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ソフトウェア定義ネットワーク

ソフトウェア定義ネットワークとは

ソフトウェア定義ネットワーク（SDN）は、APIとソフトウェアベースのコントローラを使用して、ネットワーク・リソースを管理、自動化、プロビジョニング、プログラムし、ネットワーク制御と管理を向上させるネットワーク技術です。

ソフトウェア定義ネットワークとは

SDN は、ネットワーク・コントロール・プレーン（ネットワーク・トラフィックのルーティング先を決定する）をデータ・プレーン（ルーターなどのネットワーク・ハードウェアを介してデータを転送する）から抽象化し、ソフトウェア・ベースのコントローラを使用してネットワーク管理を一元化します。

その結果、ネットワーク管理者は、デバイス単位ではなく、中央サーバーを使用してネットワーク全体をプログラムおよび制御できるため、ネットワークをより柔軟に、より簡単に管理できます。

ソフトウェア定義ネットワークの仕組み

SDNアーキテクチャは、アプリケーション層、制御層、インフラ層の3つの重要な要素で構成されています。各レイヤーについて詳しく見ていきましょう。

アプリケーション・レイヤー

SDN アーキテクチャのアプリケーション・レイヤーには、ファイアウォール、ロード・バランサー、サイバーセキュリティ、その他のビジネス・アプリケーションなどのネットワーク関連アプリケーションが含まれます。これらのアプリケーションは、リソース要求と特定のネットワーク命令を SDN コントローラに伝達します。

制御層

制御層には、コントローラとアプリケーション層間の情報を中継するためにノースバウンド API を使用する集中型 SDN コントローラと、コントローラとインフラ層内の各物理ネットワークデバイス間の通信を可能にするサウスバウンド API が含まれています。

インフラ・レイヤー

このレイヤーは、スイッチ、アクセス・ポイント、ルーターなどの物理または仮想インフラで構成されます。このレイヤーのネットワーク・インフラは、SDN コントローラからデータ・パケットのルーティング方法に関する指示を受信します。

従来型とソフトウェア定義ネットワーク：違い

従来のネットワークでは、ルーターやスイッチなどの専用ハードウェアデバイスを使用してネットワークトラフィックを制御します。コントロール・プレーンとデータ・プレーンは緊密に結合され、同じプレーンにマウントされます。そのため、ネットワークのアップグレードや変更には時間がかかります。管理者は、デバイスごとに手動で変更を適用する必要があるためです。

SDN は、ソフトウェアと API を使用してネットワーク・トラフィックを制御し、抽象化されたコントロール・プレーンを介してネットワーク制御を完全に処理します。これにより、ネットワーク管理者は、ハードウェアを追加することなく、単一の中央インターフェースから設定、リソースのプロビジョニング、ネットワーク全体の管理を行うことができます。

インテントベースとソフトウェア定義ネットワーク：違い

インテントベース・ネットワーク（IBN）は、人工知能（AI）、機械学習（ML）、オーケストレーションを使用して、ネットワーク・ポリシーの作成、管理、実行を自動化するネットワーク管理アプローチです。

一方、SDN は、従来のハードウェアベースのネットワークから、ネットワークデバイスの動作をプログラムできるソフトウェア対応のネットワークに移行します。IBN は、AI と ML AI を使用して、ビジネス目的に基づいた自動化されたネットワーク・オーケストレーション・ソリューションを作成し、ビジネス目的に合ったデバイスとルートを決定することを目指しています。このようにして、IBN は SDN を組み込み、SDN を基盤として構築され、抽象化と自動化のさらなるレベルを追加します。

従来のネットワーキング、SDN、IBN：比較

	従来型ネットワーキング	ソフトウェア定義ネットワーク	インテントベース・ネットワーク
ネットワーク・インフラ	スイッチとルーターで構成される物理ハードウェア	仮想化コンポーネント	仮想化、SDNの原則とアーキテクチャを基盤として活用
シンプルに管理	各デバイスに対して手動設定を行う必要があります。	ネットワーク・リソースの管理、構成、プロビジョニングのための集中制御プレーン	AI、ML、ネットワーク・オーケストレーションによるビジネス・インテントに基づいた完全自律型ネットワークの構築を目指す
抽象化	同じハードウェア・デバイスに搭載された制御プレーンとデータ・プレーン	ソフトウェアを使用してデータプレーンから抽象化されたコントロールプレーン	管理コントロール・プレーンをより高いレベルで抽象化し、ビジネス中心に
プログラマビリティと自動化	スタティックで柔軟性がなく、プログラマビリティも不要	一元的にプログラム可能、ネットワーク要件の変化や保守タスクに容易に対応可能	AI と ML を使用して、ビジネス目標に基づいてネットワーク・コマンドやタスクをオーケストレーション
可視性	各デバイスは個別に構成・管理されており、可視性が欠如している	一元的な管理と構成	SDN コントローラによる一元管理と構成

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ソフトウェア定義ネットワークのメリット

SDN は、次のようなメリットを組織にもたらします。

一元管理

SDN の集中型コントローラにより、エンジニアや管理者は、個々のデバイスを構成することなく、ネットワークやポリシーを管理できます。管理者は、ネットワーク・リソースを割り当て、アクセス制御やセキュリティ・ポリシーなどのネットワーク全体のサービスを一元的に設定できます。

