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SDNと従来のネットワークの比較

2024/12/29に公開
network
CISSP
sdn
tech

前回までの内容

SDNの概念と原理
SDNアーキテクチャの構成要素
コントローラーの主要機能
SDNのセキュリティ上の利点と課題
SDNの実装と運用管理

アーキテクチャの違い

SDN（Software-Defined Networking）と従来のネットワークアーキテクチャには、根本的な違いがあります。
これらの違いを理解することは、ネットワーク設計や運用の観点から非常に重要です。

SDNと従来のネットワークのアーキテクチャの主な違い

制御プレーンとデータプレーンの分離

SDN：

  • 制御プレーンとデータプレーンが完全に分離されています。
  • 中央集中型のSDNコントローラーが制御プレーンを担当し、ネットワーク全体の動作を管理します。
  • ネットワークデバイス（スイッチ、ルーターなど）はデータプレーンの機能のみを持ち、パケットの転送を行います。

従来のネットワーク：

  • 各ネットワークデバイスが制御プレーンとデータプレーンの両方の機能を持っています。
  • 各デバイスが独自に経路計算やポリシー適用を行います。

具体例：
Cisco ACI（Application Centric Infrastructure）では、APIC（Application Policy Infrastructure Controller）が中央集中型のコントローラーとして機能し、ネットワーク全体のポリシーを管理します。
一方、従来のCisco IOSベースのネットワークでは、各ルーターが独自にルーティングテーブルを維持し、経路計算を行います。

プログラマビリティ

SDN：

  • ネットワークの動作をソフトウェアでプログラミングできます。
  • APIを通じてネットワーク機能を動的に制御できます。
  • 自動化とオーケストレーションが容易です。

従来のネットワーク：

  • 主にCLI（Command Line Interface）を通じて個別のデバイスを設定します。
  • 自動化は可能ですが、SDNほど柔軟ではありません。

具体例：
OpenDaylight SDNコントローラーでは、RESTful APIを使用してネットワークの動作をプログラミングできます。
例えば、新しいフロールールを動的に追加したり、トラフィックの経路を変更したりすることが可能です。
一方、従来のJuniper Networksのルーターでは、JUNOSのCLIを使用して個別に設定を行う必要があります。

ネットワークの抽象化

SDN：

  • ネットワークリソースを論理的に抽象化し、物理トポロジーから独立した仮想ネットワークを構築できます。
  • ネットワークスライシングやマルチテナント環境の実現が容易です。

従来のネットワーク：

  • 物理トポロジーに強く依存しています。
  • 仮想化技術（VLAN、VRFなど）はありますが、SDNほど柔軟ではありません。

具体例：
VMware NSXでは、物理ネットワークの上に完全に独立した仮想ネットワークを構築できます。
これにより、異なる顧客や部門ごとに独立したネットワーク環境を提供できます。
一方、従来のネットワークでは、VLANを使用して論理的な分離を行いますが、VLAN IDの制限（4096個）や物理トポロジーの制約があります。

集中管理vs分散管理

SDN：

  • 中央集中型の管理モデルを採用しています。
  • ネットワーク全体の状態を一元的に把握し、グローバルな最適化が可能です。

従来のネットワーク：

  • 分散型の管理モデルを採用しています。
  • 各デバイスが独立して動作し、局所的な最適化を行います。

具体例：
Google's B4 SDNネットワークでは、中央のSDNコントローラーがデータセンター間のトラフィックフローを全体的に最適化し、リンク使用率を90%以上に向上させています。
一方、従来のBGPベースのインターネットルーティングでは、各ASが独自に経路選択を行うため、グローバルな最適化が困難です。

ハードウェアとソフトウェアの関係

SDN：

  • ハードウェアとソフトウェアが分離されており、異なるベンダーのハードウェアを同じソフトウェアで制御できます。
  • 汎用ハードウェアの使用が可能で、ベンダーロックインを回避できます。

従来のネットワーク：

  • ハードウェアとソフトウェアが密接に結びついています。
  • 多くの場合、同一ベンダーのハードウェアとソフトウェアを使用する必要があります。

具体例：
Open Network Foundationが推進するOpenFlowプロトコルを使用すると、異なるベンダーのスイッチを同一のSDNコントローラーで制御できます。
例えば、HPE、Dell、Arista製のスイッチを、Ryu SDNコントローラーで一元管理することが可能です。
一方、従来のCisco Catalystスイッチは、Cisco IOSソフトウェアと密接に結びついており、他ベンダーのソフトウェアでの制御は困難です。

