ネットワークセキュリティにおける冗長性とは？種類・仕組み・設定方法を徹底解説

ネットワークセキュリティにおける冗長性とは？

ネットワークセキュリティにおける冗長性（レダンダンシー）とは、主要なサービスや機器に障害が発生した場合に備えて、ネットワーク機器や接続経路を複数用意しておくことを指します。メインの経路が侵害されたり故障したりしても、代替ルートを通じて通信を継続できるため、システムの可用性と信頼性が大幅に向上します。

ただし、冗長化を導入すれば必ずしも期待どおりの保護が得られるとは限りません。設計や運用の不備があると、想定したレベルの耐障害性を実現できないケースもある点に注意が必要です。

フェイルオーバーとは

フェイルオーバー（failover）とは、稼働中のアプリケーション、サーバー、システム、ハードウェアコンポーネント、またはネットワークに障害が発生した際に、予備の（冗長化された）サーバーやシステムへ自動的に切り替える仕組みのことです。コンピューティングやネットワーク分野で広く使われる用語であり、冗長性を実現するための中心的な技術です。

サイバーセキュリティにおける冗長性と多様性

偶発的なエラーへの耐性を確保するために、冗長性と多様性という2つの原則が広く活用されています。信頼性の分野では注目度が高まっているものの、セキュリティ分野では一般的な受け入れや実利用はまだ発展途上です。確率的な観点からこの問題を分析し、その有効性を検証する研究も行われています。

冗長性と多様性はなぜ独立であるべきか

多様性と冗長性を組み合わせることで、同じ機能を異なる方法で実現でき、両方が同時に故障するリスクを低減できます。一方で、多様化と冗長化はシステムに複雑さをもたらし、それが新たなエラーの原因になる可能性もある点には留意しましょう。

多様な冗長性（ダイバースレダンダンシー）とは

多様な冗長性とは、同じタスクを異なるシステムで実行する際に、それぞれのシステムを異なるコンポーネント、アルゴリズム、電子回路、手法、設計ルールなどで構築することです。共通の弱点を持たないため、単一障害点による同時故障を防ぐことができます。

冗長性構成（レダンダンシー構成）の例

例えば、2つのCSM-Sモジュールを冗長構成にした場合、各ユニットはアクティブとスタンバイの両方の役割を担います。各CSM-Sには同じIPアドレス、仮想サーバー、サーバープール、実サーバーが設定されており、ネットワークからはフォールトトレラントな単一のCSM-Sとして認識されます。

ネットワークセキュリティの主な種類

ネットワークセキュリティには、以下のような多様な対策・技術が含まれます。

• アクセス制御：誰がネットワークやシステムにアクセスできるかを管理します。
• アンチウイルス・アンチマルウェアソフトウェア：悪意のあるプログラムの侵入を検知・除去します。
• アプリケーションセキュリティ：アプリケーションの脆弱性を評価・対策します。
• 行動分析（ビヘイビアアナリティクス）：異常な挙動を検出して脅威を特定します。
• データ損失防止（DLP）：機密データの流出を防ぎます。
• DDoS攻撃対策：分散型サービス拒否攻撃を検知・防御します。
• メールセキュリティ：フィッシングやマルウェア付きメールから保護します。
• ファイアウォール：不正なトラフィックを遮断します。

ネットワークコントロールの種類

ネットワークコントロールには、物理的アクセス制御と論理的アクセス制御の2種類があります。物理的アクセス制御は、施設やIT資産などへの物理的なアクセスを管理し、論理的アクセス制御は、データやネットワークへのアクセスを制御します。

