DevOpsにおけるネットワーキング：初心者ガイド

DevOps

こんにちは！私はロッキー、CodeLivlyの顔です。ここでは、テクノロジー、コード、革新に関するすべてを共有しています。今日は、DevOpsの世界に飛び込むすべての人にとって非常に重要なことについて話したいと思います。それはネットワーキングです。

ネットワーキングは最初は少し退屈に聞こえたり、過度に技術的に感じるかもしれませんが、実際にはDevOpsが意味するすべての基盤です：コラボレーション、自動化、そして効率性です。クラウドにアプリをデプロイしたり、パイプラインを自動化したり、プロダクションでの問題をトラブルシューティングしたりする場合でも、ネットワークの動作を理解することがワークフローを左右します。

この記事では、DevOpsのネットワーキングの基本をいくつかカバーします：なぜそれが非常に重要なのか、そしてそれを使ってプロセスをスムーズにする方法です。複雑なことはありません。DevOpsのネットワーキングの世界を乗り越えるための実用的なヒントをお届けします。始めましょう！

DevOpsにおけるネットワーキングの基本

さて、分解してみましょう：DevOpsの世界におけるネットワーキングとは何でしょうか？簡単に言えば、ネットワーキングはデバイス、システム、アプリケーションが相互にリンクし、スムーズにコミュニケーションし、協力することです。DevOpsにおいては、インフラストラクチャ、アプリ、ツールがすべてうまく連携し、スムーズに動作する必要があります。

基本的なネットワーキングの概念

基本的に、ネットワーキングはIPアドレス、DNS、ポート、プロトコルに関するものです。IPアドレスをシステムの住所、DNSを名前をその住所に変換する地図、ポートを特定のタイプのトラフィックのための特定のドアと考えてください。これらの基本により、アプリがデータベースやサーバーと通信できるようになります。

主要プロトコルとツール

DevOpsでは、Webトラフィック用のHTTP/HTTPS、サーバーへのセキュアなアクセスに使用されるSSH、ファイル転送用のFTP/SFTPなどのプロトコルについてよく耳にします。さらに、cURLやWiresharkなどのツール、あるいはクラウドプロバイダーのダッシュボードなども利用して、ネットワーク設定のトラブルシューティングや最適化を行うことができます。

ネットワークレイヤーとDevOpsにおける役割

ネットワーキングは、ケーキの層のように層に基づいています。各層は特定のタスクに責任を持ち、データの物理的な配信からアプリケーションが理解できる形式に変換するまでの役割を担っています。DevOpsにとって、最も関連性の高い2つのレイヤーは、データを必要な場所に届けることを確認するトランスポートレイヤーと、アプリケーションがそのデータとやり取りする方法を扱うアプリケーションレイヤーです。

基本を押さえることと、DevOps向けのネットワーキングを完璧にすることはまったく異なるものです。これらをしっかりと理解した後は、インフラストラクチャを自動化し、セキュリティを確保し、スケーリングすることがはるかに容易になります。

DevOpsにおけるネットワーキングの課題

DevOps周りのネットワーキングには全てが順調というわけではありません。高速な展開、分散システム、クラウドファースト戦略に向けたラッシュには、時には「ネットワーク」と呼ばれる部分がただの難しいパズルになることもあります。これからは、これらの問題領域のいくつかについて議論していきましょう。

1. 動的環境の管理

DevOpsでは、環境が頻繁に変化します−新しいコンテナが立ち上がり、サーバーが動的にスケールし、ワークロードがオンプレミスとクラウドの間を移動します。このようなペースの速い環境でネットワーク構成を追跡することは圧倒的に感じられるかもしれません。静的IPや手動のセットアップ？それは忘れてください。インフラストラクチャが迅速に変化するように、迅速に適応する自動化ツールとソリューションが必要です。

2. 拡張性と信頼性の確保

製品のローンチや重要なイベント中にトラフィックが急増すると、ネットワークは簡単に対応する必要があります。DevOpsチームは、一貫したパフォーマンスを維持しながら効果的にネットワークをスケーリングするのに苦労することがよくあります。負荷分散、自動スケーリング、およびKubernetesイングレスコントローラーなどのクラウドネイティブネットワーキングツールは、これらの状況で大いに役立ちます。