まとめ

これらのアーキテクチャの違いにより、SDNは従来のネットワークと比較して、より柔軟で動的なネットワーク管理を可能にします。
しかし、中央集中型の制御には単一障害点のリスクもあるため、適切な冗長性と障害対策が必要です。
ネットワーク設計者は、これらの違いを十分に理解した上で、要件に応じて適切なアーキテクチャを選択することが重要です。

管理と運用の違い

SDN（Software-Defined Networking）と従来のネットワークでは、管理と運用の面で大きな違いがあります。
これらの違いを理解することは、ネットワーク管理者やエンジニアにとって非常に重要です。

SDNと従来のネットワークの管理と運用の主な違い

設定管理

SDN：

  • 中央集中型の管理コンソールから一元的に設定を行います。
  • APIを通じてプログラマティックに設定変更が可能です。
  • テンプレートベースの設定が容易で、大規模な変更も迅速に行えます。

従来のネットワーク：

  • 各デバイスに個別にアクセスして設定を行う必要があります。
  • 主にCLI（Command Line Interface）を使用して設定します。
  • 大規模な変更には時間がかかり、ヒューマンエラーのリスクが高くなります。

具体例：
Cisco ACI（Application Centric Infrastructure）では、APIC（Application Policy Infrastructure Controller）を通じてネットワーク全体のポリシーを一元管理できます。
一方、従来のCisco IOSベースのネットワークでは、各ルーターやスイッチにSSHでアクセスし、個別に設定を行う必要があります。

モニタリングと可視化

SDN：

  • ネットワーク全体のリアルタイムな状態を一元的に可視化できます。
  • トラフィックフローの詳細な分析が可能です。
  • カスタマイズ可能なダッシュボードを通じて、必要な情報を容易に取得できます。

従来のネットワーク：

  • 各デバイスから個別に情報を収集する必要があります。
  • ネットワーク全体の状態を把握するのに時間がかかります。
  • 詳細なトラフィック分析には追加のツールが必要になることが多いです。

具体例：
Juniper Mist AIを使用したSDNでは、ネットワーク全体のパフォーマンス、ユーザーエクスペリエンス、セキュリティの状態をリアルタイムで可視化できます。
一方、従来のネットワークでは、SNMP（Simple Network Management Protocol）を使用して各デバイスから情報を収集し、NMS（Network Management System）で集約する必要があります。

トラブルシューティング

SDN：

  • 中央集中型の管理システムから迅速に問題を特定できます。
  • ネットワーク全体の状態を一元的に把握できるため、根本原因の分析が容易です。
  • 自動化されたトラブルシューティングツールを活用できます。

従来のネットワーク：

  • 問題の切り分けに時間がかかることがあります。
  • 各デバイスのログを個別に確認する必要があります。
  • 複雑な問題の解決には、高度なスキルと経験が必要です。

具体例：
VMware NSXでは、中央のダッシュボードからネットワークの問題を迅速に特定し、仮想マシン間の通信問題をトレースできます。
一方、従来のVLANベースのネットワークでは、複数のスイッチのログを確認し、VLANの設定ミスや、スパニングツリープロトコルの問題を手動で特定する必要があります。

セキュリティ管理

SDN：

  • セキュリティポリシーを一元的に管理し、ネットワーク全体に即時適用できます。
  • マイクロセグメンテーションなど、高度なセキュリティ機能を容易に実装できます。
  • 動的なセキュリティ対応が可能です（例：脅威検知時の自動隔離）。

従来のネットワーク：

  • セキュリティポリシーを各デバイスに個別に適用する必要があります。
  • きめ細かいセグメンテーションの実装が複雑になりがちです。
  • セキュリティ対応に時間がかかることがあります。

具体例：
Palo Alto Networks PrismaSDWANでは、中央のコンソールから全拠点のセキュリティポリシーを一元管理し、脅威検知時に自動的にトラフィックを隔離できます。
一方、従来のファイアウォールベースのセキュリティでは、各拠点のファイアウォールに個別にポリシーを適用し、脅威検知時には手動で対応する必要があります。

変更管理とバージョン管理

SDN：

  • ネットワーク設定の変更履歴を一元管理できます。
  • ロールバックが容易で、以前の状態に迅速に戻すことができます。
  • テスト環境でのシミュレーションが容易です。

