はじめに

この記事では、Google Cloudのネットワークサービスについて解説します。VPCの基本から、ファイアウォール、ロードバランシング、CDNまで詳しく見ていきましょう。

Google Cloudのネットワーク

Google Cloudは、Googleが長年培ってきたグローバルネットワーク技術を基盤としています。このネットワークは安全で高速な通信を実現しているんです。

主な特徴

Google Cloudのネットワークには以下の特徴があります。

特徴	説明
グローバルネットワーク	Googleが運用するプライベート光ファイバー網
エッジロケーション	世界200以上のエッジPoP（接続拠点）を展開
自動暗号化	VPC内の通信は自動的に暗号化される
ソフトウェア定義	Andromeda仮想ネットワーク基盤で柔軟に制御
グローバルロードバランシング	単一IPで世界中にトラフィックを分散できる

ネットワークティア

ネットワーク品質と料金のバランスを選択できます。

ティア	説明	特徴
プレミアム	Googleのプライベートネットワークを使用	低遅延、高品質だが料金は高め
スタンダード	公衆インターネット経由	低コストだが遅延が大きい

ネットワークサービス一覧

Google Cloudが提供する主なネットワークサービスをカテゴリ別に整理しました。

カテゴリ	サービス
仮想ネットワーク	VPC、サブネット、ルート
接続	Cloud VPN、Cloud Interconnect、Partner Interconnect
ロードバランシング	Cloud Load Balancing
コンテンツ配信	Cloud CDN
DNS	Cloud DNS
セキュリティ	Cloud Armor、ファイアウォール
サービスネットワーキング	Private Service Connect

VPC（Virtual Private Cloud）

VPCは、Google Cloud内で分離された仮想ネットワーク環境を提供するサービスです。オンプレミスのネットワークをクラウド上に再現できるイメージですね。

VPCの特徴

VPCには他のクラウドサービスとは異なる特徴があります。

特徴	説明
グローバルリソース	単一のVPCが複数リージョンにまたがって存在できる
自動サブネット	リージョンごとにサブネットを自動作成可能
プライベート通信	VPC内の通信は外部インターネットを経由しない
ファイアウォール	柔軟なトラフィック制御が可能
ピアリング	複数のVPC間を接続できる

VPCのコンポーネント

VPCは以下のコンポーネントで構成されています。

コンポーネント	説明
サブネット	リージョン内のIPアドレス範囲を定義
ルート	トラフィックの経路を決定
ファイアウォールルール	トラフィックの許可/拒否を制御
IPアドレス	内部IP、外部IPを管理
VPNゲートウェイ	VPN接続用のゲートウェイ

デフォルトネットワークについて

新規プロジェクトを作成すると、デフォルトVPCが自動的に作成されます。これはすぐに使い始められて便利なのですが、本番環境での使用は推奨されません。

デフォルトVPCには以下のファイアウォールルールが設定されています。

ルール名	説明
default-allow-internal	VPC内の全通信を許可
default-allow-ssh	SSH接続を許可
default-allow-rdp	RDP接続を許可
default-allow-icmp	ping通信を許可

デフォルトネットワークを避けるべき理由

本番環境では以下の理由から、カスタムVPCの使用を推奨します。

セキュリティ面での懸念：デフォルトルールが緩い設定になっており、最小権限の原則に反する
カスタマイズ性の低さ：IPアドレス範囲を選択できず、ネットワーク設計の自由度が低い
オンプレミス連携の困難さ：既存のネットワークとの統合が難しい

デフォルトネットワークは削除することもできます。

サブネットの仕組み

サブネットは、VPC内でリージョンごとに定義されるIPアドレス範囲です。オンプレミスのネットワークセグメントと似た概念ですね。

サブネットの特徴

Google Cloudのサブネットには独特の特徴があります。

特徴	説明
リージョナルリソース	サブネットは特定のリージョンに属する
ゾーンをまたぐ	同一リージョン内の全ゾーンで使用可能
拡張可能	IPアドレス範囲の拡張が可能（縮小は不可）
プライベートIPアクセス	外部IPなしでGoogle APIにアクセスできる

IPアドレスの予約

各サブネットでは、いくつかのIPアドレスが予約されています。例えば、10.0.0.0/24のサブネットの場合、実際に使えるのは10.0.0.2から10.0.0.253までの252個です。

アドレス	用途
最初のアドレス	ネットワークアドレス
2番目のアドレス	サブネットゲートウェイ
最後から2番目	将来の利用のために予約
最後のアドレス	ブロードキャストアドレス