3. セキュリティリスクの対処

システムとアプリケーションがより相互接続されるにつれて、脆弱性も増しています。誤構成されたファイアウォール、露出したポート、またはセキュリティの脆弱なAPIは、ネットワークを攻撃にさらす可能性があります。DevOpsワークフローでは、セキュリティを万全に保ちつつ速度を確保することが絶え間ない板挟みの状態です。

4. モニタリングとトラブルシューティング

分散システムで何かがうまくいかなくなると、ルート原因を見つけることは難しいかもしれません。DNSの問題ですか？誤構成されたルートですか？それとも何か他の深刻な問題ですか？適切なモニタリングとログ記録ツールがないと、ネットワークの問題のトラブルシューティングには時間がかかる場合があります。

5. チーム間の協力

ネットワーキングはもはやITチームだけの責任ではありません。DevOpsでは、開発者、運用チーム、セキュリティチームがネットワーク関連のタスクで協力する必要があります。意思疎通の不足や共通の理解の欠如は遅延やミスを招く可能性があります。

これらの課題に果敢に取り組むには、適切なツール（自動化プラットフォームやモニタリングソリューションなど）と協力の強い文化の組み合わせが必要です。

CI/CDパイプラインにおけるネットワーキング

ネットワーキングは、連続的インテグレーションおよび連続的デプロイメント（CI/CD）パイプラインにおいて重要な役割を果たし、パイプラインに関わるすべてのシステムが効果的に通信できるようにする接着剤のような存在です。強固なネットワーキング基盤がなければ、CI/CDパイプラインは遅延やエラー、場合によっては完全な失敗に直面する可能性があります。この文脈でのネットワーキングの主要な側面について詳しく見ていきましょう。

1. CI/CDにおけるネットワーキングの役割

CI/CDパイプラインには、複数のツール、サーバー、環境が連携して作業し、しばしば分散システムを横断して動作します。例えば：

ソースコントロール。パイプラインはGitHubやGitLabなどのリポジトリへのアクセスが必要です。
ビルドサーバー。JenkinsやGitLab Runnerなどのツールは、コード、依存関係、テスト環境を取得するための接続が必要です。
デプロイメントターゲット。クラウドサーバー、コンテナレジストリ、またはオンプレミス環境であっても、信頼性の高いネットワーキングがスムーズなデプロイメントを保証します。

ネットワーキングは、コードの取得から最終製品の展開に至るまで、これらのコンポーネント間のシームレスな通信を保証します。

2. パイプラインにおけるネットワーク構成

誤った構成のネットワークは、CI/CDパイプラインの失敗を引き起こす可能性があります。一般的なタスクには以下が含まれます：

ファイアウォールとアクセス制御を設定して、認可されたトラフィックのみを許可すること
DNS設定を構成して、リクエストの適切なルーティングを確保すること
VPNまたはプライベートネットワークを整備して、オンプレミスリソースへの安全な接続を実現すること

DevOpsチームにとって、TerraformやAnsibleのようなインフラストラクチャとしてのコード（IaC）ツールを使用することで、これらの構成を効果的に自動化および管理できます。

3. ネットワーキングの自動化

自動化は、CI/CDパイプラインを迅速かつ信頼性の高いものに保つための鍵です。DevOpsチームは、KubernetesやDocker、またはクラウドネイティブなネットワーキング機能を活用して、以下を行うことがよくあります：

コンテナのためにIPを動的に割り当てること。
トラフィックを効率的に分配するためにロードバランサーを設定すること。
高需要のビルドや展開中にネットワークリソースを自動的にスケールすること。

4. 一般的なネットワークの問題を克服する

ネットワーク関連のボトルネックは、遅いDNS解決、不安定な接続、または誤ったファイアウォールルールによって発生する可能性があります。PrometheusやGrafanaのような監視ツールはネットワークパフォーマンスの追跡に役立ち、JenkinsやGitLabのようなツールからのログは問題が発生した場所を特定するのに役立ちます。

クラウドネイティブアプリケーションのためのネットワーキング

クラウドネイティブアプリケーションを構築および展開する際、ネットワーキングはシームレスな接続、拡張性、セキュリティを確保するための中核的な部分となります。これらのアプリケーションは分散システム、コンテナ、マイクロサービスに大きく依存しており、ネットワーキングはより動的で複雑な課題となります。簡単な言葉に分解してみましょう。

