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新卒 SE 社員が贈る NSX のキソ︕第 7 回〜NSX Edgeが提供する各種ネットワーク機能〜

こんにちは!「新卒社員が贈る NSX のキソ!」第 7 回を担当する VMware 新卒第 4 期生の村田太郎です。
6 回では、NSX Data Center for vSphere の特徴的な機能である、分散ファイアウォールについてご紹介いたしました。この回では、NSX Data Center が提供する各種ネットワーク機能についてご紹介いたします。

NSX Data Center を導入した vSphere 環境では、NSX Edge を用いることで、ファイアウォール、ロードバランサ、DHCP、NAT などの各種ネットワーク機能を統合的に実現することができます。

今までの仮想環境では、仮想マシンの展開スピードにネットワークの構築が追い付けないという問題がありましたが、今回ご紹介する NSX Data Center の機能を用いることで、仮想マシンの展開スピードに合わせたネットワークの展開が可能になります。サーバ仮想化は、NSX Data Center によるネットワークの仮想化と合わせて使用することで、その真価を発揮すると言えます。

NSX Edge は、5 回でもご紹介した通り、仮想アプライアンスとして簡単に展開することができますので、必要なときにほぼリアルタイムでネットワークサービスを展開することができ、スケールアウトも簡単に実施することが可能です。

システムの運用を進めるにつれてネットワークのパフォーマンスが足りなくなってきた、といった場合、物理機器の買い替えはなかなか難しく、購入しても実際に届くまでには時間がかかりますが、NSX Data Center を利用している環境では NSX Edge の設定を変更するだけですぐに対応することができます。

役割 提供する機能
ルーティング 静的、動的(OSPF、BGP)ルーティング機能
ファイアウォール IP や Port に加え vCenter インスタンスベースで設定できるFW機能
NAT/NAPT 送信先、送信元の NAT 機能
DHCP DHCP サーバ機能、DHCP リレー機能
ロードバランサ TCP/UDP、HTTP、HTTPS サーバ負荷分散機能
IPsec VPN IPsec によるサイト間の VPN 機能
SSL VPN リモートからの SSL VPN アクセス機能
L2 VPN L2 延伸機能

 

それでは、簡単に NSX Data Center の提供する機能についてご紹介いたします。

 

1. ファイアウォール
第 6 回でご紹介した分散ファイアウォールに加え、NSX Edge による境界型ファイアウォールも提供可能です。NSX Edge は、主に North-South トラフィックフローに対するファイアウォール機能を提供します。

NSX Edge のファイアウォールでも、6 回の 2 節でご紹介した分散ファイアウォールと同様に、IP アドレスによる指定だけでなく、vCenter のオブジェクト単位でルールを作成することができます。

vCenter のオブジェクト単位で設定が可能であるということは、例えば「仮想マシン A から仮想マシン B への通信を禁止」というような設定ができるということです。仮想マシンの IP アドレスが変わったり、 vMotion などによって利用する物理ポートが変わったりしてもファイアウォールルールが仮想マシンに追従できるというメリットがあります。

図 1 Edge FW の設定画面

 

2. NAT/NAPT
NAT/NAPT(Network Address Translation/Network Address and Port Translation)は、IP アドレスを変換する機能です。IP アドレスを節約したい場合や、外部に社内 IP アドレスを公開したくない場合、システム統合時のテナント間での IP 重複を回避する場合などに用いられます。

NSX Edge では、NSX Edge を経由する通信に対して、SNAT(送信元 NAT)と DNAT(送信先NAT)を提供することができます。SNAT は送信元の IP アドレスを変換する機能、DNAT は送信先の IP アドレスを変換する機能です。

 

図 2 Edge NAT の設定画面

図 3 SNAT の動作

図 4 DNAT の動作

 

3. ロードバランサ
NSX Edge ロードバランサでは、アプリケーション要求、サービス要求をプール内の複数のバックエンドサーバ間に分散することができます。ロードバランサを使用する際には、ユーザがアクセスする際に使用する VIP アドレス(仮想 IP アドレス)と、実際にサービスを提供するサーバのプールを用意します。
例:VIP アドレス – 192.168.1.1 ポート 80、サーバプール – 10.10.10.1 から 10.10.10.3

