Azureハブ&スポーク構成とは？その仕組みやメリット、設定方法を解説

Microsoft Azureが提供するクラウドネットワーキングのアーキテクチャには、さまざまな構成が存在しますが、その中でも特に「Azureハブ&スポーク構成」という設計が注目されています。
この構成は、ネットワークの中央に「ハブ」となる要素と、周辺に「スポーク」となる要素を配置することで、効率的な管理と柔軟なネットワーキングを実現します。

本記事では、そのメリット、デメリット、具体的な利用シーン、さらには採用する際のポイントに至るまで、幅広く解説を進めてまいります。Azureを活用する企業やITプロフェッショナルにとって重要な知識となるでしょう。

Azureハブ＆スポーク構成とは

Azureハブ＆スポーク構成は、Microsoft Azureで広く使われるネットワーク設計パターンの一つです。複数の仮想ネットワーク（VNet）を効率的に接続し、セキュリティやスケーラビリティを確保するための仕組みとなっています。

この構成では、中央に「ハブ（Hub VNet）」を配置し、そこに「スポーク（Spoke VNet）」を接続します。
ハブはネットワークの中心として、セキュリティやルーティング、共通のリソースを管理し、スポークは各部門やアプリケーションごとに分離された仮想ネットワークとして機能します。

Azureハブ＆スポーク構成イメージ(参考：マイクロソフト)

Azureハブ＆スポーク構成の概要

まず初めに、Azureハブ＆スポーク構成の概要として、基本概念・構成要素・通信の流れについてご説明します。

ハブ＆スポーク構成の基本概念

Azureのハブ＆スポーク構成は、ネットワークを効率的に管理するための設計パターンです。この構成では、ネットワークを、ハブとスポークに分けます。それぞれの詳細は以下のとおりです。

ハブ（Hub VNet）

• ネットワークの中心に位置する仮想ネットワークのことです。
• 共有リソース（Azure Firewall、VPN Gateway、ExpressRoute Gatewayなど）を集約し、スポークVNet間の通信や外部ネットワークとの接続を管理します。
  
  

スポーク（Spoke VNet）

• アプリケーションや部門ごとに分けられた仮想ネットワークのことです。
• ハブを介して他のスポークVNetやオンプレミス環境と通信します。
• スポーク同士は直接通信せず、ハブを通して接続されるため、セキュリティやトラフィック管理を簡単に行うことができます。

主要な構成要素

Azureハブ＆スポーク構成を実現するためには、以下の主要な構成要素が必要です。それぞれが重要な役割を果たし、ネットワーク全体の機能性やセキュリティを強化します。

1. Azure Virtual Network（VNet）

Azureでネットワークを構築する基本単位です。ハブVNetとスポークVNetを作成して接続します。

仮想マシンやリソースを接続するネットワーク空間を提供し,プライベートIPアドレス空間を使用することで安全で閉じた通信が可能となります。

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2. Azure FirewallまたはNVA（Network Virtual Appliance）

Azure Firewallとは、Microsoftが提供する完全にマネージドされたクラウド型ファイアウォールサービスです。
Azure環境でセキュリティを確保し、トラフィックの監視や制御を行うために利用されます。

NVA（Network Virtual Appliance）とは、サードパーティや独自開発による仮想ネットワークセキュリティソリューションです。

Azure FirewallまたはNVAをハブVNetに配置して、すべてのトラフィックがFirewallまたはNVAを通過するようルーティングすると、トラフィックを監視し、セキュリティポリシーを適用する役割を果たします。

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3. ExpressRouteまたはVPN Gateway

ExpressRouteとは、専用のプライベート接続を提供し、高速かつ低遅延の通信を実現するサービスで、VPN Gatewayはインターネット経由でIPsec/IKEプロトコルを使用した暗号化通信を提供するサービスのことです。

どちらかのサービスをハブVNetに配置し、オンプレミスからのトラフィックをハブ経由で各スポークVNetにルーティングすることで オンプレミス環境とAzureを接続し、ハイブリッドクラウド構成を実現することができます。

必要に応じて、ExpressRouteとVPN Gatewayを併用することで冗長性を確保することも可能です。

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ハブとスポーク間の通信の流れ

では、ハブ＆スポーク構成の通信の流れはどのようになっているのでしょうか。それぞれの場面に応じてご紹介します。

• スポーク間通信
  スポークAからスポークBへの通信は、必ずハブVNetを経由します。
  ハブでトラフィックのルーティングやセキュリティチェックが行われます。