自動モードとカスタムモード

VPCネットワークには2つのサブネット作成モードがあります。

自動モード

各リージョンにサブネットが自動的に作成されるモードです。簡単に使い始められますが、IP範囲を選べないため柔軟性が低くなります。

特徴	説明
自動作成	各リージョンにサブネットが自動作成される
IP範囲	10.128.0.0/9の中から自動割り当て
簡単	初期設定なしですぐに使用可能
柔軟性	低い（IP範囲を選べない）

カスタムモード

サブネットを明示的に作成するモードです。本番環境ではこちらを推奨します。

特徴	説明
手動作成	サブネットを明示的に作成する必要がある
IP範囲	任意のプライベートIP範囲を使用可能
柔軟性	高い（完全にカスタマイズ可能）
推奨	本番環境での使用に推奨

モードの比較と推奨事項

項目	自動モード	カスタムモード
サブネット作成	自動	手動
IP範囲選択	不可	可能
本番環境	非推奨	推奨
オンプレ連携	困難	容易
セキュリティ設計	限定的	柔軟

本番環境では以下の理由からカスタムモードを推奨します。

IP範囲を完全に制御できる
オンプレミス環境との統合が容易
セキュリティ設計の柔軟性が高い
ネットワーク分離を実現しやすい

なお、自動モードからカスタムモードへの変換は可能ですが、逆はできません。

ファイアウォール

VPCファイアウォールは、VPC内のトラフィックを制御するステートフルファイアウォールです。ステートフルとは、接続の状態を記憶しているという意味で、一度許可された接続の戻りトラフィックは自動的に許可されます。

ファイアウォールルールの構成要素

ファイアウォールルールは以下の要素で構成されます。

要素	説明
方向	上り（ingress）または下り（egress）
アクション	許可（allow）または拒否（deny）
プロトコル/ポート	TCP/UDP/ICMPなどとポート番号
ターゲット	適用先のリソースを指定
ソース/宛先	通信元/先のIPアドレスまたはタグ
優先度	0-65535（低い値が優先される）

ネットワークタグとサービスアカウント

ファイアウォールルールの適用先を柔軟に指定できます。

方法	説明
全インスタンス	VPC内のすべてのVMに適用
ネットワークタグ	タグが付いたVMのみに適用
サービスアカウント	指定サービスアカウントのVMに適用

暗黙のルール

VPCには暗黙的に以下のルールが適用されています。明示的に作成したルールより優先度が低いため、必要な通信は許可ルールで上書きします。

ルール	優先度	説明
上り拒否	65535	すべての受信を拒否
下り許可	65535	すべての送信を許可

ファイアウォールのベストプラクティス

セキュアなネットワークを構築するために、以下のポイントを押さえましょう。

最小権限の原則：必要な通信のみを許可する
ネットワークタグの活用：役割ベースでルールを適用する
階層型ファイアウォール：組織レベルでポリシーを管理する
ログの有効化：ファイアウォールログでトラフィックを監視する
定期的なレビュー：不要なルールを削除する

VPCの拡張と接続

VPCは単独で使用するだけでなく、他のVPCやオンプレミス環境と接続できます。

VPCネットワークピアリング

異なるVPC間をプライベート接続で相互接続します。プロジェクトや組織が異なっていても接続できるのが特徴です。

特徴：

異なるプロジェクト/組織間で接続可能
トラフィックはGoogleのプライベートネットワーク内を通過
両方のVPCからピアリング設定が必要

共有VPC

ホストプロジェクトのVPCを複数のサービスプロジェクトで共有します。ネットワーク管理を一元化できるのが大きなメリットです。

メリット：

ネットワーク管理の一元化
セキュリティポリシーの統一
IPアドレス管理の簡素化

Cloud VPN

オンプレミス環境とVPCをIPsec VPNで接続します。インターネット経由ですが、暗号化されているため安全です。

タイプ	説明
Classic VPN	単一トンネル、最大3Gbps
HA VPN	高可用性、99.99% SLA保証

Cloud Interconnect

専用線でオンプレミス環境と接続します。大容量のデータ転送が必要な場合に適しています。

タイプ	容量	用途
Dedicated	10/100 Gbps	大規模データ転送
Partner	50Mbps〜50Gbps	パートナー経由で接続

ルーティングとCloud NAT

VPC内のトラフィックは、ルートテーブルに基づいて転送されます。

ルートの種類

種類	説明
システム生成ルート	VPCが自動作成する基本ルート
カスタムルート	ユーザーが定義するルート
動的ルート	Cloud RouterがBGPで学習するルート

