Deep Dive: Networking
Professional Cloud Architect 試験で問われるネットワーク全領域を、公式ドキュメントベースで技術深掘りします。VPC・Shared VPC・PSC・Load Balancer 7 種・Interconnect・HA VPN・Cloud NAT・Cloud Armor・Cloud CDN まで、SLA・クォータ・アンチパターンを含めて網羅。
📚 参照する公式ドキュメント
本資料は以下の Google Cloud 公式ドキュメント(2026 年時点)から技術詳細・制限・SLA・ベストプラクティスを抽出しています。各章で都度引用と URL を併記します。
| # | 領域 | 公式 URL |
|---|---|---|
| 1 | VPC overview | cloud.google.com/vpc/docs/vpc |
| 2 | Shared VPC | cloud.google.com/vpc/docs/shared-vpc |
| 3 | VPC Peering | cloud.google.com/vpc/docs/vpc-peering |
| 4 | Private Service Connect | cloud.google.com/vpc/docs/private-service-connect |
| 5 | Network Connectivity Center | cloud.google.com/network-connectivity/docs/network-connectivity-center |
| 6 | Cloud Load Balancing | cloud.google.com/load-balancing/docs/load-balancing-overview |
| 7 | Cloud Interconnect | cloud.google.com/network-connectivity/docs/interconnect |
| 8 | HA VPN / Classic VPN | cloud.google.com/network-connectivity/docs/vpn |
| 9 | Cross-Cloud Interconnect | cloud.google.com/network-connectivity/docs/cci |
| 10 | Cloud NAT | cloud.google.com/nat/docs/overview |
| 11 | Cloud Armor | cloud.google.com/armor/docs/cloud-armor-overview |
| 12 | Cloud CDN | cloud.google.com/cdn/docs/overview |
| 13 | Firewall Rules | cloud.google.com/firewall/docs/firewalls |
1ネットワークの全体像
Google Cloud のネットワーク階層は、伝統的なオンプレや AWS の VPC とはスコープが大きく異なります。VPC がグローバル、サブネットがリージョナルで、ルートとファイアウォールはネットワーク全体に適用される、という構造を体に染み込ませることが第一歩です。
「VPC networks are global resources; subnets are regional resources; routes and firewall rules are global resources applied to VMs.」 — VPC overview
1.1 リソースのスコープ階層(SVG 図解)
1.2 4 つのリソースタイプとスコープ
| リソース | スコープ | 用途 | 備考 |
|---|---|---|---|
| VPC Network | Global | 論理ネットワーク | 1 プロジェクトに複数作成可(デフォルトクォータ 5) |
| Subnet | Regional | IP レンジを切り出し | 1 リージョン 1 サブネットが基本(複数も可) |
| Route | Global (VPC 単位) | パケット転送先 | System / Static / Dynamic(BGP) |
| Firewall Rule | Global (VPC 単位) | 許可/拒否 | ステートフル、優先度 0-65535 |
| Internal IP | Regional | VM/LB 内部 IP | Primary + Alias + Secondary レンジ |
| External IP (Standard Tier) | Regional | 外部接続 | リージョンに紐付く |
| External IP (Premium Tier / Global LB) | Global Anycast | グローバル LB の VIP | 1 IP で全リージョン到達 |
1.3 ネットワーク作成モード(Auto / Custom / Default / Legacy)
| モード | サブネット作成 | 本番適性 | 使うべきケース |
|---|---|---|---|
| Default | 各リージョンに自動 + 6 つのデフォルトファイアウォール | 非推奨 | 学習・PoC のみ。組織ポリシーで無効化が推奨 |
| Auto mode | 各リージョンに 10.128.0.0/9 から自動 | 限定推奨 | シンプル PoC、CIDR 競合を気にしない場合 |
| Custom mode | 手動で CIDR を選択 | 推奨 | 本番、ハイブリッド、マルチクラウド全て |
| Legacy | サブネットなし(単一 IP レンジ) | 廃止 | 新規作成不可。既存マイグレーション対象 |
10.128.0.0/9 の固定 CIDR を使うため、オンプレや AWS と CIDR が重なる可能性が高く、後から Interconnect / VPC Peering を引いたときに衝突します。本番系は最初から Custom モードを選び、CIDR は IPAM で集中管理するのがベストプラクティス。