従来のネットワーク：

  • 各デバイスの設定変更を個別に管理する必要があります。
  • ロールバックは複雑で時間がかかることがあります。
  • 大規模な変更のテストが困難です。

具体例：
Cisco DNA Centerでは、ネットワーク全体の設定変更履歴を管理し、問題が発生した場合に特定の時点の状態に簡単にロールバックできます。
一方、従来のネットワークでは、各デバイスのバックアップ設定を個別に管理し、問題発生時には手動で設定を戻す必要があります。

スケーラビリティと拡張性

SDN：

  • ネットワークの拡張が容易で、新しいデバイスやサービスを迅速に追加できます。
  • ソフトウェア定義により、新機能の追加が柔軟です。
  • クラウドとの統合が容易です。

従来のネットワーク：

  • ネットワークの拡張には物理的な作業が多く必要です。
  • 新機能の追加にはハードウェアのアップグレードが必要になることがあります。
  • クラウド統合には追加の設定や機器が必要になることがあります。

具体例：
Nuage NetworksのSDNソリューションでは、クラウドベースのコントローラーを使用して、オンプレミスのデータセンターからパブリッククラウドまでシームレスにネットワークを拡張できます。
一方、従来のMPLSベースのWANでは、新しい拠点を追加する際に、物理的な回線の敷設や複雑なルーティング設定が必要になります。

まとめ

これらの管理と運用の違いにより、SDNは従来のネットワークと比較して、より効率的で柔軟なネットワーク管理を実現します。
しかし、SDNの導入には新しいスキルセットや管理アプローチが必要となるため、適切なトレーニングと移行計画が重要です。
ネットワーク管理者は、これらの違いを十分に理解した上で、組織のニーズに最適な管理・運用方法を選択することが求められます。

スケーラビリティとフレキシビリティ

SDN（Software-Defined Networking）と従来のネットワークでは、スケーラビリティとフレキシビリティの面で大きな違いがあります。
これらの特性は、現代のネットワーク環境において非常に重要であり、ビジネスニーズの変化に迅速に対応する能力を左右します。

SDNと従来のネットワークにおけるスケーラビリティとフレキシビリティの違い

  1. スケーラビリティ

SDN：

  • ソフトウェア制御により、ネットワークの拡張が容易です。
  • 中央集中型の管理により、大規模なネットワークでも効率的に管理できます。
  • 仮想化技術を活用し、物理的な制約を超えてネットワークを拡張できます。

従来のネットワーク：

  • 物理的な機器の追加が必要で、拡張に時間とコストがかかります。
  • 大規模なネットワークの管理が複雑になりがちです。
  • 物理的な制約（ポート数、スイッチ容量など）によってスケーラビリティが制限されます。

具体例：
Cisco ACI（Application Centric Infrastructure）を使用したSDNでは、数千のエンドポイントを持つ大規模データセンターを単一のファブリックとして管理できます。
新しいサーバーやアプリケーションの追加も、ポリシーベースで迅速に行えます。
一方、従来のVLANベースのネットワークでは、VLANの数に制限（4096個）があり、大規模な環境では複雑な設計と管理が必要になります。

  1. フレキシビリティ

SDN：

  • プログラマブルなインターフェースにより、ネットワーク構成を動的に変更できます。
  • 新しいサービスや機能を迅速に導入できます。
  • マルチベンダー環境での統合が容易です。

従来のネットワーク：

  • 構成変更には多くの手動操作が必要で、時間がかかります。
  • 新機能の導入にはハードウェアのアップグレードが必要になることがあります。
  • ベンダーロックインの問題があり、異なるベンダーの機器の統合が難しいことがあります。

具体例：
VMware NSX-Tを使用したSDN環境では、マイクロセグメンテーションを利用して、アプリケーションごとにセキュリティポリシーを動的に適用できます。
新しいアプリケーションの追加や、既存のポリシーの変更も、APIを通じて迅速に行えます。
一方、従来のファイアウォールベースのセグメンテーションでは、新しいアプリケーションごとにルールを手動で追加する必要があり、変更に時間がかかります。

  1. クラウド統合

SDN：

  • パブリッククラウドとプライベートクラウドのシームレスな統合が可能です。
  • ハイブリッドクラウド環境での一貫したポリシー適用が容易です。
  • クラウドネイティブアプリケーションとの親和性が高いです。

