ネットワーク仮想化って一体何？初心者でもわかりやすく解説！

ここ近年、ネットワークシステムを仮想化しようという話が進んでいるとは思います。ただ一体何のことかわからず、戸惑ってしまい導入しようにもできない方も多いのではないでしょうか？

今回はネットワークの仮想化について解説しようと思います。これを知ればパソコンの負担を抑えてスムーズな作業ができると思うので、ぜひ参考にしてみてください。https://pixabay.com/ja/illustrations/テクノロジー-点灯-概要-光-3243375/ 

ネットワークの仮想化とは？

ネットワークの仮想化とは、物理的なコンピュータリソースをソフトウェアなどで抽象化して、論理的にまとめたり、分割したりして活用出来る技術の事を言います。

ネットワークの仮想化は、ハードウェアで構成されたサーバーリソースを仮想化ソフトウェアを使って行います。抽象化したネットワークとして多く見せたり、少なく見せたりすることが可能です。

従来の物理ネットワークを仮想化することにより、ルーティングを効率よくこなせるようになり、ネットワーク構成の変更もできる優れものと言えるでしょう。

何より、物理ネットワークから仮想ネットワークにすることで、コスト削減や安全性の向上、機器コストを下げるなど、従来より便利なネットワーク環境の実現が可能となりました。

仮想ネットワークが生まれた背景

ネットワークの仮想化が進んだ要因として、仮想マシンの数が増えすぎてしまった事が背景にあるようです。

仮想マシンが増えることによって、ネットワーク構成を変更する必要が出てきました。仮想マシンの増加にネットワークの運用が追いつかなくなってしまいました。

また、物理ネットワーク機器の使用上の制約や問題によって、それまでの技術では十分なシステムが構築できない状態となりました。

そのような事があって、以前より迅速に構築できる拡張性の高いネットワークの仕組みを作るために、ネットワークの仮想化が進んでいきました。

仮想ネットワークの仕組み

仮想ネットワークの仕組みは、ソフトウェアを使って、設置場所に関わらず仮想マシンとデバイスを接続します。ネットワークの機能はソフトウェアが担うのが特徴です。

仮想スイッチと呼ばれるソフトウェアアプリケーションで、既存の物理ネットワークと仮想マシンなどのネットワークの仮想化の部分の間の通信を管理し制御が可能となりました。

また、仮想ネットワークアダプターでコンピューターと仮想マシンのネットワークに接続し、LAN上のすべてのマシンをより広域のネットワークに接続も可能となりました。

仮想ネットワークを使用する事で、管理をより一元化してネットワーク管理をシンプルに出来ます。そのためネットワーク管理が低コストかつ簡単に出来るようになるのが特徴です。

物理ネットワークと仮想ネットワークの違い

仮想ネットワークと物理ネットワークでは、いくつかの違いがあります。それぞれの特徴を紹介し違いを説明したいと思います。

物理ネットワークの特徴

物理ネットワークは、ネットワーク上にある別のハードウェアを接続し、コンピューター上で使用されるアダプターやルーター、ブリッジなどを繋いで使用するネットワークの事を言います。

物理ネットワークはその規模と、使用されるバードウェアのタイプにより多種多様です。一般的にローカル・エリア・ネットワーク（LAN)と広域ネットワーク（WAN）の２種類が有名です。

LANは主に１つのオフィスやビル、倉庫や大学構内などあまり広くない場所で使われ、WANではより広範囲（国内や大陸館など）で通信を行う事ができるのが特徴となります。

仮想ネットワークの特徴

それに対して、仮想ネットワークの特徴は、インターネットを介してコンピューターやサーバーを接続してソフトウェアで管理を行なって、ネットワーク機能を拡張したものです。

スイッチやネットワークアダプターなどを従来のネットワーク機器を仮想化して、ルーティングを効率化し、ネットワークの変更も容易になりました。

仮想化とクラウドの違いについて

仮想化をする際に、良くある勘違いが仮想化とクラウドを間違えることがよくあるでしょう。では仮想化とクラウドにはどのような違いがあるのかを紹介します。

仮想化とはハードウェアを抽象化して、リソースを効率よく利用するための技術のことをいい、それに対しクラウドはネットワーク経由で利用できるサービスや環境のことを言います。

仮想化とクラウドは、そもそも指している対象が違うものです。しかし、クラウドはサーバーやストレージなどのITリソースを「仮想化」して提供するなど、非常に密接な関係にあり混同しやすいです。