1.4 IP アドレスタイプの完全分類
| 分類 | レンジ | 持ち手 | 用途 |
|---|---|---|---|
| Subnet Primary IPv4 | 必須 1 つ | VM の NIC、LB | VM の標準内部 IP |
| Subnet Secondary IPv4 | オプション | Alias IP / GKE Pod / Service | GKE は Pod レンジと Service レンジを Secondary で確保 |
| Alias IP | VM 単位の追加内部 IP | VM | 1 つの VM に複数サービスをホスト |
| Internal IPv6 | VPC 内のみ | VM | Publicly Routable ではない(ULA 風) |
| External IPv6 | パブリック | VM/LB | Public Routable |
| Ephemeral External IP | 動的 | VM | VM 停止で解放 |
| Static External IP | 固定 | VM / Global LB | Regional / Global の 2 種 |
| PSC Endpoint IP | Consumer 側 Internal | サービス公開 | 後述 PSC 章 |
📖 各サブネット primary range で予約される 4 つの IP
公式仕様:「Four unusable addresses per primary IPv4 subnet」。たとえば 10.0.0.0/24 なら:
10.0.0.0— ネットワークアドレス10.0.0.1— デフォルトゲートウェイ(VPC 側)10.0.0.254— 第二リザーブ(将来用途)10.0.0.255— ブロードキャスト(GCP では使用不可)
つまり /24 は 256 − 4 = 252 個が VM に割り当て可能。大規模 GKE クラスタの Pod レンジを設計する際、この 4 個分の損失を考慮しないと、サブネットが満杯になって Pod を追加できない事故が起きます。
Secondary レンジも同様に 4 つ予約されますが、GKE はそれを織り込んでサイジング推奨表を出しています。
1.5 Dynamic Routing Mode(Regional vs Global)
Cloud Router で受信した BGP ルートを、VPC 内のどのリージョンに伝播させるかを決める設定です。これは設計時に必ず決断する重要パラメータ。
同一リージョンのみに学習
Cloud Router が受け取ったオンプレ ルートは、その Cloud Router と同じリージョンの VM だけが利用できます。
適合:データ ローカリティ厳格 / マルチリージョン VPN を独立して運用したい
全リージョンに伝播
1 リージョンに引いた Interconnect / HA VPN を、VPC 内全リージョンの VM がオンプレ通信に利用できます。
適合:単一拠点接続を全社共通化したい / リージョン障害時のフェイルオーバー経路を確保したい
1.6 試験での出題パターン(Chapter 1)
- 「リージョン障害時に別リージョンの VM がオンプレへ通信を継続するには?」→ Dynamic Routing Mode = Global
- 「2 つの VPC で
10.0.0.0/16が重複している」→ サブネット CIDR をリナンバーするしかない(Peering 不可、PSC や NAT で迂回) - 「Custom mode vs Auto mode」→ 本番は Custom 一択。理由:CIDR コリジョン、不要サブネット、攻撃面
2VPC 設計パターン
「プロジェクトをいくつに分けるか」「VPC をいくつにするか」「どう繋ぐか」は、組織構造と統制レベルで決まります。Google Cloud の正解は基本的に 3 つに集約されます。
2.1 4 つの代表パターン
| パターン | プロジェクト数 | VPC 数 | 適合シナリオ | 長所 | 短所 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1. 単一プロジェクト・単一 VPC | 1 | 1 | スタートアップ / PoC / 個人開発 | シンプル、課金一元化 | 権限分離不可、本番/開発混在リスク |
| 2. 環境別プロジェクト・独立 VPC | 3〜n (dev/stg/prd) | 各 1 | 中規模、環境完全分離が必要 | 権限・課金・障害が独立 | 共通サービスを各 VPC で重複構築 |
| 3. Shared VPC (Host + Service) | ホスト 1 + サービス n | 1(共通) | 大企業、集中ネットワーク統制 | 統制と分離の両立、コスト集中管理 | 組織が同一である必要、設計初期工数 |
| 4. Hub-and-Spoke (NCC) | 多数 | 多数 | マルチリージョン / マルチクラウド / 旧オンプレ + 子会社統合 | 推移性、第三者アプライアンス活用 | 運用複雑、コスト |
2.2 設計決定ツリー
2.3 Shared VPC の構造(SVG)
「Billing for resources that participate in a Shared VPC network is attributed to the service project where the resource is located.」 — Shared VPC docs
2.4 Shared VPC の重要ポイント
構造
- Host Project は 1 つ、Service Project は複数(n:1 関係)
- 1 Service Project は 1 Host Project にのみアタッチ可(多重所属不可)
- Host Project に他の Service Project を兼ねさせることは不可
