ソフトウェア定義ネットワーキングは、ハードウェア機器からソフトウェアの活用へと移行し、ますます複雑化する今日のネットワークを効果的、効率的、柔軟に維持・保護する流れを示す。
企業は急速にデータをクラウドへ移行しており、ネットワークは多様かつ分散したデバイスエコシステムによって、これまで以上に複雑化している。これによりネットワークは脆弱になるだけでなく、管理も難しくなっている。
ソフトウェア定義ネットワーキング（SDN）によって、ネットワーク管理者は社内ネットワークをより綿密に監視できる。SDNはさらに、新たに登場したテクノロジーを補完・サポートし、5Gネットワークやセキュアアクセスサービスエッジ（SASE）などにも対応して、企業のコンピューティング環境を新しいテクノロジーに適応可能な状態に保つ。
SDN市場は今後も急速な成長を続けると予想されている。実際、2020年の市場規模である137億ドルから、2025年までに推定総額327億ドルへ成長すると予測されている。
SDNとは？
ソフトウェア定義ネットワーキングは、ネットワークエンジニアや管理者が、ソフトウェアアプリケーションを通じてネットワークとそのトラフィックを一元的に制御・プログラムできるネットワークアーキテクチャのアプローチである。SDNによって企業は適応性を維持でき、ネットワークエンジニアは必要に応じてネットワークサービスをデバイスに効率よくオーケストレーションできる。
SDNはSD-WANと似ているが、別のものである。SD-WANはSDNから生まれたもので、実際にSDNと同じ基本概念を適用し、ネットワークトラフィックを迅速かつ効率的に転送する。ただし、SDNの地理的な範囲は、より広い地域にまたがるSD-WANよりも小さい。両者のもう1つの大きな違いは、SDNをプログラムするのがユーザー（ネットワーク管理者）であるのに対し、SD-WANが提供するサービスをプロビジョニングして最適化するのはベンダーだという点である。
一見すると矛盾しているように聞こえるかもしれないが、SDNは企業が統合されたネットワークエコシステムを実現するのを助ける一方で、ネットワーク内の制御プレーンとデータプレーンを分離する。これにより、ソフトウェアはネットワークのエッジにおいても、デバイスやOSに依存せず独立して動作できる。ソフトウェアは、独自仕様のファームウェアに閉ざされているはずのネットワークスイッチやルーターからも引き続きアクセスできる。
SDNの種類
SDNには4つの異なる種類がある。
API：プログラミングインターフェースを通じて、制御層とインフラ層の間のデータフローを制御する。
オープン：オープンなプロトコルを使用して、仮想デバイスとハードウェアデバイスの間の通信をルーティングする。
オーバーレイ：ハードウェアエコシステム上に仮想レイヤーをマッピングし、デバイスとデータセンター間にセグメント化されたアクセスと帯域幅を提供する。
ハイブリッド：データトラフィックの種類に応じて最適なプロトコルを割り当て、従来型ネットワーキングとソフトウェア定義ネットワーキングを橋渡しする。
SDNを利用するのは誰か？
SDNの有用性は、企業の規模や種類によって異なる。
主に中小企業
SDNはより局所的な性質を持つため、主に中小企業がネットワーク制御を簡素化するために導入している。また、SDNの一元化された性質により、中小企業の運用コストも抑えられる。
しかし、Facebook、Google、Microsoftといった巨大企業や大学も、コスト削減に役立つオープンソース要素を理由にSDNを利用している。SDNはクラウドサービスプロバイダーが最適なサービスをエッジに提供するのを助ける。また大学では、キャンパス内のWi-Fiネットワークとイーサネットネットワーク全体で、自動化、サービス、セキュリティを一元管理するのにも役立つ。
フィンテック企業
テクノロジーおよび金融サービス分野で事業を展開する企業は、SDNのメリットを活用する傾向にある。
クラウドサービスプロバイダーなどのテクノロジー企業がSDNに魅力を感じる理由は、次のように数多くある。
- ネットワークのプロビジョニングを効率化する。
- ネットワークパフォーマンスを最適化する。
- 手作業を自動化し、顧客のオンボーディングを迅速化する。
- 新しいサービスを迅速に追加したり、既存サービスを拡張したりできる。
金融サービス業界の企業は、ネットワーク上の機密データを安全に保つためにSDNを利用している。SDNはファイアウォールの仮想レイヤーを提供し、ネットワーク上のデバイスを強化・保護する。さらにSDNによってユーザーは、資金移動、迅速な取引、その他の時間制約のある金融取引を行い、金融市場の急激な変化に迅速に対応できる。
産業・製造環境
製造施設は24時間365日稼働することが多く、ネットワークのレジリエンスと効率を維持するためにSDNが必要となる。分散型SDNを利用すれば、地理的に分散した製造施設を持つ企業も、製造プロセスの各部分を遠隔かつ効率的に制御できる。例えば、ある施設の照明を別の施設のロボットといった具合だ。
さらに、SDNは互いの機能を高め合う他のテクノロジーと組み合わせることもできる。例えば、SDNとネットワーク機能仮想化を組み合わせることで、一部の産業環境に求められるセキュリティ、パフォーマンス、信頼性の要件を満たせる。
SDNの構成要素と連携の仕組み
SDNは、アプリケーション層、制御層、インフラ層という3つの層で構成される。
アプリケーション層
アプリケーション層にはネットワークのアプリが存在する。アプリはネットワークの制御層にリクエストを送信する。SDNはAPIを使用し、アプリケーションが実行するコントローラーを介してアプリとやり取りし、管理する。
制御層