しかし、現在のクラウドにとっては、仮想化の技術は欠かすことのできない物なので、これからも相互作用しながら密接に絡み合う関係になるでしょう。

ネットワークを仮想化することのメリット

ネットワークを仮想化することによって利便性が増して、様々なメリットが生まれてきます。だいたいまとめると以下のようになるでしょう。

導入や設定が容易に行うことができる

仮想ネットワークは、物理的なネットワーク基盤状で稼働する必要がありますが、従来のようなルーター、スイッチ、ロードバランサ、ファイアーウォールなどはいりません。

その代わりに、これらの機能はネットワーク仮想化ソフトウェアなどが担うことになります。

ネットワークの設置や移動の柔軟性が増す

ネットワークの設置場所や配線などに悩まされることはなく、設定や変更は物理的な環境に依存せずに行うことが可能です。

また仮想ネットワークは、新サービスなどの展開が速く、不要サービスの改修速度を早めることができます。

加えて、仮想ネットワークにすることにより、機器コストを軽減することができ、メンテナンスなどの人的なコスト削減も同時に可能となります。

管理が容易に行えるようになり、運用負荷を軽減できる

仮想ネットワークと物理ネットワークを一元的に管理することが可能となります。まとめて管理することで、運用や監視、トラブル対応、メンテナンスの簡素化ができるようになりました。

仮想ネットワークと物理ネットワークそれぞれの設定変更も格段に簡単になり、定型作業の自動化もできるので労働コスパの削減にも繋がります。

また、物理機器の故障や設定ミス、ループ構成による障害も大幅に抑えることも可能となりました。

データセンターキャパシティの増減が簡単にできる

動画サービスやオンラインゲームなどを提供するゲームセンターでは、急激なトラフィックの増減に見舞われることもあって、シビアなキャパシティプランニングが必要です。

その際に、ネットワーク帯域を増減させるのは、従来の物理ネットワークではできませんでした。

それが、ネットワークを仮想化されることでアプリや仮想ネットワークに影響を与えることなく、ネットワーク帯域を変更することでキャパシティの増減をすることが可能となりました。

電力消費と配線の複雑さが最小限に抑えられる

仮想ネットワークを利用することで、利用するハードウェアを少なくすることが可能となります。その分、消費電力の削減にもつなげることが可能です。

また、仮想ネットワークは複雑化や煩雑化しがちなネットワークケーブルの配線も最小限に抑えることができるので、わかりやすい上グチャグチャにもならないので、整理整頓もできます。

ネットワークを仮想化することのデメリット

一方ネットワークを仮想化することのデメリットもあまり多くはないですがあります。以下のようなデメリットがあるでしょう。

処理能力が低下する恐れ

仮想ネットワークは論理的に分割するハードウェアの処理能力が不足していた場合、結果としてシステムのパフォーマンスが大きく落ちる危険性があります。

ネットワークの仮想化を行う場合は、サーバーやストレージなどの処理能力や容量をしっかり見極めて、最適な仮想化を行うようにしましょう。

運用面の課題

コンピュータシステムの仮想化には、仮想化環境を管理するための知識や技術が必要となるので、専門的な知識が必要です。

仮想化に強い情報システム部門がある場合、自社で運用することもできますが、自社に仮想化のノウハウがないのであれば、仮想化に強く、サポートの充実したベンダーに管理や運用を依頼しましょう。

小規模環境ではコストが高くなる

小規模の環境の場合は、逆にコストが高くなってしまう場合もあります。一般的にはコスト削減があるといわれていますが、実際はコストメリットはないとも言われています。

仮想化のためには、サーバー冗長化のためのハードウェアや運用管理ツールの導入が必要となるので、コストはかかってくるでしょう。

仮想化導入の際には、コストメリット削減は追求しないで、あくまで管理業務負担の軽減や業務効率化といったメリットに投資するようにしましょう。

ネットワークを仮想化するための技術の種類

ネットワークを仮想化するのに、VLAN、SDN、NFCなどの手法や考え方があります。それぞれの特徴を紹介します。

従来の仮想化技術のVLAN

ネットワークの仮想化技術の代表的なものとしては、VLAN（Virtual LAN）というのがあります。

VLANとは、物理的な接続方法とは違う仮想的なLANセグメントを作る技術のことを言い、スイッチ内部でLANセグメントを論理的に分割するのに利用されます。

この技術により、ルーターやL3スイッチを使用しなくても、L２スイッチでブロードキャストドメインの分割ができ、よりネットワークを強固にすることができる技術のことです。