- 組織(Organization)内のみで成立。組織を跨ぐ場合は VPC Peering
統制と分離
- ネットワーク統制は Host で集中(CIDR、Firewall、Route)
- 各 Service Project の IAM は独立(チーム自治)
- Service Project は Subnet 単位で Network User を付与
- 課金は Service Project に分散(部門ごとに把握可能)
2.5 Hub-and-Spoke パターン
2.6 試験での出題パターン(Chapter 2)
- 「セキュリティチームが全 VPC のファイアウォールを統制したい」→ Shared VPC + 階層型ファイアウォール(Hierarchical FW Policy)
- 「各事業部に課金を分けたいが、ネットワークは一元管理」→ Shared VPC(課金は Service Project に分散)
- 「複数の買収子会社(別 Organization)を統合」→ Shared VPC は不可、Peering または NCC を使用
- 「Service Project を別 Host にも所属させたい」→ 不可(1:1 制約)。NCC を検討
3VPC Peering vs Shared VPC vs PSC
「VPC を跨いだ接続」の選択肢は 3 つ:VPC Peering(ネットワーク同士を平面接続)、Shared VPC(複数プロジェクトで 1 つの VPC を共有)、Private Service Connect(サービスとして公開)。混同しがちですが、用途は明確に異なります。
3.1 3 方式の本質比較
| 観点 | VPC Peering | Shared VPC | Private Service Connect |
|---|---|---|---|
| 本質 | 2 VPC をネットワークレイヤで結合 | 1 VPC を複数プロジェクトで共有 | サービスを内部 IP で公開 |
| 方向 | 双方向(フルメッシュ可) | n:1(複数 Service が 1 Host を利用) | Producer → Consumer の片方向 |
| Organization 越え | ✅ 可能(別組織でも OK) | ❌ 不可(同一 Org のみ) | ✅ 可能 |
| CIDR 重複 | ❌ 不可(リナンバー必要) | ❌ 不可 | ✅ 可能(NAT で吸収) |
| 推移性 | ❌ 非推移(A↔B、B↔C があっても A↔C 不可) | ✅ 推移(同じ VPC 内) | — |
| クォータ | 1 VPC あたり 25 Peering | Host あたり Service 数制限あり | Consumer 側 Endpoint 数制限あり |
| DNS | ⚠️ 内部 DNS 非伝播 | ✅ 同一 VPC 内で解決 | Service Directory 連携可 |
| ファイアウォール | 各 VPC で独立管理 | Host で集中管理 | Consumer 側で制御 |
| 典型ユース | 本社 ↔ 子会社、別組織連携 | 大企業内の統制された分離 | SaaS 公開、マネージドサービス利用 |
3.2 選定決定ツリー
3.3 VPC Peering の落とし穴
「No subnet IP range can exactly match, contain, or fit within another subnet IP range in a peered VPC network.」 — VPC Peering docs
非推移性
A ↔ B、B ↔ C があっても、A ↔ C は通信できません。3 拠点以上をフルメッシュにするには 3 つの Peering(A-B / B-C / A-C)が必要で、n 拠点では n(n-1)/2 接続になりクォータ 25 をすぐ超えます。
CIDR 重複不可
Peering 先の VPC とサブネット CIDR が 1 ビットでも重なれば Peering 自体が作成できません。買収後の VPC 統合で頻発する障害。
内部 DNS 非伝播
Peering 先の VM の内部 DNS 名(vm.zone.c.project.internal)は解決できません。Cloud DNS Peering や Service Directory を別途設定。
Firewall タグ非伝播
Peering 先の Network Tag や Service Account はソース指定で参照できません。IP 範囲ベースでファイアウォールを書く必要があります。
📖 VPC Peering の公式制限値(クリックで展開)
- 1 VPC あたり最大 25 Peering(増加リクエスト可)
- サブネット CIDR の重複・包含・含有禁止(プレフィックス長違いでも不可)
- サブネット ルートは常に交換(IPv4 プライベート)
- カスタム ルート(静的 / BGP)は
--export-custom-routes/--import-custom-routesで明示的に有効化が必要 - パブリック ルーティング IP は交換オプション
- 非推移性:A↔B、B↔C で A↔C は通信不可
- Connection tracking は最小 10 分(ファイアウォール ステートフル)
3.4 試験での出題パターン(Chapter 3)
- 「PostgreSQL を自社 VPC でホストし、別組織の顧客にプライベート提供」→ PSC for Published Services(CIDR 重複も吸収)
- 「Shared VPC と VPC Peering の使い分け」→ Shared = 同一組織で統制、Peering = 別組織 or 独立統制
- 「20 拠点を全てフルメッシュ Peering」→ クォータ超過。NCC または Hub VPC + NVA に変更
4Private Service Connect 完全解剖
