織で事前定義されたセキュリティー・ポリシーに基づいて、受信トラフィックと送信トラフィックのアクセス制御を設定します。

管理者はファイアウォールを構成するために、ネットワーク・トラフィックをブロックまたは許可するルールを設定し、不正アクセスや潜在的な脅威からネットワークを保護します。VPNや非武装地帯（DMZ）は、多くの場合、高度なファイアウォール構成の一部です。

権限と認証プロトコルは、ネットワークにアクセスしようとしているユーザーがそのアクセスを許可されているかどうかをVerifyします。

このプロセスは手動または自動で行うことができ、Secure Sockets Layer/Transport Layer Security（SSL/TLS）プロトコル（転送中のデータを暗号化する）や、Internet Protocolセキュリティー（IPSec）プロトコル（認証や各Internet Protocolパケットの暗号化によってIP通信のセキュリティを確保する）などがあります。

ゼロ構成ネットワーキング（zeroconf）は、ネットワークのセットアップを自動化するテクノロジー・スイートです。管理者やITチームがIPv4および IPv6アドレス、 DNS サーバー、またはその他のネットワーク・サービスを手動で構成する代わりに、zeroconf対応デバイスはネットワークの自動的な検出と参加が可能です。

Zeroconfネットワーキングは、ネットワーク設定が頻繁に変更される状況や、技術者以外のユーザーがネットワークの設定を担当する状況（ホーム・ユーザーなど）での接続と通信を容易にすることを目的としています。

ゼロ構成ネットワークは、特に大規模ネットワークや特定のセキュリティまたはパフォーマンス基準を満たす必要があるネットワークでは、従来の構成を置き換えるものではありませんが、ファイルとプリンターの共有、メディア・ストリーミング、モノのインターネット（IoT）デバイス間の通信が可能になります。

これまで、ネットワーク構成管理（NCM）は、開発者がコマンドライン・インターフェイス（CLI）に手動で変更を入力してネットワーク・デバイスをセットアップする必要のある労働集約的なタスクであり、そのため、頻繁に構成エラーが発生していました。また、過去のバージョンに戻すこともできませんでした。

NCMツールは、コンピューター・ネットワーク上の各コンポーネントに関する詳細情報を整理して維持しつつ、構成の変更を自動化します。修理、変更、拡張、またはアップグレードが必要な場合、ネットワーク管理者は構成管理データベースを確認することができます。このデータベースには、場所、インターフェイス名、ネットワークまたはIPアドレス、インストールされているすべてのハードウェア・デバイス、プログラム、構成バージョン、およびアップデートのデフォルト設定の詳細が含まれています。

構成管理ツールの主な目的は、ネットワーク・インターフェイス、ファームウェア、ソフトウェアなど、組織のネットワーク・デバイスに関連する情報の監視、維持、整理、集中管理を行うことです。これらのプロセスにより、障害後のネットワーク・デバイスの迅速な再構成と交換が可能になり、ユーザーがネットワークのレイテンシーまたはダウンタイムを最小限に抑えることができます。

また、 AIと機械学習（ML）を活用したテクノロジーの普及により、NCM ツールはネットワーク・データ・トラフィックを分析して継続的に学習し、構成ワークフローを動的に調整して、ネットワークの速度と信頼性を最大化できるようになります。

NCMソリューションは、以下の点で企業を支援します。

• リソース使用の最適化。企業が最適でないネットワーク構成を使用すると、一部のリソースが過小評価され、他のリソースが過剰に使用されることがよくあります。NCMツールは、ネットワーク構成の最適化に役立ち、リソースの割り当てを改善し、企業のコスト削減に貢献します。

• チェンジ・マネジメントの改善。NCM ツールは、ITチームが意図的か否かを問わずすべてのデバイスの再構成を確認できる、価値ある追跡とチェンジ・マネジメントの機能を提供します。この機能により、企業はネットワークの変化を長期にわたって追跡し、コンプライアンス標準（HIPAAやPCIなど）に対する説明責任を果たせるようになり、ネットワーク監査が容易になります。

• デバイスの検出を自動化。NCMソリューションは、新しいデバイスとアプリケーション・プログラミング・インターフェース（API）を自動的に識別し、構成に追加します。これにより、企業はITネットワークを常に明確に把握できるようになります。

• ネットワークのボトルネックを最小限に抑制。ネットワークの設定を誤ると、ネットワーク全体の速度が低下する可能性のある伝送ボトルネックが発生します。NCMツールは、データ・フローがスムーズに保たれるよう、コンピューティング・ネットワークの最適な構成を可能にします。

• セキュリティーの脆弱性に対処。ネットワーク構成の問題により、企業のITネットワークはサイバー攻撃や不正アクセスにさらされ、悪意のある攻撃者に対して脆弱な状態に陥る可能性があります。NCMツールは、ゼロトラスト・ネットワーク・セキュリティー設定などのサイバーセキュリティー対策を適用して、権限のないユーザーやデバイスが構成の非効率性や誤った構成をエクスプロイトするのを防ぐことができます。

• 反復的なタスクや複雑なネットワーク・オペレーションを自動化。NCMシステムを使用すると、管理者は反復的で時間のかかるタスク（ファームウェアの更新、デバイス間の一括変更、デプロイメントなど）を自動化できるため、手動で変更を行う必要がなくなります。ネットワークの自動化が進むと、人間が行う反復的なタスクが減り、人的エラーも減ります。

• ネットワークのアップタイムを増やす。自動ネットワーク・バックアップは、重要なネットワーク・コンポーネントに障害が発生した場合に迅速な復旧を可能にする構成ファイルの記録を保持することで、冗長性を実現します。また、管理者が故障したコンポーネントをより迅速に見つけて交換するのにも役立ちます。これらの機能により、企業は災害復旧を加速し、ネットワークのアップタイムを最大化できます。