エンタープライズアーキテクチャにおけるファブリックネットワーク

エンタープライズネットワークにおけるファブリックとは？

エンタープライズネットワークにおけるファブリックとは、相互接続されたノードを用いることで、拡張性、柔軟性、信頼性に優れたネットワーク設計を実現するアーキテクチャを指します。従来の階層型ネットワーク設計とは異なり、ファブリックトポロジーでは、動的なパス選択、管理の簡素化、構成の自動化が可能です。特に、複数のデバイスやサービス間の堅牢性とシームレスな通信が求められるデータセンター、キャンパスネットワーク、マルチサイトエンタープライズ環境に適しています。

ネットワークファブリックは、スイッチとルーターのグループを統合システムとして扱うことで、物理的な相互接続の複雑さを抽象化します。この抽象化により、ソフトウェア定義ネットワーク（SDN）の原理を用いた集中管理が可能になり、ネットワークのプロビジョニング、ポリシー適用、障害管理が容易になります。

ファブリックネットワークは、Ciscoのデジタルネットワークアーキテクチャ（DNA）、VMware NSX、AristaのCloudVision、標準ベースのCloSトポロジなど、さまざまな独自規格およびオープン規格を使用して実装できます。これらのソリューションは、従来の3層ネットワークモデルと比較して、高帯域幅、低レイテンシ、そしてEast-Westトラフィックの最適化を実現します。

ファブリック vs 従来型ネットワーク

• トポロジ： 従来型ネットワークは、コア層、ディストリビューション層、アクセス層を使用します。ファブリックは、ネットワークをフラット化するスパインリーフ型またはメッシュ型設計を採用しています。
• スケーラビリティ： ファブリックは水平方向の拡張を容易にしますが、従来型モデルでは拡張のために再設計が必要になることがよくあります。
• 自動化： ファブリックは、SDNコントローラーによる自動構成とプロビジョニングをサポートします。従来型モデルでは、多くの場合、手動による更新が必要になります。
• トラフィックフロー： ファブリックアーキテクチャは、現代のアプリケーションパターンでより一般的になっているEast-Westトラフィック向けに最適化されています。

企業がファブリックテクノロジーを採用する理由

デジタルトランスフォーメーションとクラウド導入の推進により、従来型ネットワークの有効性が問われています。企業は、以下の実現のためにファブリックテクノロジーへの依存度を高めています。

• 新規サービスの導入における俊敏性の向上。
• サイト間またはクラウド間のワークロードモビリティの最適化。
• パス冗長性によるフォールトトレランスの向上。
• SDNによる一元的な可視性とポリシー適用。

ファブリックアーキテクチャは、単一障害点を排除し、相互接続されたノードのメッシュを構築します。これにより、障害発生時にトラフィックが自動的に再ルーティングされるため、サービスの継続性が維持され、稼働時間が向上します。

ファブリック導入の種類

• データセンターファブリック： 拡張性に優れ、通常はスパインリーフ型トポロジを使用して設計され、大規模なサーバー間通信をサポートします。
• キャンパスファブリック： 企業環境向けに設計されており、直感的なネットワークセグメンテーションとユーザー/デバイスポリシーをキャンパス全体で提供します。
• 広域ファブリック： SD-WAN またはファブリック対応ルーターを使用して、地理的に分散した拠点にファブリックの原理を拡張します。

導入タイプに関係なく、ファブリックアーキテクチャはネットワーク運用の自動化、俊敏性、簡素化を促進します。

Fabric を用いたエンタープライズネットワークの構築方法

Fabric を用いたエンタープライズネットワークの構築には、統合されたシステムとして機能するように設計されたハードウェア、ソフトウェア、およびポリシーフレームワークを慎重に統合する必要があります。以下は、効率的でスケーラブルな Fabric ベースのネットワークを構築するための基本コンポーネントとその役割です。

1. スパイン/リーフトポロジ

ほとんどの Fabric デプロイメントでは、スパイン/リーフトポロジが採用されています。このアーキテクチャでは、以下の特徴を備えています。

• リーフノードは、サーバーやエンドポイントなどのエンドデバイスに接続するアクセススイッチとして機能します。
• スパインノードは、すべてのリーフスイッチを接続するコアスイッチとして機能し、すべてのリーフがネットワークコアに平等にアクセスできるようにします。

この設計により、任意の 2 つのエンドポイントが予測可能で一貫したホップ数で通信できるため、レイテンシとボトルネックが大幅に削減されます。

2.オーバーレイネットワーク

ファブリックアーキテクチャは、多くの場合、Virtual Extensible LAN (VXLAN) などのオーバーレイテクノロジーに依存します。オーバーレイネットワークは、物理インフラストラクチャ上で仮想ネットワークを実行できるようにすることで、物理トポロジを変更することなく、セグメンテーション、マルチテナント、ワークロードのモビリティを実現します。

例えば、VXLAN は、レイヤー 2 イーサネットフレームをレイヤー 3 UDP パケットにカプセル化することで抽象化レイヤーを追加します。これにより、VLAN を複数の物理的な場所にまたがって配置できるようになり、拡張性が向上します（最大 1,600 万セグメント）。

3. コントローラーとオーケストレーター

ネットワークファブリックは、集中管理されたコントローラーによって管理および自動化されます。これらのプラットフォームは、構成、ポリシー適用、テレメトリ、トラブルシューティングのためのインターフェースポイントを提供します。