PSC は近年の試験で必出。「外部 IP を持たずにマネージドサービスに接続したい」「自社サービスをプライベートに公開したい」「マルチテナント SaaS を提供したい」という設計要件への即答カードです。
4.1 3 つのバリエーション
PSC for Google APIs
Cloud Storage、BigQuery、Pub/Sub などの Google APIs を、外部 IP なしの VM から内部 IP 経由で利用。
対比:Private Google Access (PGA) はサブネット属性、PSC はエンドポイント。PSC の方が IP 名前空間を自由に選べ、VPC 単位で制御可能。
PSC for Published Services
自社が運用するサービス(VM / GKE / Internal LB)を、PSC Service Attachment 経由で他組織の VPC からプライベート利用させる。
用途:SaaS プロバイダー、組織を跨ぐマネージドサービス公開。
PSC for Managed Services
Cloud SQL、Memorystore、Vertex AI Online Prediction などの Google マネージドサービスを、Consumer VPC の内部 IP で利用。
対比:Private Services Access (PSA / VPC Peering 方式) より柔軟、CIDR コリジョン回避。
4.2 アーキテクチャ図(PSC for Published Services)
「Private Service Connect delivers explicit authorization through granular controls and no shared dependencies since traffic between consumer and producers uses NAT.」 — PSC docs
4.3 Endpoint vs Backend の使い分け
L4 直結
Consumer 側で Forwarding Rule を作るだけ。シンプルで遅延最小。
- 1 Endpoint = 1 Service Attachment 対応
- Failover は Producer 側責任
- Cloud SQL や Vertex AI など Google API 系で多用
Consumer 側 LB
Consumer 側で Internal LB を建て、その backend に NEG として PSC Service Attachment を登録。
- 独自ドメイン・TLS 証明書を使える
- 複数リージョンの PSC を一つの LB で束ねる Failover が可能
- Consumer 側でレート制限や WAF を適用可
4.4 PSC for Managed Services(PSA との対比)
| 項目 | Private Services Access (PSA) | Private Service Connect (PSC) |
|---|---|---|
| 仕組み | VPC Peering で Google 管理 VPC と接続 | Endpoint + NAT で接続 |
| CIDR 重複 | ❌ 不可(Allocated IP Range を確保) | ✅ 可能(Consumer が IP 選択) |
| マルチ VPC 利用 | ⚠️ Peering を都度設定 | ✅ Endpoint を VPC ごとに作るだけ |
| 権限粒度 | Peering 単位 | Endpoint 単位(最小権限) |
| 対応サービス | Cloud SQL、Memorystore など旧来 | Cloud SQL、Filestore、Vertex AI Online、Memorystore、Spanner Data Boost など拡大中 |
| 推奨 | レガシー / 既存設計 | 新規はこちら |
📖 PSC 設定の流れ(Consumer Endpoint)
- Producer 側で Internal LB を作成
- Producer 側で NAT Subnet を作成(Service Attachment 専用)
- Producer 側で Service Attachment を作成し、許可する Consumer Project を指定(または自動承認)
- Consumer 側で Forwarding Rule(PSC Endpoint)を作成、target に Service Attachment URI を指定
- Consumer VM から PSC Endpoint の IP に接続 → Google Backbone 経由で Producer LB に到達
承認モードには ACCEPT_AUTOMATIC(全許可)と ACCEPT_MANUAL(明示許可)があり、SaaS 公開では Manual が安全。
4.5 試験での出題パターン(Chapter 4)
- 「外部 IP なし VM から BigQuery にアクセス」→ PSC for Google APIs(または PGA / restricted.googleapis.com)
- 「顧客の AWS VPC からも繋がる SaaS 公開」→ PSC + Hybrid(Interconnect/VPN)。Consumer 側で内部 IP として見える
- 「Cloud SQL に複数 VPC から接続したい」→ PSC for Managed Services(PSA だと Peering ハブが必要)
5Cloud Load Balancing 7 種 完全選定
Google Cloud の LB は 3 軸 ×(実質)7 タイプ。試験では「グローバル展開」「内部マイクロサービス」「TCP/UDP パススルー」など要件キーワードから即座にタイプ名を引き出す必要があります。
5.1 3 つの選定軸
軸 1:Global vs Regional
サービスの到達範囲。Global は 単一 Anycast IP で全リージョン、Regional は そのリージョン内のみ。
軸 2:External vs Internal