従来のネットワーク：

  • クラウド環境との統合には追加の機器やソフトウェアが必要になることがあります。
  • ハイブリッド環境での一貫したポリシー管理が難しいです。
  • クラウドネイティブアプリケーションとの統合に制限があることがあります。

具体例：
Juniper Contrailを使用したSDN環境では、オンプレミスのデータセンターからAWSやAzureなどのパブリッククラウドまで、一貫したネットワークポリシーを適用できます。
これにより、ワークロードの移動やマルチクラウド展開が容易になります。
一方、従来のMPLSベースのWANでは、クラウドサービスとの接続に専用の回線やVPNが必要で、柔軟性に欠けます。

  1. サービスチェイニング

SDN：

  • 仮想ネットワーク機能（VNF）を使用して、動的にサービスチェーンを構築できます。
  • トラフィックフローに基づいて、必要なサービス（ファイアウォール、ロードバランサーなど）を自動的に適用できます。
  • サービスの追加や変更が容易です。

従来のネットワーク：

  • サービスチェイニングには物理的な機器の配置や配線の変更が必要になることがあります。
  • 固定的なサービス構成になりがちで、変更に時間とコストがかかります。
  • トラフィックフローに応じた動的なサービス適用が難しいです。

具体例：
Cisco NSO（Network Services Orchestrator）を使用したSDN環境では、顧客ごとに異なるサービスチェーン（例：DPI → ファイアウォール → ロードバランサー）を動的に構築し、必要に応じて即座に変更できます。
一方、従来のネットワークでは、このような柔軟なサービスチェイニングを実現するには、物理的な機器の再配置や複雑なVLAN設定が必要になります。

  1. ネットワークスライシング

SDN：

  • 単一の物理インフラストラクチャ上に複数の論理ネットワーク（スライス）を作成できます。
  • 各スライスに異なるサービス品質（QoS）やセキュリティポリシーを適用できます。
  • 5Gネットワークなど、次世代通信インフラストラクチャの要件に対応できます。

従来のネットワーク：

  • ネットワークの分離には主にVLANやVRFを使用しますが、柔軟性に制限があります。
  • きめ細かいリソース割り当てやポリシー適用が難しいです。
  • 新しい通信技術の要件に対応するには、大規模な設備投資が必要になることがあります。

具体例：
Ericsson Dynamic Network Slicingソリューションを使用したSDN環境では、5Gネットワーク上で、低遅延が要求されるアプリケーション（自動運転など）、高帯域幅が必要なアプリケーション（4K動画ストリーミングなど）、大量のIoTデバイス接続など、異なる要件を持つサービスごとに最適化されたネットワークスライスを動的に作成・管理できます。
一方、従来の4Gネットワークでは、このような細かいリソース分離と最適化は困難です。

まとめ

これらのスケーラビリティとフレキシビリティの違いにより、SDNは急速に変化するビジネス要件やテクノロジーの進化に対して、より適応力の高いネットワークインフラストラクチャを提供します。
ただし、SDNの導入には適切な計画と専門知識が必要であり、組織の規模やニーズに応じて、従来のネットワークとSDNのハイブリッドアプローチを採用することも検討すべきです。
ネットワーク管理者は、これらの特性を十分に理解し、組織の長期的な目標に合わせて適切なネットワークアーキテクチャを選択することが重要です。

コストと効率性の比較

SDN（Software-Defined Networking）と従来のネットワークを比較する際、コストと効率性は重要な考慮事項です。
これらの要素は、組織がネットワークインフラストラクチャの選択や移行を検討する際の主要な判断基準となります。

SDNと従来のネットワークにおけるコストと効率性の比較

初期投資コスト

SDN：

  • 専用のSDNコントローラーやソフトウェアライセンスの購入が必要です。
  • 既存のネットワーク機器をSDN対応に更新する必要がある場合があります。
  • 初期投資が高くなる可能性がありますが、長期的にはコスト削減につながることがあります。

従来のネットワーク：

  • 既存の機器やインフラストラクチャを継続して使用できる場合が多いです。
  • 新規導入の場合、個別の機器ごとにライセンスや設定が必要になることがあります。

具体例：
大規模企業がCisco ACI（Application Centric Infrastructure）を導入する場合、SDNコントローラー、ソフトウェアライセンス、対応スイッチなどの初期投資が必要になります。
一方、従来のCisco Catalystスイッチを使用したネットワークでは、既存の機器を継続利用できるため、初期投資を抑えられる可能性があります。