物理構成は一度作ったら変更不要 SDN

最近では、SDN（Software Defined Network）という考え方をもとにネットワークの仮想化が行われており、ソフトウェアで定義されたネットワークを使って制御して利用することをします。

この技術では、ネットワーク機器のデータ転送機能と制御機能を分離させることが可能です。ネットワーク内のケーブルなどの物理構成を一度構成した後は原則変更することはありません。

このネットワークをSDNコントローラーと呼ばれるソフトウェアを使って制御します。また、SDNコントローラーにより、複数の仮想ネットワークを構築することも可能です。

ネットワーク上の機器の様々な機能を仮想化　NFV

NFV（Network Function Virtualization）とは、ネットワーク上の機器の機能を、汎用サーバー上の仮想マシンとして実装する方法のことを言います。

ルータやスイッチ、ファイアフォールなどの機能をソフトウェアとして仮想マシンに入れるにより、システム上に柔軟に配置することが可能です。

また、これらを一元的に制御することができるので、ここのネットワーク機器の設定や管理の手間を省くことができるようになります。

更に、1台のサーバーに複数のネットワークを実装するのとは逆に、ネットワーク機能を複数のサーバーに分散もできるので、一時的に急増するネットワーク負荷にも対応も可能です。

おすすめのネットワーク仮想化のための会社製品

ネットワークを仮想化するために、製品を利用するのもいいことです、そんな中でおすすめのサービスを紹介したいと思います。

Fujitsu

まず紹介したいのは、Fujitsuのネットワーク仮想化製品です。拡張性や柔軟性の高いネットワークの構築と運用コストの削減を実現し、それを目的として掲げる会社です。

クラウド活用機会の増大やスマートデバイスの爆発的普及により、ネットワークを流れるデータ量が増大しました。なので、データセンターの大規模化、広域ネットワークの高速と大容量化が求められます。

また、続々と登場するサービスごとに、サービスの品質ごとに要件が異なるので、サービス要件やデータ特性に応じた処理がネットワークには求められます。

このFujitsuのVirtuoraという製品は５Gの仮想化されたネットワーク環境を最適に運用するためのソフトウェア製品なので、仮想化する際にはぜひ検討してみてください。

VMware NSX

次に紹介するのが、VMware社のNetwork and Security Virtualization（NSX)という製品です。この製品は物理ハードウェアからネットワークを切り離して仮想化します。

この技術のおかげで、多くのアプリケーションやネットワークおよびセキュリティソリューションを迅速に導入を可能にするのが特徴です。新時代のネットワーク仮想化ソリューションとも言えるでしょう。

またVMware NSXはネットワークを仮想化することで、完全な分散型の仮想化レイヤーで、これらを論理化オブジェクトとして使用することができます。

大規模・複雑化するデータセンターのネットワークを、柔軟かつ簡素化するソリューションがVMware NEXの特徴なので、物理ネットワークと組み合わせたい方はぜひ検討してください。

ジュニパー EXシリーズ

最後に紹介するのは、ジュニパーのEXシリーズのバーチャルチャーシというジュニパー社独自の仮想化ソリューションの事を言います。

バーチャルチャーシにより、従来必要だったアグリケーション層をカットすることで数十台から数百台のスイッチを削減が可能です。さらに管理機器を削減でき、運用の負荷も減らせます。

また、バーチャルチャーシは最大10台の機器を仮想的に1台の機器にする技術のことを言います。複数のスイッチを相互接続をして、１つのデバイスみたいに運用や管理が可能となりました。

最大10台分の必要な設定作業を1台分にすることができ、1台の機器から全ての運用機器のログを確認できるので、運用コスト削減に最適です。大きい会社であれば、ぜひおすすめします。

ネットワーク仮想化についてのまとめ

ここまで、ネットワークを仮想化することの解説をしてまいりました。しかし今回は初めて聞いたような内容ばかりで、まだ困惑してしまっている方もいらっしゃるでしょう。

けれども、仮想ネットワークのことを知ってくると、便利なことが増えて様々なコストを削減したり、運用コストが減らせるなど大きなメリットが手に入ります。

まだまだ詳しいことであったり、複雑な内容のことで説明しきれてないところはたくさんありますので、もっと知りたい方はいろいろ調べてみたり、試してみたりしてください。

今回の記事で仮想ネットワークの事を知った上で、良く勉強してより自分たちの仕事をよりスムーズなものにしましょう。