1. クラウド内のネットワーキング

クラウドネイティブアプリケーションは、AWS、Azure、Google Cloudなどの環境で実行されるよう設計されており、コンピューティング、ストレージ、ネットワーキングなどのリソースが非常に弾力的です。クラウド内のネットワーキングには次のようなものが含まれます：

仮想プライベートクラウド（VPC） – リソースが分離されたクラウド内のプライベートネットワーク
サブネット– ネットワークをより小さな管理可能なセクションに分割してトラフィックコントロールを向上させる
ロードバランサ– 複数のサーバーに着信トラフィックを分散させ、信頼性を確保する

クラウドプロバイダーはしばしば多くの作業を処理しますが、これらのツールの構成方法を理解することで、パフォーマンスとセキュリティを向上させることができます。

2. コンテナとネットワーキング

ほとんどのクラウドネイティブアプリケーションは、Kubernetesなどのツールによってオーケストレーションされるコンテナを使用しています。この環境でのネットワーキングには次のようなものが関与します：

サービスディスカバリ。マイクロサービスが互いを見つけて通信できるようにすること。
Kubernetesネットワーキング。ClusterIP、NodePort、Ingressなどの機能を使用してトラフィックフローを管理します。
コンテナネットワーキングインターフェース（CNI）。CalicoやFlannelなどのプラグインがコンテナ間のネットワーキングを処理します。

目標は、サービスが同じホストで実行されているか、複数のクラスタに分散されている場合でも、スムーズに相互作用できるようにすることです。

3. マルチクラウドおよびハイブリッドクラウドネットワーキングの処理

クラウドネイティブアプリケーションはしばしば複数のクラウドプロバイダにまたがるか、オンプレミスとクラウド環境を組み合わせます。これには、以下のような課題が伴います：

レイテンシ。データがクラウド間を迅速に移動することを確認します。
相互接続性。VPNやクラウド固有のサービス（例：AWS Transit Gatewayなど）を使用して環境をリンクします。
一貫性。構成とポリシーをプラットフォーム全体で統一したまま保つこと。

4. クラウドネイティブネットワーキングのセキュリティ

クラウドでのネットワーキングにはセキュリティに重点を置く必要があります。主なベストプラクティスには、以下が含まれます：

APIのセキュリティ。認可されたクライアントのみがサービスにアクセスできるようにします。
ゼロトラストアーキテクチャ。信頼する前にすべての接続を検証します。
ファイアウォールとセキュリティグループ。厳密な規則でのインバウンドおよびアウトバウンドトラフィックの制御。

クラウドネイティブアプリケーションのネットワーキングは複雑に感じるかもしれませんが、適切なツールとプラクティスを用いれば、管理がずっと簡単になります。しっかりとしたネットワーキング戦略は、アプリが速く、スケーラブルで、安全であることを保証し、現代のユーザーの要求に応える準備を整えます。

ネットワーキングの自動化とコードとしてのインフラストラクチャ（IaC）

急速に進化するDevOpsの世界では、手動のネットワーク構成はもはや通用しません。ここでネットワーキングの自動化とコードとしてのインフラストラクチャ（IaC）が重要な役割を果たします。これらのプラクティスによって、ネットワークインフラを効率的に自動化、管理、拡張でき、イノベーションにもっと時間を、トラブルシューティングには少ない時間を割けるようになります。

1. ネットワーキングの自動化とは？

ネットワーキングの自動化は、手動の介入なしにネットワークを管理するためにツールやスクリプトを使用することに関するものです。スイッチ、ファイアウォール、ルートを手動で構成する代わりに、自動化を使用すると、

ネットワークリソースの自動設定及び撤去が可能です
トラフィックの急増時にインフラをスケーリングするなど、リアルタイムでの変化に適応できます
ネットワークの誤設定の原因となる人為的エラーを減少させます

たとえば、AnsibleやChefのようなツールを使用すれば、ファイアウォールのデプロイ、DNSレコードの更新、VPNの構成などのタスクをわずか数行のコードで自動化できます。