NSX Edge ロードバランサでは以下のようなプロトコル、機能が提供されます。

NSX Edge ロードバランサの機能 内容
サポートされるプロトコル TCP/UDP

HTTP

HTTPS (SSL パススルー)

HTTPS (SSL オフロード)

ロードバランシングの方法 ラウンドロビン

送信元IP のハッシュ

最小接続数

URI/HTTP ヘッダ/URL

 

NSX Edge ロードバランサのデザインとしては、ワンアームロードバランサとインラインロードバランサの 2 種類が存在します。

図 5 ワンアームロードバランサ

ワンアーム構成では、NSX Edge はロードバランス対象の仮想マシンと同じセグメントに存在し、その名の通り、ネットワークと 1 つのリンクでつながるデザインとなります。

アクセスの流れは以下のようになります。
① 外部クライアントからロードバランサによって外部に公開されている VIP アドレスにパケットを送信する。
② ロードバランサはクライアントから受け取ったパケットに対しアドレス変換を行い、送信元 IP アドレスをロードバランサのアドレスへ、送信先 IP アドレスを VIP からサーバプール内の 1 台のサーバの IP アドレスに変換します(SNAT/DNAT)。
どのサーバが選択されるかは設定されたアルゴリズムによって異なります。
③ パケットを受け取ったサーバは、クライアントへのパケットをロードバランサに送信。
④ ロードバランサは再度 SNAT/DNAT を行い、送信元を VIP、送信先を外部クライアントとしてパケットを送信します。

ワンアーム型のロードバランサは、展開と構成がシンプルで、既存の NSX Edge に手を加えずに済む、ロードバランサの障害時の影響範囲が少ないなどのメリットがあります。

図 6 インラインロードバランサ

インライン構成では、NSX Edge をサーバプールのセグメントと外部セグメントとの境界に配置し、2 つのリンクでそれぞれに接続するデザインとなります。

インラインロードバランサ利用時のアクセスの流れは以下のようになります。
① 外部クライアントは、ロードバランサによって外部に公開された VIP アドレスにパケットを送信します。
② ロードバランサは DNAT により外部クライアントから受け取ったパケットの宛先を VIP から設定されたアルゴリズムに従いサーバプールに展開されているサーバの内の 1 台の IP アドレスに変換します。
③ サーバは、元のクライアントの IP アドレスを宛先 IP アドレスとして、ロードバランサにパケットを送信します。これは、上記の構成では NSX Edge ロードバランサがインラインで展開されており、サーバのデフォルトゲートウェイであるためです。
④ ロードバランサはサーバから受け取ったパケットに対して SNAT を実行し、送信元を自身の VIP に変換したうえで外部クライアントに送信します。

ワンアーム型との違いは、インライン型の場合はサーバにクライアントのアドレスが透過的であるということが挙げられます。また、インライン構成では内部セグメントと外部セグメントの中間にロードバランサが配置されるので、内部セグメントを外部から隠ぺいすることができるというメリットもあります。

インライン構成時には、サーバプール内のサーバで NSX Edge ゲートウェイがデフォルトゲートウェイとして指定されている必要があります。

 

4. IPsec VPN/SSL VPN/L2 VPN
NSX Data Center では、IPsec VPN、SSL VPN、L2 VPN の 3 種類の VPN をサポートしています。それぞれ、拠点間の VPN 接続、クライアントのリモート接続、データセンター間の接続に利用されます。

図 7 VPN の設定画面

図 8 IPsec VPN

図 9 SSL-VPN

図 10 L2 VPN

 

5. NSX Edge の高可用性
少しここまでの流れと話が変わりますが、NSX Edge には個別の機能として高可用性機能(HA)が存在します。NSX Edge で HA を有効化するには、設定画面で有効化ボタンをクリックするだけです。有効化すると、HA 用の NSX Edge が追加され、片方がアクティブ、もう片方はスタンバイ状態になります。