Cloud NAT

Cloud NATは、内部IPのみのVMがインターネットにアクセスするためのマネージドサービスです。インフラ管理不要で自動スケーリングするのが特徴ですね。

特徴：

マネージド：インフラ管理不要
スケーラブル：自動スケーリング
送信のみ：インターネットからの着信は不可
ログ：接続ログの取得が可能

Cloud Load Balancing

Cloud Load Balancingは、トラフィックを複数のバックエンドに分散するフルマネージドサービスです。

ロードバランサーの種類

用途に応じて様々なタイプのロードバランサーを選択できます。

種類	レイヤー	用途
グローバルHTTP(S)	L7	Webアプリケーション
グローバルSSLプロキシ	L4	SSL/TLS終端
グローバルTCPプロキシ	L4	TCPトラフィック
リージョナル外部	L4/L7	リージョン限定
リージョナル内部	L4/L7	VPC内トラフィック
内部HTTP(S)	L7	内部マイクロサービス

グローバルHTTP(S)ロードバランサー

最も一般的に使用されるロードバランサーです。世界中のユーザーに最適なバックエンドへトラフィックを振り分けます。

特徴：

単一のAnycast IP：世界中から同じIPでアクセス可能
SSL/TLS終端：証明書管理が容易
URLマップ：パスベースのルーティング
Cloud CDN統合：コンテンツのキャッシング
Cloud Armor統合：WAF/DDoS保護

ロードバランサーの構成要素

コンポーネント	説明
フロントエンド	IPアドレス、ポート、プロトコルを定義
URLマップ	リクエストのルーティングルールを設定
バックエンドサービス	バックエンドグループと設定を管理
ヘルスチェック	バックエンドの正常性を確認
インスタンスグループ	ロードバランス対象のVM群

Cloud CDN

Cloud CDNは、Google Cloudのエッジロケーションを活用してコンテンツをキャッシュし、配信速度を向上させるサービスです。

Cloud CDNの特徴

特徴	説明
グローバルエッジ	200以上のエッジロケーションを展開
低遅延	ユーザーに近い場所から配信
自動スケーリング	トラフィック増加に自動対応
統合認証	署名付きURLでアクセス制御
カスタムヘッダー	キャッシュ制御の柔軟性

キャッシュモード

用途に応じてキャッシュモードを選択できます。

モード	説明
USE_ORIGIN_HEADERS	オリジンのCache-Controlヘッダーに従う
CACHE_ALL_STATIC	静的コンテンツをすべてキャッシュ
FORCE_CACHE_ALL	すべてのコンテンツをキャッシュ

署名付きURL

認証済みユーザーのみにコンテンツを配信したい場合は、署名付きURLを使用します。

Cloud DNS

Cloud DNSは、高可用性・低遅延のマネージドDNSサービスです。100% SLAが保証されており、信頼性が高いのが特徴ですね。

Cloud DNSの特徴

特徴	説明
100% SLA	高い可用性保証
グローバル	世界中にDNSサーバーを展開
高速	低遅延のDNS応答
プライベートDNS	VPC内専用のDNSゾーン
DNS転送	オンプレミスDNSとの連携

DNSゾーンの種類

種類	説明
パブリックゾーン	インターネットに公開するDNSゾーン
プライベートゾーン	VPC内のみで解決するDNSゾーン
転送ゾーン	外部DNSサーバーに転送するゾーン
ピアリングゾーン	他VPCのプライベートゾーンを参照

DNSレコードの種類

レコード	説明
A	ホスト名→IPv4アドレスのマッピング
AAAA	ホスト名→IPv6アドレスのマッピング
CNAME	別名→正規名のマッピング
MX	メールサーバーの指定
TXT	テキスト情報（SPFレコードなど）
NS	ネームサーバーの指定

まとめ

この記事では、Google Cloudのネットワークサービスについて学びました。

Google Cloudは、グローバルなプライベートネットワークを基盤とした高品質なネットワークサービスを提供しています。VPCを使えば、柔軟で安全なネットワーク環境を構築できます。

主なポイントを振り返りましょう。

VPCはグローバルリソースで、リージョンをまたいだネットワークを構築できる
サブネットはリージョンごとに作成し、カスタムモードでの作成を推奨
ファイアウォールで細かいトラフィック制御が可能
VPCピアリングや共有VPCで拡張性を確保
Cloud Load Balancingでグローバルな負荷分散を実現
Cloud CDNでコンテンツ配信を高速化
Cloud DNSで高可用性のDNSサービスを利用

これらのサービスを組み合わせることで、スケーラブルで安全なネットワークインフラを構築できます。

参考リンク

より詳しい情報は、以下の公式ドキュメントをご覧ください。