スポークA → ハブVNet（ルート制御、セキュリティチェック） → スポークB

スポーク-ハブ-スポークイメージ

• オンプレミスとの通信
  オンプレミスとスポークVNet間の通信も、ハブVNetを経由します。
  ハブVNetに配置されたVPN GatewayやExpressRoute Gatewayを利用して、安全な接続を確立することができます。

オンプレミス → ハブVNet（VPN Gateway経由） → スポークVNet

オンプレミス-ハブ-スポークイメージ

• インターネット通信
  各スポークVNetのインターネット通信も、ハブVNetを経由して行われます。
  ハブに配置されたAzure Firewallがトラフィックを監視し、不正な通信をブロックします。

スポークVNet → ハブVNet（Azure Firewallでチェック） → インターネット

スポーク-ハブ-インターネットイメージ

ハブ＆スポーク構成の特徴

ここでは、ハブ＆スポーク構成の特徴についてご紹介します。

効率的なリソース共有

Azure FirewallやVPN Gatewayのようなコストが高いリソースをハブVNetに集約することで、リソースを複数のスポークVNet間で共有でき、運用コストを削減することができます。

セキュリティの強化

各スポークVNetは分離されているため、アプリケーションや部門間の通信を厳密に制御できます。ハブを通じたセキュリティポリシーや監視ルールの一元管理が可能です。

スケーラビリティ

必要に応じて新しいスポークVNetを追加できるため、ネットワークを柔軟に拡張することができます。数十、数百のVNetを管理する大規模環境にも適しています。

統一された通信管理

ハブを通信の中心とすることで、トラフィックのルーティングや監視が一元化されます。オンプレミスとの接続もハブ経由で行うため、シンプルで管理しやすい構成になります。

実際のユースケース

ここでは、Azureのハブ＆スポーク構成の活用場面についてご紹介します。

複数部門を持つ大規模企業のネットワーク管理

大規模企業の場合、部門ごとに異なるアプリケーションやデータセットを持っているので独立性を保ちながら一元的に管理する必要があります。
この場合、ハブ＆スポーク構成を以下のように利用することで最適なネットワーク環境が構築されるでしょう。

例

• 各部門をスポーク仮想ネットワーク（Spoke VNet）として分離。
• ハブ仮想ネットワーク（Hub VNet）を通じてスポーク間通信を管理し、必要に応じて共有リソース（ファイアウォール、ゲートウェイなど）を利用可能にします。
• セキュリティポリシーやトラフィック監視をハブで一元管理。

ハイブリッドクラウド環境の構築

以下の活用法により、オンプレミス環境とAzureを安全かつ効率的に接続し、クラウドとオンプレミスのリソースを連携させることができます。

例

• ハブVNetにExpressRouteまたはVPN Gatewayを配置し、オンプレミス環境とAzureを接続。
• スポークVNetには各種アプリケーションやデータベースを配置し、オンプレミスリソースとクラウドリソースのシームレスな連携を実現。
• オンプレミスからクラウドへのトラフィックをハブ経由で制御し、安全性を確保。

開発・本番環境の分離管理

以下の活用法により、開発環境と本番環境を明確に分離しつつ、特定のリソースを共有することが可能です。

例

• 開発環境と本番環境を別々のスポークVNetとして分離。
• 共通リソース（監視ツール、認証サービスなど）をハブVNetに配置し、必要に応じてアクセス可能にします。
• トラフィック制御を通じて、開発環境と本番環境間の影響を最小化。

グローバル展開する企業のネットワーク統合

以下の方法により、複数の地域にまたがるオフィスや拠点を効率的に接続し、一元的な管理が実現できます。

例

• 各地域のハブVNetをグローバルVNetピアリングで接続し、地域内のスポークVNetと連携。
• ハブVNetにAzure Firewallを配置し、拠点間通信を保護。
• グローバルネットワークを効率化しながら、地域ごとの独自要件に対応。

セキュアなリモートアクセス環境の提供

リモートワークの需要が増え、従業員が安全にAzureリソースにアクセスできる仕組みが必要となった場合、以下の活用法がおすすめです。

例

• ハブVNetにVPN Gatewayを設置し、リモートユーザーがセキュアに接続可能。
• スポークVNetには必要なアプリケーションやデータを配置し、リモートアクセスを制限。
• Azure Firewallを活用し、リモートアクセスのセキュリティを強化。
  
  