2. コードとしてのインフラストラクチャ（IaC）とは？

IaCは、従来の手動プロセスの代わりにコードを使用してインフラストラクチャを定義および管理する方法です。ネットワーキングに適用すると、IaCは次のことを可能にします：

ネットワークを構成する再利用可能なスクリプトを書く（TerraformやCloudFormationを考えてみてください）
ネットワーク構成のバージョン管理を行い、何か問題が発生した場合に変更を元に戻せるようにします
環境（開発、テスト、本番）全体で同じ構成を適用することで一貫性を確保します

例えば、Terraformスクリプトを作成して仮想プライベートクラウド（VPC）を作成し、サブネットを定義し、ロードバランサーを接続することができます。すべてを一度に行うことができます。

3. ネットワーキングの自動化とIaCの利点

スピード。自動化されたセットアップは、手動プロセスと比較して何時間も節約できます。
スケーラビリティ。複数のクラウドプロバイダーにわたる複雑で分散したネットワークを簡単に扱えます。
一貫性。「私のマシンでは動く」という問題を標準構成で回避できます。
コラボレーション。IaCはバージョン管理システム（Gitなど）と統合され、チームがネットワーク変更で協力できるようになります。

4. ネットワーキングの自動化とIaCのベストプラクティス

構成を簡素化し再利用するためにモジュールコードを使用します。
本番環境にデプロイする前に、ステージング環境でIaCスクリプトをテストします。
チーム全員が何が起こっているかを理解できるようにスクリプトを文書化します。
シームレスな更新のためにIaCツールを継続的インテグレーション/継続的デプロイメント（CI/CD）パイプラインと組み合わせます。

ネットワークの監視とトラブルシューティング

DevOpsでは、ネットワークをスムーズに動作させることが重要です。ネットワークは、インフラストラクチャ、アプリケーション、ユーザー間のコミュニケーションのバックボーンとなります。

ネットワークの監視とトラブルシューティングを行うことで、問題が迅速に特定され解決され、パフォーマンスに影響を与える前に対処できます。ネットワークの健全性を維持する方法について詳しく見ていきましょう。

1. ネットワーク監視の重要性

ネットワークの監視は、パフォーマンスを追跡し潜在的な問題を見つけるのに役立ちます。これは、車のダッシュボードを持っているのと同じです。スピードや燃料、エンジンの状態を監視して、何かが故障する前に対処できるようにします。ネットワーク監視の主な側面には以下が含まれます：

帯域使用率。ネットワーク容量のどれだけが使用されているかをチェックします。
遅延。ポイント間のデータ転送の遅延を測定します。
パケットロス。データが目的地に到達しない場合、どれだけ失われたかを監視します。
稼働時間。ネットワークとサービスがユーザーに利用可能であることを確認します。

Prometheus、Nagios、またはAWS CloudWatchなどのクラウドネイティブの監視ソリューションなどのツールを使用すると、これらのメトリクスをリアルタイムで監視することが簡単になります。

2. 一般的なネットワークのトラブルシューティングシナリオ

問題が発生した場合、トラブルシューティングを行うことで原因を特定し修正できます。一般的な問題には以下が含まれます：

接続が遅い。帯域幅のボトルネックや遅延が原因であることがよくあります。
到達不能なサービス。DNS、ファイアウォール、またはルーティングの設定ミスによる可能性があります。
断続的な接続性。ハードウェアの故障や不安定なリンクから発生する可能性があります。

3. ネットワークの問題のトラブルシューティング手順

トラブルシューティング時は、構造化されたアプローチに従ってください：

問題の特定。問題が発生している場所を特定するために、データの監視やユーザーレポートから開始します。
原因の特定。ログの確認、接続性のテスト（たとえば ping や traceroute の使用）、ファイアウォールルールやDNS設定の確認を行います。
修正の適用。設定の調整、サービスの再起動、または不良ハードウェアの交換など、問題の解決に向けた手順を実行します。
修正の検証。問題が解決され、ネットワークのパフォーマンスが正常に戻ったことを確認します。