運用コスト

SDN：

  • 中央集中型の管理により、運用効率が向上し、人件費を削減できる可能性があります。
  • 自動化とプログラマビリティにより、日常的な運用タスクが簡素化されます。
  • ソフトウェアアップデートによる機能拡張が容易で、ハードウェア更新の頻度を減らせる可能性があります。

従来のネットワーク：

  • 個別の機器ごとに管理が必要で、運用コストが高くなる傾向があります。
  • 設定変更やトラブルシューティングに時間がかかり、人的リソースを多く必要とします。
  • 新機能の追加にはハードウェアの更新が必要になることが多く、コストがかかります。

具体例：
VMware NSX-Tを使用したSDN環境では、セキュリティポリシーの一括適用や、ネットワーク構成の自動化により、日常的な運用タスクが大幅に削減されます。
例えば、1000台のサーバーにセキュリティポリシーを適用する場合、従来のネットワークでは数日かかる作業が、SDNでは数分で完了する可能性があります。

スケーリングコスト

SDN：

  • ソフトウェア制御により、ネットワークの拡張が容易で、コストを抑えられます。
  • 仮想ネットワーク機能（VNF）を活用することで、物理機器の追加を最小限に抑えられます。
  • クラウドリソースとの統合が容易で、必要に応じて柔軟にリソースを拡張できます。

従来のネットワーク：

  • ネットワークの拡張には物理機器の追加が必要で、コストが高くなる傾向があります。
  • スケーリングの際に、複雑な設定変更や追加作業が必要になることがあります。
  • クラウドリソースとの統合に追加のハードウェアやソフトウェアが必要になることがあります。

具体例：
OpenDaylight SDNコントローラーを使用した環境では、新しいブランチオフィスの追加が必要になった場合、中央のコントローラーから設定を自動的にプッシュできます。
一方、従来のネットワークでは、各ブランチオフィスに専門の技術者を派遣して個別に設定を行う必要があり、時間とコストがかかります。

エネルギー効率

SDN：

  • トラフィックの最適化や動的なリソース割り当てにより、エネルギー効率が向上します。
  • 使用していないネットワークリソースの電源を自動的にオフにするなど、省エネ機能を実装しやすいです。
  • 仮想化技術の活用により、物理機器の数を削減し、消費電力を抑えられる可能性があります。

従来のネットワーク：

  • 固定的なネットワーク構成のため、トラフィック量に関わらず常時稼働が必要な機器が多くなります。
  • エネルギー効率の最適化が難しく、不要な電力消費が発生しやすいです。

具体例：
Google's B4 SDNネットワークでは、トラフィックエンジニアリングを活用して、データセンター間のトラフィックを最適化し、リンク使用率を平均40%から近100%に向上させました。
これにより、必要なネットワーク容量と関連する電力消費を大幅に削減しています。

総所有コスト（TCO）

SDN：

  • 初期投資は高くなる可能性がありますが、長期的には運用コストの削減や効率性の向上により、TCOが低くなる傾向があります。
  • 新技術やサービスの迅速な導入が可能で、ビジネス価値の創出につながります。
  • マルチベンダー環境での統合が容易で、ベンダーロックインのリスクを軽減できます。

従来のネットワーク：

  • 初期投資は低くなる可能性がありますが、長期的には運用コストや機器更新コストが高くなる傾向があります。
  • 新技術の導入に時間とコストがかかり、ビジネス機会の損失につながる可能性があります。
  • ベンダーロックインのリスクが高く、長期的なコスト増加につながる可能性があります。

具体例：
大手金融機関がJuniper Contrailを使用したSDNを導入した事例では、初期投資は従来のネットワークよりも20%高くなりましたが、3年間の運用後、総所有コスト（TCO）が30%削減されました。
これは、運用効率の向上、自動化による人的エラーの減少、迅速なサービス展開による収益増加などの要因によるものです。

まとめ

結論として、SDNは初期投資が高くなる可能性がありますが、長期的には運用効率の向上、スケーラビリティ、エネルギー効率の改善などにより、コスト削減と効率性の向上をもたらす可能性が高いです。
ただし、組織の規模、既存のインフラストラクチャ、ビジネス要件などによって、SDNの導入による利点は異なります。
したがって、ネットワーク管理者は、自組織の特性を十分に考慮し、詳細なコスト分析と長期的な戦略に基づいて、SDNと従来のネットワークの選択を行う必要があります。

Discussion