図 11 NSX Edge HA の設定画面

物理機器でロードバランサなどの機能を実現して可用性を担保するためには、同一の製品を 2 台購入し、配線し、HA の設定も複雑で、可用性を上げるはずがトラブルの原因になることもありました。これが NSX Edge の場合は設定画面から有効を選ぶだけで完了します。これもソフトウェアだからこそなせる業です。

 

6. おわりに
今回は、NSX Edge が提供する主要なネットワーク機能についてお話してきました。
NSX Edge を用いると、さまざまなネットワーク機能を簡単に展開することができるようになります。

この回の冒頭でも申し上げましたが、仮想環境は NSX Data Center を用いることでその真価を発揮します。NSX Data Center のメリットは、何と言っても今までご紹介した機能をすべてソフトウェアとして提供できることにあります。

今まで仮想サーバの展開が数クリックで終了していたとしても、サービスを開始するまでには物理環境上でさまざまな作業が必要でした。物理機器の選定をし、ラッキングして、配線して、バージョンアップや管理系の初期設定をして、、、これらの物理作業は NSX Data Center を使うことですべて不要になります。ほんの数クリックで新規ネットワークセグメントを作成したり、ロードバランサ、ファイアウォールの設定を行うことも可能です。物理配線を変えることなくネットワーク構成の変更も行えますし、トラフィック量が増えた場合に物理機器を購入することなく性能を向上させることも可能です。ネットワークが不要になった場合は簡単にネットワークの削除、リソースの開放ができます。

これらは物理ネットワーク環境では考えられなかった運用方法で、NSX Data Center だからこそ実現できることです。

 

さて、今まで 1 データセンターでの NSX Data Center の利用に関する説明をしてきました。NSX Data Center は複数のデータセンターにまたがる展開も可能であり、そういった環境でこそ活きる機能も持っています。

次の回では、複数データセンターにまたがった NSX Data Center に関してご紹介いたします。ご期待ください。

 

コラム ~ ハンズオンラボ(HOL)~
みなさんはVMware のハンズオンラボというものをご存知でしょうか?ハンズオンラボとは、簡単に言うとVMware の製品のお試し環境のことで、VMware の提供するさまざまな製品を実際に触ってみることができます。
このコラムでは、ハンズオンラボの使い方を簡単に説明いたします。

まず、ウェブブラウザで次のリンクにアクセスします。
https://www.vmware.com/jp/try-vmware/try-hands-on-labs.html
すると図 12 のような画面になるので、「VMware NSX:入門」の [ラボを開始する] をクリックします。

図 12 VMware HOL

図 13 VMware NSX ハンズオンラボ

既に My VMware のアカウントをお持ちの方はそのアカウントのメールアドレスとパスワードを用いてログインします。お持ちでない方は [アカウントの作成] からアカウントを作成したのち、ログインします。ログインが完了したら [開始] をクリックしてハンズオンラボを開始します。

図 14 HOL コンソール画面

右上の [LANGUAGE] をクリックし、日本語を選択するとハンズオン環境の日本語化ができます(図 15)。既に日本語環境になっている場合はそのままで OK です。

図 15 日本語への言語変更

図 16 Chrome の言語設定

このラボ環境内で用いるブラウザ(Google Chrome)の設定もデフォルトでは英語になっていますが、Google Chrome の右上のアイコンから Japanese を選択すると言語を日本語にすることができます(図 16)。2 重に設定がありややこしいですが、ハンズオンラボの環境と、ハンズオンラボで利用する仮想端末内のブラウザの設定です。

図 17 HOL の vSphere Web Client 画面

これでハンズオン環境への接続は完了です。あとは、右側のハンズオンガイドに従って機能を試してみるのもよし、自分で自由に触ってみるのもよしです。今まで説明してきたさまざまな機能、メリットをぜひ体感してみてください。

ハンズオンラボについてはこちらもぜひ御覧ください!
ハンズオンラボの始め方など、動画付きで詳しくご紹介しています。