制御層（制御プレーンとも呼ばれる）にはコントローラーが含まれ、ネットワーク内のすべてのデバイス上のサービスを1つの中央拠点から実行する。そのため、この層はネットワークの「頭脳」と呼ばれることが多い。
制御層は、デバイス上で動作するアプリと、その基盤となるスイッチインフラの仲介役を果たす。リクエストをインフラ層へ送り、ルートを確立し、時間および周波数スロットを割り当てる。
SDNネットワークのアーキテクチャに応じて、コントローラーには集中型、分散型、ハイブリッド型の3種類がある。特定のコンピューティング環境に適したコントローラーは、システムの規模に加え、求められるセキュリティ、レジリエンス、拡張性のレベルによって決まる。分散型コントローラーは、セキュリティとシステムの複雑さのバランスに優れている。
インフラ層
インフラ層は、データプレーンまたはフォワーディングプレーンとも呼ばれ、ネットワークの基盤となる。データプレーンデバイスと呼ばれる物理デバイス、すなわちルーターやスイッチが含まれる。この層は基本的に、ネットワーク内およびネットワーク間のトラフィックを規制・分割する。
スイッチはネットワーク全体のトラフィックを変化させ、その時点で最も必要な場所へトラフィックを送り、どのように配信するかを決定する。制御（脳）から送られたメッセージに基づいて動く、身体の筋肉のようなものだ。インフラ層は、アプリが正しく動作するよう、さまざまな種類のデバイスやOSをサポートできなければならない。
SDNのメリットとデメリット
SDNのメリット
俊敏性
SDNは、例えばダウンタイムを短縮し、障害を防ぐためにトラフィックを再ルーティングするなど、今日の組織の変化するニーズに適応できる、より柔軟で拡張性の高いネットワークを実現する。
容易なプロビジョニング
SDNベンダーではなくネットワークエンジニアがSDNをプログラムするため、オンデマンドの構成、カスタマイズ、サービス拡張、サービス追加が可能になる。
自動化
SDNは、負荷分散や反復的な手作業に加え、アプリの自動デプロイ、更新、修正にも自動化を利用する。これにより最適なパフォーマンスを実現し、エンドユーザーの満足度を高められる。
シンプルさ
1つの共通インフラにサービスを統合することで、SDNはハードウェア、ソフトウェア、デバイスの管理を効率化し、管理者により大きなネットワーク制御と可視性をもたらす。
コスト
SDNは、ハードウェアを削減（ハイブリッド導入の場合）または排除（純粋なSDN導入の場合）することで、運用コストを削減する。
セキュリティ
SDNによる可視性と制御は、ネットワークエンジニアがネットワークを監視し、サイバー攻撃を防ぐためにネットワーク上の活動へ介入できるようにすることで、ネットワークセキュリティを高める。特に分散型およびハイブリッド型のSDNコントローラーは、ネットワークとそれぞれのトラフィックを分割し、機密性のレベルに応じて分類する。これにより、ハッキングが発生したネットワーク内に封じ込められ、他のネットワークセグメントへ拡散することもない。
SDNのデメリット
ネットワーク全体への攻撃に対する脆弱性
まず、一元的な制御は大きなメリットである一方、SDNのアキレス腱でもある。コントローラーはネットワークトラフィックを管理する中心点であるため、コントローラーへのサイバー攻撃だけでシステム全体を停止させられる。しかし、分散型またはハイブリッド型のコントローラーなら、広範囲に及ぶデータ損失やデータ侵害を軽減し、攻撃をネットワーク内のより局所的な範囲に限定できる。
複雑性への対応能力の限界
一元的な制御に関するもう1つの欠点は、複数のワークロードを同時に操作する際に、ネットワーク管理者がミスを犯す余地が生じることだ。ただし、新しいソリューションがこの欠点に対処している（下記の「トレンド」セクションを参照）。
非効率化の可能性
一元的な制御の最後のデメリットは、大規模ネットワーク上のトラフィック量がコントローラーに過大な負荷をかけ、ボトルネックや全体的な非効率につながる可能性があることだ。
関連記事：エンタープライズネットワーキングのセキュリティトレンド6選
SDNのトレンドと未来
SDNは、今日のエンタープライズネットワークに必要な他のテクノロジーを生み出し、支えてきたことから、今後も定着していくだろう。
SDNとコンテナ管理
コンテナ管理ソフトウェアなどのKubernetesは、ネットワーク管理者がネットワーク全体で複数の負荷を同時に管理するのを支援する。これによりネットワーク管理者は、包括的なビジネス目標の達成に役立つ、それぞれ固有の要件を持つアプリ、インフラ、サービスを構築・構成できる。
SDNと5G
SDNは、特にネットワーク機能仮想化（NFV）と組み合わせることで、5Gインフラの立ち上げ、稼働、最適化に必要なサポートを提供する。
SDNとSASE
セキュアアクセスサービスエッジ（SASE）は、WANやゼロトラストなど、SDNのセキュリティを高め、ネットワークのセキュリティ態勢を強化する包括的なセキュリティ機能群である。
セグメントルーティング
セグメントルーティング技術は、SDNから生まれた数多くの技術の1つである。セグメントルーティングは、ループ攻撃やDoS攻撃からネットワークを守るセキュリティ層を追加する。また、ソフトウェア定義境界と組み合わせることで、ネットワークへの接続を試みる信頼できるデバイスと悪意のあるデバイスを区別する。
ハードウェアではなくソフトウェアによってネットワークをプログラムするアプローチであるSDNは、企業のレジリエントで迅速に適応可能なネットワーク戦略の基盤となっている。SDNはさまざまな種類を含むように進化し、企業は規模を問わず、俊敏性、シンプルさ、5Gなどの新しいテクノロジーのサポートといったSDNのメリットを活用できるようになった。