スケーラビリティの向上

SDN は、ネットワーク・リソースとトラフィック・フローをより制御し、変化するビジネス・ニーズに合わせてインフラと構成を調整できます。管理者は、物理インフラを変更することなく、SDNアーキテクチャ全体で仮想デバイスの追加や削除、構成の調整、トラフィックの迅速かつシームレスな制御を柔軟に行うことができます。

可視性の向上

SDN は、ネットワークをグローバルに可視化します。ネットワークに対する可視性を高め、ネットワーク・トラフィックを一元的に制御・監視できるため、管理者はネットワークを包括的に把握し、全体的なパフォーマンスを監視し、潜在的なセキュリティ脅威を特定できます。

効率性の向上

SDN はネットワークの複雑さを軽減し、ネットワーク管理のスピードと効率性を向上させます。管理者は、ネットワーク機能を迅速かつ容易に自動化し、イノベーションを加速するためのリソースを提供し、市場投入までの時間を短縮できます。ネットワーク・パフォーマンスをリアルタイムで可視化することで、ネットワーク・パフォーマンスを最適化し、効率性を高めることもできます。

コスト削減

SDN は仮想化リソースを使用しているため、コストのかかるハードウェアの購入やアップグレードに伴う設備投資（設備投資）が不要になります。仮想ネットワーク・コンポーネントを使用することで、保守、構成、アップグレードを行う物理デバイスがないため、運用コスト（OPEX）も削減され、総所有コスト（TCO）も削減されます。

ソフトウェア定義ネットワークの欠点

SDNにはいくつかの重要なメリットがありますが、考慮すべき欠点もあります。

コントローラの脆弱性

SDN が一元化された仮想コントローラを使用することで、ネットワークに単一障害点が生じる可能性があります。コントローラ・レベルで侵害が発生すると、他のネットワーク・インフラに伝播する可能性があります。このため、コントローラへのアクセスを監視し、コントローラの冗長性と自動フェイルオーバーを実装することが重要です。

レイテンシーの増加

組織が SDN アーキテクチャにリソースを追加すると、コントローラとデバイス間の相互作用の速度が低下する可能性があります。このような複雑さによりコントローラの過負荷が発生し、ネットワーク遅延が増大し、ネットワーク全体の信頼性が低下します。

デバイス・セキュリティ

SDN は、可視性を高め、ネットワーク全体のセキュリティを強化しますが、通常は物理的なルーター、スイッチ、ファイアウォールに付随するセキュリティメカニズムがありません。これにより、外部の脅威に対するネットワークの脆弱性が高まります。

SDNのユースケース

ここでは、SDN を使用してネットワークの課題を解決できる一般的なシナリオをいくつか紹介します。

新しい企業WAN

新しい広域ネットワーク（WAN）を実装する場合は、SDN 準拠のネットワーク機器の使用を検討してください。SDN を使用することで、複数のエンドユーザー・アプリケーションにおけるさまざまなタイプのトラフィック、QoS、VPN ルーティング要件をより適切に処理できます。

Google は、2012 年から WAN で SDN を使用してデータセンターを相互接続し、2018 年に Open Networking Foundation と協力して、SDN のオリジナル・プロトコルである OpenFlow に代わる 4 つの新しいインターフェースを開発しました。

既存のネットワークのアップグレード

物理ネットワークのインフラが時代遅れになるにつれ、SDN 準拠の製品を追加し、運用効率、ビジネス拡張、プログラマビリティ、サービス効率を向上させることを検討してください。

例えば、ネットワーク・ハードウェアをアップグレードする場合、SDN ソリューションは、ネットワーク管理を簡素化し、セキュリティを強化し、複数の建物と約2,000人のユーザー間でモノのインターネット（IOT）を容易にします。

スケーラブルなデータセンター

また、SDN は、データ・ストレージと消費をより効率的に管理するために、エンタープライズの拡張を支援します。これには、数時間で新しいデータセンターを展開し、数週間ではなく数分でネットワーク・リソースをプロビジョニングすることが含まれます。

ソフトウェア定義ネットワークに関するよくあるご質問

既存のネットワークに SDN をインストールできますか？

はい。SDN は、従来のネットワークと連携するオーケストレーション・プラットフォームを介して、従来のネットワークで使用できます。これは、SDN ドメインが従来のネットワークに流れることを可能にするゲートウェイ・デバイス、または OpenFlow と従来のネットワークの両方を処理し、ポートを 2 つのドメイン間で分割できるハイブリッド・スイッチングの使用が可能です。

SDN と SD-WAN は同じですか？

SDN は、エンタープライズ境界内のデータセンターやサービス・プロバイダのコア・ネットワークなど、ローカル・エリア・ネットワーク（LAN）内のネットワーク・インフラを抽象化することに主眼を置いています。あるいは、SD-WAN は、国やグローバルレベルでデータセンター、ブランチオフィス、リモートユーザーを接続するために、ソフトウェア定義のアプリケーションルーティングを広い地理的エリアにわたって提供します。

SDN は、今日のネットワークのニーズにどのように対応していますか？

SDN は、今日のネットワークにおける近代的なアプリケーションに必要ないくつかの機能をサポートしています。これには、分散した場所間でデータを移動する機能、プライベート・クラウドとパブリック・クラウドのインフラ間でワークロードを移動する機能、ネットワーク・リソースの迅速な追加または削除、エッジ・コンピューティングや IoT などの新興技術をサポートするスピードと柔軟性の提供が含まれます。