ハブ＆スポーク構成は、複雑なネットワーク環境を効率的に管理し、スケーラビリティとセキュリティを向上させる強力な手法です。ユースケースに応じて適切に構成を設計することで、クラウド環境の運用効率を最大化することができます。

構成の設計方法

Azureハブ＆スポーク構成を設計する際は、ネットワークの要件を明確にし、必要なリソースを計画的に配置することが重要です。ここでは、設計方法を順を追って解説します。

基本的な設計手順

設計手順は以下のとおり行うことがおすすめです。

1. 要件の明確化

• ハブ＆スポーク構成を導入する目的を明確にします（例：セキュリティ強化、ネットワーク管理の効率化など）。
• 通信対象（オンプレミス、他のスポークVNet、インターネット）の特定も行います。
  
  

2. ハブ仮想ネットワーク（Hub VNet）の作成

• ハブVNetをネットワークの中心として設計します。
• 必要なリソース（Azure Firewall、VPN Gateway、ExpressRoute Gateway）をハブVNetに配置します。
  
  

3. スポーク仮想ネットワーク（Spoke VNet）の作成

• 部門やアプリケーションごとにスポークVNetを作成します。
• サブネットを分割し、各リソースを適切に配置します。
  
  

4. 通信ルートの設計

• ハブVNetを通じて、スポークVNet間やオンプレミスとの通信を管理します。
• 必要に応じて、ユーザー定義ルート（UDR）を設定し、トラフィックをハブVNetにルーティングしましょう。
  
  

5. セキュリティの計画

• ネットワークセキュリティグループ（NSG）を使用してトラフィック制御を設計します。
• ハブVNetにAzure Firewallを配置し、インターネット通信を保護しましょう。

仮想ネットワークピアリング（VNet Peering）の設定

ハブ＆スポーク構成の基盤となるのが仮想ネットワークピアリング（VNet Peering）です。この設定により、ハブVNetとスポークVNet間でのプライベート通信が実現します。

仮想ネットワークピアリング方法の具体的手順については、こちらを参考にしてください。

ネットワークセキュリティグループ（NSG）の適用

NSG（Network Security Group）は、Azure環境でトラフィックを制御するための主要なセキュリティ機能です。以下のように設計や適用を行いましょう。

1. ルールの設計

• 必要な通信のみ許可するようにNSGルールを設計します。
  例: スポークVNet内のサブネットに適用し、ハブVNetへの通信を許可。
  
  

2. 適用

• NSGをハブVNetやスポークVNetのサブネットに割り当てます。
  例:
  • スポークVNet内のアプリケーションサブネットに、特定のポート（例：80、443）の通信を許可。
  • ハブVNetに、オンプレミスやスポーク間通信を制御するルールを適用。
    
    

3. ログの活用

• Azure MonitorやLog Analyticsと統合し、NSGルールのログを分析することで、不審なトラフィックやルール違反を検出。

NSGについての詳細はこちらもご覧ください。
➡️Azure NSGとは？その仕組みや設定方法、ベストプラクティスを徹底解説！

ハブ＆スポーク構成の課題と注意点

Azureのハブ＆スポーク構成は、効率的でセキュアなネットワーク設計を可能にしますが、適切に運用するにはいくつかの課題や注意点を理解しておく必要があります。ここでは、主な課題とその対策を解説します。

パフォーマンスのボトルネック

ハブVNetがすべてのトラフィックを中継する構成のため、トラフィック量が多い場合、ハブVNetやそのリソース（例：Azure Firewall、VPN Gateway）がボトルネックとなる可能性があります。

また、ハブVNetの帯域幅やリソース制限により、通信パフォーマンスが低下する場合があります。

以下のような対策が有効となるでしょう。

【対策】

• 適切なサイズのリソースを選択
  ハブVNetに配置するリソース（Firewall、Gatewayなど）を適切なSKUで選定し、必要に応じてアップグレードを実施。
  
  
• トラフィック分散
  地域ごとに複数のハブVNetを構築し、トラフィックを分散させる。
  
  
• Azure Monitorでの監視
  帯域幅やリソース使用率を常に監視し、パフォーマンスの問題を事前に特定。

セキュリティとガバナンスの複雑化

ハブVNetを経由するすべてのトラフィックに対して、セキュリティポリシーを適用する必要があり、設定が複雑になりがちです。
また、スポーク同士の通信を制御するためのNSGやFirewallルールの設計も複雑化する恐れがあります。