例：

• Cisco DNA Center: AIを活用した分析、インテントベースネットワーキング、ポリシー管理を提供します。
• VMware NSX Manager: マルチクラウド環境向けに、セキュアな仮想ファブリックレイヤーを構築します。
• Juniper Apstra: インテントベースのセキュアネットワーキングを実現するクローズドループ自動化プラットフォームです。

これらのシステムは自動化をサポートし、ネットワークのアップグレード、デバイスのオンボーディング、動的セグメンテーション、SLA管理のプロセスを簡素化します。

4. セグメンテーションとポリシー

Fabricは、ネットワークトラフィックのマイクロセグメンテーションとマクロセグメンテーションを容易にします。グループベースポリシー (GBP) やソフトウェア定義アクセスなどのテクノロジーを活用することで、管理者は以下の情報に基づいてポリシーを適用できます。

• ユーザー ID
• デバイスタイプ
• アプリケーションの使用状況
• 位置情報

この機能により、攻撃対象領域が縮小され、コンプライアンスが確保され、企業の拠点全体のサイバーセキュリティが強化されます。

5. 耐障害性と冗長性

ファブリックアーキテクチャは、等コストマルチパス (ECMP) ルーティングを活用します。ECMP ルーティングは、複数のアクティブなデータパスを許可し、利用可能なネットワークリンク全体にトラフィック負荷を分散します。パスに障害が発生した場合、トラフィックは即座に再ルーティングされるため、ノードまたはリンクの障害に対して堅牢なシステムを構築できます。

6.可視性とテレメトリ

最新のファブリックネットワークには、フロー分析、パケットトレース、機械学習ベースの異常検出による可視性が組み込まれています。

この詳細な可視性により、ITチームはパフォーマンスをプロアクティブに監視し、ボトルネックをリアルタイムで特定し、ネットワークの健全性に関するサービスレベル契約（SLA）を適用できます。

制御プレーンレベルとデータプレーンレベルの両方で監視を統合することで、管理者はトラフィックパターンを解釈し、根本原因分析をより効率的に実行できます。

ファブリックネットワーキングの利点と将来のトレンド

ファブリックネットワーキングは、企業のネットワーク構築と管理方法を変革し、運用面とセキュリティ面で大きなメリットをもたらしました。 IT環境がより分散化され、動的になるにつれて、Fabricの重要性と実装はますます拡大していくでしょう。

運用上のメリット

• 管理の簡素化： 一元化されたオーケストレーションにより、ITチームは単一のインターフェースからネットワークの導入、構成、監視が可能になり、手作業によるエラーを削減し、運用を迅速化できます。
• 拡張性： Fabricアーキテクチャは水平方向の拡張をサポートし、アーキテクチャを再設計することなく、新しいデバイス、ロケーション、またはサービスオーバーレイをシームレスに追加できます。
• コスト効率： 自動化によって複雑さが軽減され、ダウンタイムが最小限に抑えられるため、組織は長期的に運用コストを削減できます。
• 迅速なトラブルシューティング： リアルタイム分析と自己修復機能により、問題をより迅速に解決し、重要なサービスの稼働時間を向上させることができます。

セキュリティ強化

Fabricアーキテクチャにはセキュリティが組み込まれています。以下の機能を通じて：

• ゼロトラスト適用： 検証済みのIDとコンテキストに基づいてネットワークアクセスが動的に許可され、不正なトラフィックはデフォルトでブロックされます。
• マイクロセグメンテーション： ネットワーク内における脅威の横方向の移動を制限し、侵害による潜在的な影響を軽減します。
• 暗号化トンネル： 多くの場合、Fabricオーバーレイ内のデータパスはエンドツーエンドで暗号化されており、共有インフラストラクチャ上で機密性の高いビジネストラフィックを保護します。

新興テクノロジーとの統合

Fabricのもう一つの強みは、新しいテクノロジーや進化するテクノロジーとの互換性です。統合対象領域は以下のとおりです。

• クラウド対応アーキテクチャ： Fabricはハイブリッドおよびマルチクラウド環境をシームレスにサポートし、ワークロードのポータビリティと一貫したポリシーを実現します。
• エッジコンピューティング： Fabricはエッジデバイスへの俊敏な接続を可能にし、ネットワークエッジにおけるリアルタイムアプリケーション、IoT、AIの活用を促進します。
• 5Gとプライベートワイヤレス： Fabricと5Gの統合により、キャンパス全体にわたるワイヤレス展開とモビリティサポートが強化されます。

将来の展望

企業ネットワークの分散化が進むにつれ、Fabricネットワーキングは新たなデジタルの優先事項を支える基盤となることが期待されます。今後の進化には以下が含まれる可能性があります。

• Fabric コントローラー内での AI を活用した意思決定の強化。
• ネットワークとセキュリティ ファブリック間の統合の強化。
• オープンソースでベンダー中立な Fabric 導入モデルの普及。

堅牢なアーキテクチャ、ポリシー主導のセグメンテーション、高可用性設計を備えた Fabric は、次世代のエンタープライズ ネットワーキングの基盤となり、自動化、持続可能性、サイバーセキュリティに関するイノベーションをサポートします。