4. モニタリングとトラブルシューティングのための最良ツール

モニタリングやトラブルシューティングを効率的に行うためのさまざまなツールがあります：

Wireshark – ネットワークトラフィックを詳細に分析するためのツール
Ping/Traceroute – 接続性のテストやルーティングの問題の特定に使用
Grafana – ネットワークのパフォーマンスを視覚的に表示するダッシュボードの作成に使用
ELK Stack（Elasticsearch、Logstash、Kibana） – ネットワークログの集中化と分析に使用

DevOpsネットワーキングにおけるセキュリティ

DevOpsの世界では、スピードと機動性が重要な中で、ネットワークセキュリティは急速なデプロイと進化するインフラに追いつくという課題に直面しています。しかし、システムとアプリケーションがますます相互接続される中で、安全なネットワークの確保は譲れない要件です。ここでは、DevOpsのネットワーキングプラクティスにセキュリティを統合するための実用的な方法を探ります。

1. DevOpsにおけるネットワークセキュリティの必要性

DevOpsチームは、インフラがスケールアップまたはスケールダウンし、サービスが頻繁に更新されるダイナミックな環境を管理しています。これにより効率性は向上しますが、以下のような脆弱性の機会も生まれます：

露出したAPIとポート – 意図せず開かれることが多い
不安定な設定 – 強固なセキュリティ対策が欠如したデフォルト設定
攻撃対象の増加 – マイクロサービスや分散システムにより、攻撃者が標的にできるポイントが増える

強力なセキュリティフレームワークは、侵害、データ漏洩、ダウンタイムを防ぎ、システムを信頼できるものに保ちます。

2. DevOpsネットワーキングのための基本的なセキュリティプラクティス

ここでは、DevOpsのワークフローを遅延させることなくネットワークを保護するための重要な戦略を紹介します：

ファイアウォールとセキュリティグループを使用する。ネットワークトラフィックを制御するために、厳格なインバウンドおよびアウトバウンドルールを定義します。例えば、特定のIPアドレスやサービスのみがリソースにアクセスできるようにします。
データの転送中および静止中の暗号化。転送中のデータを保護するためにTLS/SSLのようなプロトコルを使用し、保存されたデータには強力な暗号化アルゴリズムを使用してください。
ゼロトラストアーキテクチャ。「決して信頼せず、常に確認する」というアプローチを採用しましょう。これは、ネットワーク内での接続でさえも、認証と承認が必要であることを意味します。
セキュアなAPIとマイクロサービス。エンドポイントを認証（例：OAuth）とレート制限で保護し、悪用を防ぎます。
自動化されたセキュリティスキャン。Aqua、Qualys、またはOpenSCAPのようなツールを使用して、ネットワーク構成や依存関係の脆弱性を検出します。

3. DevOpsネットワークを保護するためのツール

DevOpsネットワークのセキュリティを管理しやすくするツールはたくさんあります：

VPN。オンプレミスとクラウド環境間のセキュアな接続のために。
クラウドプロバイダーのセキュリティツール。AWSセキュリティグループ、Azure NSG、またはGoogle Cloudファイアウォールを使用してアクセス制御を管理します。
SIEMツール（セキュリティ情報およびイベント管理）。SplunkやELKスタックのようなツールは、ネットワーク活動の異常を監視し検出するのに役立ちます。

4. セキュリティと速度のバランス

DevOpsでは、デプロイメントを遅くすることなくセキュリティを維持することが課題です。このバランスを取るために：

CheckovやSnykのようなツールを使用してCI/CDパイプラインにセキュリティチェックを統合します。
チームに安全なコーディングと構成の実践についてトレーニングを行いましょう。
既知の脆弱性に先んじるために、システムを定期的に更新しパッチを適用してください。

結論

ネットワーキングは、スムーズなコミュニケーション、拡張性、および現代のアプリケーションのセキュリティにおいて、DevOpsのバックボーンです。DevOpsネットワーキングの熟達は、基本を理解し、課題に対処し、プロセスを自動化し、セキュリティを強化して堅牢なシステムを構築することができます。ベストプラクティスを組み込み、適切なツールを活用し、協力関係を育むことで、ネットワーキングをボトルネックからアドバンテージに変えることができます。

DevOpsはまだ進化中ですので、信頼性の高い高性能ソリューションを提供するために、ネットワーキングの変化する要求に積極的に適応することが重要です。

Source:
https://dzone.com/articles/networking-in-devops-your-beginner-guide