【対策】

• セキュリティルールの一元化
  ハブVNetでAzure Firewallを利用し、すべてのトラフィックに統一されたポリシーを適用。
  
  
• 役割ベースのアクセス制御（RBAC）の活用
  管理者の権限を明確に分け、操作ミスやポリシー変更によるリスクを最小化。
  
  
• Azure Policyの導入
  ネットワークガバナンスを簡素化するために、Azure Policyを使用して一貫したセキュリティルールを適用。

コスト管理

ハブVNetにFirewallやVPN Gatewayを配置すると、それぞれのコストが累積してしまいます。

ハブVNetを経由するデータ通信には、データ転送料金が発生します。特にグローバルVNetピアリングを使用する場合、コストが高くなる可能性があります。

【対策】

• リソースの共有化
  ハブVNetでリソースを共有することで、コスト効率を最大化。
  
  
• データ転送の最適化
  必要最低限のデータ転送のみを許可することで、余計なデータ転送料金を削減。
  
  
• コスト分析ツールの活用
  Azure Cost Management + Billingを利用して、コストを可視化し、無駄を排除。

ハブ＆スポーク構成を強化するAzureサービス

Azureのハブ＆スポーク構成をさらに効率的でスケーラブルに運用するためには、Azureが提供する追加のサービスを活用することが重要です。ここでは、代表的な3つのサービスとその活用方法について解説します。

Azure Virtual WANとの連携

Azure Virtual WANは、ネットワークを大規模に一元管理し、拠点間接続やAzureとの接続を効率化するサービスです。
ハブ＆スポーク構成で活用することにより、以下のメリットがあります。

• ハブをVirtual WAN Hubに統合
  ハブVNetをAzure Virtual WANのハブとして設定することで、拡張性や運用の効率が向上します。
  
  

• グローバルなネットワーク接続
  拠点間VPNやExpressRoute接続をVirtual WANで一元管理し、複数のAzureリージョンをまたいだネットワークを構築。
  
  

• 簡易化された接続管理
  自動化されたルート設定により、手動のルート管理を削減し、ネットワーク運用を効率化。

Azure Virtual WAN連帯イメージ(参考：マイクロソフト)

Azure Route Serverの活用

Azure Route Serverは、仮想ネットワークとオンプレミスネットワークの間で動的なルート交換を可能にするサービスです。

ハブ＆スポーク構成で活用すると以下のように役立ちます。

• 動的ルート設定の導入
  Azure Route Serverを利用して、BGP（Border Gateway Protocol）を通じてルート情報を自動的に交換し、ハブ＆スポーク構成のルート管理を簡素化。
  
  
• NVAとの統合
  ネットワーク仮想アプライアンス（NVA）と組み合わせて使用し、より柔軟なルート設定を実現。
  
  
• スケールメリットの向上
  大規模環境でルート管理の負担を軽減し、運用の効率を向上。

Azure Monitorでの監視とログ管理

Azure Monitorは、Azureリソースのパフォーマンスと稼働状況を監視し、ログを収集・分析するためのサービスです。
ハブ＆スポーク構成で以下のように活用するとよいでしょう。

• トラフィックの監視
  ハブVNetやスポークVNetを通過するトラフィックのパフォーマンスをリアルタイムで監視。
  
  

• セキュリティログの収集
  Azure FirewallやNSG（Network Security Group）のログを収集し、セキュリティリスクを可視化。
  
  

• 可用性の追跡
  ネットワーク遅延や接続障害を即時検出し、問題解決を迅速化。

  【関連記事】
  ➡️Azure Monitorとは？導入目的やメリット、料金体系を解説

まとめ

この記事では、Azureハブ＆スポーク構成の概要・特徴・ユースケース。設計方法・注意点・Azureサービスとの連携についてご説明しました。

Azureハブ＆スポーク構成は、Microsoft Azureにおけるネットワーク設計の一つで、効率的かつセキュアな接続を実現するためのアーキテクチャパターンです。この構成を採用することで、スケーラブルでコスト効率の良いネットワークを実現し、セキュリティや運用管理の課題にも対応することも可能となります。

Azureハブ＆スポーク構成を活用することで、変化するビジネスニーズに柔軟に対応し、持続可能な成長を遂げることができるでしょう。複数のプロジェクトやビジネスユニットが共存する大規模な組織や、グローバルに展開する企業にとって非常に有効なネットワーク設計です。

本記事が皆様のお役に立てたら幸いです。