External はインターネット公開、Internal は VPC 内(または Interconnect/VPN 経由のオンプレ)からのみアクセス可。
軸 3:Application(L7) vs Network(L4)
Application は HTTP/HTTPS の高度なルーティング、Network は TCP/UDP/ESP/GRE。Network はさらに Proxy / Passthrough に分岐。
5.2 7 種完全比較表
| LB タイプ | スコープ | レイヤ | Proxy / Passthrough | 外部 / 内部 | Tier |
|---|---|---|---|---|---|
| Global External Application LB | Global | L7 (HTTP/S) | Proxy (Envoy/GFE) | External | Premium |
| Regional External Application LB | Regional | L7 | Proxy (Envoy) | External | Premium / Standard |
| Cross-region Internal Application LB | Cross-region | L7 | Proxy (Envoy) | Internal | Premium |
| Regional Internal Application LB | Regional | L7 | Proxy | Internal | Premium |
| External Proxy Network LB (TCP/SSL) | Global / Regional | L4 | Proxy | External | Premium / Standard |
| Internal Proxy Network LB | Regional / Cross-region | L4 | Proxy | Internal | Premium |
| External Passthrough Network LB | Regional | L4 (DSR) | Passthrough (Maglev) | External | Premium / Standard |
| Internal Passthrough Network LB | Regional | L4 (DSR) | Passthrough | Internal | Premium のみ |
「Passthrough Network LB leverages Maglev and Andromeda for direct server return (DSR) ... Global external Application LBs use Envoy-based Google Front-End (GFE).」 — Cloud Load Balancing overview
5.3 選定マトリクス(決定ツリー)
5.4 Global vs Regional の決定要素
| 観点 | Global External Application LB | Regional External Application LB |
|---|---|---|
| IP 種別 | Anycast Global(単一 IP で全世界) | Regional IP |
| Network Tier | Premium のみ | Premium / Standard 両方 |
| クライアント到達 | Google エッジに即着地(80+ PoP) | 該当リージョンに直接 |
| マルチリージョン Backend | ✅ 自動フェイルオーバー | ❌ 単一リージョン |
| Cloud CDN | ✅ 統合 | ⚠️ 一部対応 |
| SSL 証明書数 | 多数(Google 管理証明書も可) | 同等 |
| コスト | 転送+処理(Premium 帯域料金) | 転送+処理(Standard で安価) |
5.5 Backend Type と組み合わせ
| Backend 種別 | 対応 LB | 用途 |
|---|---|---|
| Managed Instance Group (MIG) | 全 Application / Network LB | VM フリート |
| NEG (Zonal) | Application LB | GKE Pod / IP-based |
| NEG (Internet) | Global External Application LB | 外部 origin(CDN) |
| NEG (Serverless) | Application LB | Cloud Run / Cloud Functions / App Engine |
| NEG (Private Service Connect) | Application LB | PSC Backend モード |
| Hybrid NEG | Application LB | オンプレ / 他クラウド |
| Cloud Storage Bucket | Global External Application LB | 静的サイトホスティング |
5.6 試験での出題パターン(Chapter 5)
- 「グローバル展開 + マルチリージョン Active-Active」→ Global External Application LB + Spanner
- 「GKE 内部マイクロサービス」→ Internal Application LB(または Service Mesh)
- 「ゲームサーバー UDP」→ External Passthrough Network LB(UDP/ESP/GRE 対応)
- 「Cloud Run をプライベート公開」→ Regional Internal Application LB + Serverless NEG
- 「クライアント IP 保持 + L4」→ Passthrough Network LB(Proxy は LB IP が source)
