Azure ハイブリッド クラウド ネットワークで IP アドレスの重複を回避する方法
By Mirko Peters ·
オンプレミスのオフィス ネットワークを Azure 仮想ネットワークに接続する際に、適切な CIDR 設計によって深刻な IP アドレスの重複を防ぐ方法を解説します。
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オンプレミスの企業インフラをMicrosoft クラウドに接続する際、IP アドレス範囲の重複はハイブリッド接続を即座に使えなくする可能性があります。適切な CIDR ブロックの計画、慎重なサブネット設計、戦略的な範囲の割り当てによって、Azure 仮想ネットワークと社内拠点がルーティングの衝突なく通信できるようにします。
重要なポイント
- IP アドレスの重複は、オンプレミス ネットワークと Azure VNet が同じサブネット範囲を使用しているときに発生し、ルーティングを完全に壊します。
- 192.168.x.x や 10.x.x.x のようなプライベート IP 範囲は、VPN や ExpressRoute を確立する前に、両方の環境で慎重に調整する必要があります。
- クラウド インフラが拡張されたあとの大変な再番号付けプロジェクトを避けるには、最初に適切な CIDR ブロック サイズを選ぶことが重要です。
- Azure は、すべてのサブネットの先頭 4 つと最後の IP アドレスを予約するため、使用可能なホスト数は従来の計算より少なくなります。
- クラウドにおける論理的なネットワーク セグメンテーションは、物理的なオフィスのスイッチと同様に重要です。
ハイブリッド環境における IP 重複の危険性
従来のオフィスで自分のデスクに座ると、パソコンは、ローカル ルーターから割り当てられた明確に定義されたローカル ネットワーク ブロック内で動作しています。組織がハイブリッド クラウド アーキテクチャの採用を決めるまでは、すべてが単純に見えます。最初の Azure 仮想ネットワーク (VNet) を作成し、サイト間 VPN や ExpressRoute で物理的なデータセンターやオフィスに接続した瞬間、ミスの許されない高度なネットワーク領域に足を踏み入れることになります。
同じ IP 範囲で動作する 2 つのネットワークは、まったく同じ番地と番号を共有する、独立した 2 つの世帯のようなものです。ローカル サーバーから Azure リソース宛てにパケットが送出されると、ルーターはルーティング テーブルを参照して、宛先がどこにあるかを確認します。ローカル オフィス ネットワークと Azure VNet が、たとえば広く使われている 192.168.1.0/24 ブロックのような同じサブネット空間を占めている場合、ルーターにはローカル デバイスとクラウド リソースを区別する方法がありません。郵便配達員がどの扉をノックすればよいか分からず、通信は即座に途絶えます。
家庭用ルーターが企業の頭痛の種になる理由
ほとんどの家庭用ルーターや小規模オフィスの機器は、192.168.0.0/24 または 192.168.1.0/24 の範囲のアドレスを自動的に割り当てる、無難な既定値を備えて出荷されています。これらの既定値は日常的なユーザーからは見えないため、VPN クライアント経由でリモート ワーカーを接続したり、Azure への小規模な支店接続を構成したりする際に、管理者がこれを考慮し忘れることがよくあります。
リモート社員の自宅ルーターが 192.168.1.0/24 を使用していて、Azure 上のクラウド インフラも競合する範囲に展開されている場合、その社員は VPN トンネルでその隔たりを橋渡ししようとするたびに、企業のクラウド リソースに完全にアクセスできなくなります。この問題を避けるには、クラウド リソースを作成するずっと前に、丁寧な IP アドレス管理 (IPAM) を行う必要があります。
Azure VNet の CIDR ブロックを計画する
物理的な世界からクラウドへ移行すると、ネットワーク設計の責任は完全にお客様の側に移ります。自宅では、インターネットサービスプロバイダーや家庭用ルーターがIPアドレスの範囲を決めてくれます。Azureでは、その境界線を自分で定義し、その結果にも自分で向き合うことになります。
Azure環境を設計する際は、重複しない階層型のアドレス体系を計画する必要があります。具体的には、利用可能なプライベートアドレス空間(通常はRFC 1918のアドレスプールから取得します)を、次の用途ごとに明確に分けた専用のブロックに分割します。
- 本番ワークロードおよびコアアプリケーションサーバー
- ステージング、開発、テスト環境
- 管理基盤、ドメインコントローラー、ジャンプボックス
- 統合サービス、ゲートウェイ、セキュリティアプライアンス
IPアーキテクチャを有限のリソースとして扱うことで、将来の支店、買収した子会社のネットワーク、新しいクラウドリージョンを、業務に大きな影響を与えるような大規模な再番号付けプロジェクトを起こさずに統合できるようになります。
Azureならではの違い:サブネット計算の調整
Azureでサブネットのサイズを計算する場合、一般的なネットワークの計算方法に重要な修正が必要です。教科書的なサブネットでは、各ブロックから常に2つのアドレスが予約されます。最初のアドレスはネットワーク識別子として使われ、最後のアドレスはブロードキャストアドレスとして使われます。そのため、256個のアドレスを含む一般的な/24ブロックでは、利用可能なホストアドレスは254個になります。
ただし、Azure仮想ネットワーク内にサブネットを作成する場合、クラウドプラットフォームは、独自の内部インフラストラクチャとルーティングに必要なアドレスを追加で確保します。Azureは、すべてのサブネットで5つのIPアドレスを予約します。
- .0:ネットワークアドレス
.1:Azureがデフォルトゲートウェイ用に予約
.2および.3:Azure DNSのIPにマッピングするためにAzureが予約
.255:ブロードキャストアドレス
つまり、Azureの/24サブネットで利用できるアドレスは254個ではなく251個です。こうした予約済みアドレスを考慮しておくことで、スケールアウトするWebアプリ、コンテナークラスター、仮想マシンスケールセットをデプロイする際に、予期せぬ容量不足が起きるのを防げます。
まとめ
CIDR表記とサブネットの境界を理解することは、単なる資格試験のための理論ではありません。現代のハイブリッドクラウド環境を安定して稼働させるための基礎的なスキルです。アドレス空間を先回りして計画し、よくあるアドレス重複の落とし穴を避けることで、インフラストラクチャを目に見えないルーティング障害から守り、オンプレミスのオフィスとMicrosoft Azure間の通信を途切れなく維持できます。
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よくある質問
オンプレミスネットワークとAzure VNetで同じIP範囲を使用するとどうなりますか?
2つの環境間の通信は完全に停止します。ルーターはパケットの転送先として一意の宛先ネットワークに依存しているため、アドレス範囲が重複するとルーティングテーブルが混乱し、システムがデータをどちらの方向へ送ればよいかわからなくなります。
Azureは各サブネットでいくつのIPアドレスを予約しますか?
Azureは、すべてのサブネットで5つのIPアドレスを予約します。内訳は、ネットワークアドレス、デフォルトゲートウェイ、Azure内部DNSのマッピング用の2つのIPアドレス、そしてブロードキャストアドレスです。
後からAzure VNetのIPアドレス範囲を簡単に変更できますか?
いいえ。既存のAzure仮想ネットワークやサブネットのプライマリアドレス空間を変更するのは複雑で、多くの場合、リソースを削除して作り直す必要があります。そのため、事前にCIDRを計画しておくことが不可欠です。
Azureのハイブリッド環境では、どのプライベートIPアドレス範囲を使うべきですか?
RFC 1918の範囲(10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16)を使用できます。重要なのは、既存の本社オフィス、支店、パートナーネットワークと競合しない範囲を選ぶことです。