ネットワークセキュリティの主な脅威

企業は平均して14秒に1回、マルウェアやランサムウェアの攻撃を受けているとも言われています。代表的な脅威には以下のようなものがあります。

• ボットネット：感染した複数のコンピュータが連携して攻撃を行うネットワーク。
• コンピュータウイルス・ワーム：自己複製して拡散する悪意のあるプログラム。
• フィッシング攻撃：偽のメールやサイトで認証情報を盗み取る手口。
• DDoS攻撃：分散型サービス拒否攻撃によりシステムを停止させる攻撃。
• クリプトジャッキング：他人のデバイスを無断で利用して暗号資産をマイニングする行為。
• APT（標的型持続的攻撃）：特定の組織を長期間にわたって攻撃する高度な脅威。
• トロイの木馬：正規のソフトウェアに見せかけたマルウェア。

セキュリティ対策の3つの分類

セキュリティ対策は、大きく以下の3つに分類できます。

• 暗号技術（暗号化）
• 人間的要因への対策
• 侵入検知

ネットワーク冗長性の意味と具体例

ネットワーク冗長性とは、リンクに障害が発生してもすべてのノードが接続を維持できるよう、追加のリンク（経路）を用意しておくことを意味します。顧客や取引先との通信を途切れさせないために不可欠な考え方です。

ネットワーク冗長性の具体例

効果的な手法の一つは、ネットワーク上の戦略的なポイントに同一のシステムを配置することです。例えば、2台の同一スイッチでコアスイッチを構成するケースが挙げられます。この際、できる限り同じソフトウェアを実行し、ハードウェア仕様や接続構成も同一にしておくことが推奨されます。

ネットワーク冗長性を確保する方法

ネットワーク冗長性を追加する一般的な方法は、代替経路を用意することです。スタンバイのルーターやスイッチを配置し、メイン経路が利用できなくなった場合に即座に代替経路へ切り替えられるようにします。これにより、ダウンタイムを最小限に抑えながらネットワークサービスを継続できます。

冗長性（レダンダンシー）という用語の意味

冗長性とは、メインシステムを支援するために、予備または重複したリソースをすぐに利用できる状態にしておくことです。メインシステムに障害が発生した際に、バックアップまたは予備システムとして機能します。

冗長サービスとは

「冗長（レダンダント）」なサービスとは、複数のサーバーで構成されたシステムを指します。ロードバランシング構成またはフェイルオーバー構成を採用することで、より高い可用性を実現します。

サーバー冗長性が重要な理由

サーバーの冗長化により、稼働中のサーバーが障害で停止した場合でも、重要なデータにアクセスし続けられます。バックアップサーバーが即座に引き継ぐため、ビジネスは最大限のアップタイムを維持できます。災害発生時の事業継続計画（BCP）の観点でも、冗長化は極めて重要です。

サイバーセキュリティにおける冗長性の役割

サイバーシステムに冗長性を持たせることで、主要なリソースに障害が発生してもシステム全体が機能不全に陥るのを防げます。また「ミティゲーション（緩和策）」は、障害発生時にシステムがどのように対応するか、あるいは人間の対応を支援するかを表す概念です。

ルーターやスイッチでの冗長性設定

ルーターの冗長化設定

ルーターの冗長化では、イーサネットインターフェースにIPアドレスを設定し、スタンバイシステムにもIPアドレスを割り当てます。「standby preempt」を設定することで、ルーター1が稼働している限りプライマリールーターとして動作し続けるようになります。

Ciscoスイッチの冗長性

スイッチスタックの冗長性を維持するため、アクティブとスタンバイの役割が特定のスイッチに割り当てられます。アクティブスイッチが再起動するとスタンバイに移行し、スタンバイスイッチがアクティブに昇格してメンバーとして動作します。

冗長サーバーのセットアップ

冗長サーバーとして使用するコンピュータの管理者アカウントにログインし、スタートメニューの検索ボックスに「admin」と入力して管理ツールを開き、設定を進めます。実際の構築では、OSのインストール、データの同期設定、フェイルオーバー構成なども必要になります。

まとめ

ネットワークセキュリティにおける冗長性は、障害や攻撃によるダウンタイムを最小限に抑え、ビジネスの継続性を守るための重要な仕組みです。フェイルオーバー、多様性の確保、適切な冗長構成の設計を組み合わせることで、単一障害点を排除し、高い可用性を実現できます。