コンピューターネットワーキングの基礎を説明するリソースは数多くあります。ここではネットワーキング101の基本概念を簡単におさらいします。すでに基礎をご存じの方は、あなたが理解しているネットワーキング101の概念がなぜもはや通用しないのかを学ぶセクションまで読み進めてください。
コンピューターネットワークとは何か?
コンピューターネットワークは、複数のデバイス間の通信を可能にします。これらのデバイスには、あなたのスマートフォン、ラップトップ、オフィスのデータセンター、パブリッククラウドやプライベートクラウドでホストされているインスタンス、あるいは中央拠点にすべて接続されるIoT(Internet of Things)デバイスなどが含まれます。ネットワークには、通信を行うデバイス間で情報を中継するルーター、スイッチ、アクセスポイントなどのインフラストラクチャが含まれます。
コンピューターネットワークは地理的な位置によっても定義されます。以下は一般的なコンピューターネットワークの種類です。
- LAN(ローカルエリアネットワーク) - 建物や学校内のデバイスを接続します。LANは私有され、管理されています。
- WLAN(無線ローカルエリアネットワーク) - LANと同じですが、通信が無線で行われる点が異なります。
- WAN(ワイドエリアネットワーク) - 地域から地域、大陸から大陸といった広範囲にわたってデバイスやネットワークを接続します。
- MAN(メトロポリタンエリアネットワーク) - LANより広範囲でWANより小規模です。都市や自治体がMANを所有・管理するのが一般的です。
- PAN(パーソナルエリアネットワーク) - 一人のユーザーに使われるネットワークです。スマートフォンとコンピューターを接続するのが典型的な例です。
- SAN(ストレージエリアネットワーク) - ブロックレベルのストレージ(ネットワーク上またはクラウド上)へのアクセスを提供する専用ネットワークです。
- CAN(キャンパスエリアネットワーク) - コーポレートエリアネットワークとも呼ばれます。CANは大学、大学院、企業キャンパスなどの拠点に対応します。
- VPN(仮想プライベートネットワーク) - 2つのエンドポイント間の安全な接続です。VPNは暗号化されたチャネルを確立し、デバイス間の通信を安全に保ちます。
- ファイアウォール - ルールに基づいて着信・発信トラフィックを許可するか遮断するかを決定するネットワークセキュリティデバイスです。
コンピューターネットワーキングを語る上で知っておくべき一般的な用語とは?
- IPアドレス - IPアドレスは、ネットワークに接続されたすべてのデバイスに割り当てられる一意の番号です。このアドレスはデバイスのホストネットワークと位置を識別します。
- ノード - ノードとは、ネットワーク内でデータを受信、送信、作成、または保存できる接続ポイントのことです。各ノードにはIPアドレスなどの何らかの識別情報が必要です。例:コンピューター、プリンター、ルーター、スイッチ。
- ルーター - ルーターは、データパケットに含まれる情報をネットワーク間で送信するデバイスです。ルーターはデータトラフィックを分析し、情報が宛先に到達する最適な経路を判断します。
- スイッチ - スイッチは他のデバイスを接続し、ネットワーク内のノード間通信を管理します。スイッチは単一のネットワーク内のノード間で情報を送信します。
- ポート - ポートは、ネットワークデバイス間の特定の接続を識別します。ポートは番号によって識別されます。IPアドレスをアパートの建物の住所だとイメージすると、ポートは個々の部屋にあたります。コンピューターはポート番号を使って、どのアプリケーション、サービス、またはプロセスがデータを受け取るべきかを判断します。
レガシーなネットワーク通信
インターネット上でデータを共有するには、そのデータがパブリックIPアドレスとポートを介してアクセス可能である必要があります。www.google.comへのブラウザリクエストは、DNS(ドメインネームサーバー)に送られ、ドメイン名がIPアドレスに変換されます。Webトラフィックはデフォルトでポート80を使用します。あなたのリクエストは、ポート80のIPアドレスに送信されます。Googleはあなたのリクエストを受け取り、あなたが探しているウェブページのコンテンツを返します。
インターネットの誕生以来、情報のリクエストはこのように行われてきました。Googleのような公開向けのウェブサイトであれば、これで問題ありません。しかし企業は、プライベートなデータに対しても同じ通信モデルを利用せざるを得ませんでした。MITの研究チームがハーバード大学のデータベースにアクセスする必要があると想像してみてください。ハーバード大学は、(標準的なMySQL構成だと仮定すると)開かれたポート3306を持つパブリックIPアドレス上にそのデータベースを公開しなければなりません。
こうなると、インターネット上の誰もがそのIPアドレスとポートにアクセスし、データベースに接続できてしまいます。データベースにはアクセスを防ぐための追加の認証があるかもしれません。しかし、データベースをインターネット上に公開するというこの単純な行為が、攻撃対象領域を拡大させています。攻撃者は既存のCVE(Common Vulnerabilities and Exposures、共通脆弱性識別子)を悪用することができます。
進化したネットワーク通信
ネットワーキングの教科書には、以下の情報は載っていません。
デバイスをインターネットに公開することなく、Webアプリケーション、データベース、ファイルサーバーなど、あらゆるリソースをインターネット経由で共有できます。そのデバイスはパブリックIPアドレスを持たず、ルーターやファイアウォールでポートを開放する必要もありません。
しかし、それはどうすれば可能なのでしょうか?より深い技術的な議論については、私たちのホワイトペーパー「Advanced Networking for the Cloud Connected World」をお読みください。