6ハイブリッド接続 完全比較
オンプレ・他クラウドとの接続は試験の決定的領域。調達期間 / 帯域 / SLA / コストの 4 軸で 5 つの選択肢から選びます。
6.1 5 選択肢の本質比較
| 方式 | 帯域 | SLA | 調達期間 | 初期コスト | 適合シナリオ |
|---|---|---|---|---|---|
| Dedicated Interconnect | 10 Gbps / 100 Gbps | 99.9% / 99.99% | 数週間〜数ヶ月 | 高(コロケーション) | 大規模・自前ファシリティ・Google PoP 近接 |
| Partner Interconnect | 50 Mbps 〜 50 Gbps | 99.9% / 99.99% | 数日〜数週間 | 中(パートナー経由) | 中規模・Google PoP に直結できない |
| HA VPN | 各トンネル 3 Gbps(最大 10 Gbps) | 99.99% | 数十分〜数時間 | 低(インターネット越し) | クイックスタート・バックアップ経路・小〜中規模 |
| Classic VPN | 3 Gbps | 99.9% | 数十分 | 最低 | 非推奨(静的ルーティング、HA なし) |
| Cross-Cloud Interconnect | 10 / 100 / (400) Gbps | 99.9% / 99.99% | 1〜4 週間 | 高 | マルチクラウド(AWS/Azure/OCI/Alibaba) |
「Each Cloud VPN tunnel supports up to 250,000 packets per second. Depending on packet size, this translates to between 1 Gbps and 3 Gbps of bandwidth per tunnel.」 — HA VPN docs
6.2 Dedicated vs Partner の決定ツリー
6.3 99.99% SLA を取るための冗長構成
6.4 HA VPN の構造
6.5 Cross-Cloud Interconnect
| 対象クラウド | 帯域 | SLA 構成 |
|---|---|---|
| AWS / OCI | 10 / 100 / 400 Gbps | 99.9%:1 メトロ 2 EAD / 99.99%:2 メトロ 各 2 EAD |
| Azure / Alibaba Cloud | 10 / 100 Gbps | 同上 |
「Google supports the connection all the way to the OCI demarcation; support does not extend to the remote cloud provider's infrastructure.」 — CCI docs
6.6 試験での出題パターン(Chapter 6)
- 「3 ヶ月待てない、明日繋ぎたい」→ HA VPN(数時間で開通)
- 「99.99% SLA 必須」→ Dedicated/Partner で 2 メトロ × 2 EAD = 4 接続、または HA VPN を 2 経路
- 「20 Gbps の帯域が必要」→ Dedicated 100G(または Partner 50G)。HA VPN だけでは厳しい
- 「AWS の DB と GCP の Web を統合」→ Cross-Cloud Interconnect(Megaport などのパートナー経由も可)
7Network Connectivity Center (NCC)
NCC は「ネットワークの統合ハブ」。複数 VPC・Interconnect VLAN・HA VPN・サードパーティ NVA を 1 つの Hub にスポークとして登録し、推移的通信を実現するマネージドサービスです。VPC Peering の 25 個制限や非推移性を超えたい場合の決定打。
7.1 NCC の構造
7.2 サポートされるスポークタイプ
| スポーク種別 | 用途 | 備考 |
|---|---|---|
| VPC Spoke | Google Cloud 内の VPC を統合 | VPC Peering の代替。非推移性を超える |
| VLAN Attachment | Dedicated/Partner Interconnect | オンプレ → NCC 経由で全 VPC へ |
| HA VPN | VPN 経由のサイト | BGP ルーティング必須 |
| Router Appliance | SD-WAN / 第三者 NVA | Cisco、Palo Alto などの仮想アプライアンス |
7.3 NCC vs Shared VPC vs VPC Peering
| 観点 | NCC | Shared VPC | VPC Peering |
|---|---|---|---|
| 推移性 | ✅ Hub 経由で全 Spoke 推移 | ✅ 同 VPC 内 | ❌ 非推移 |
| 異種接続混在 | ✅ VPC + VLAN + VPN + NVA | ❌ VPC のみ | ❌ VPC のみ |
| Organization 越え | ✅ 可能 | ❌ 不可 | ✅ 可能 |
| サードパーティ NVA | ✅ ファースト級サポート | ❌ | ❌ |
| コスト | 高(Spoke 料金) | VPC コストのみ | 無料(データ転送のみ) |
| 推奨ケース | 大規模統合・SD-WAN | 同組織内集中統制 | 2-3 VPC 限定接続 |
7.4 試験での出題パターン(Chapter 7)
- 「50 拠点(オンプレ + GCP 複数 VPC + AWS)を統合管理」→ NCC Hub-and-Spoke
- 「Cisco SD-WAN を Google Cloud に持ち込みたい」→ NCC + Router Appliance Spoke
- 「VPC Peering の 25 個制限に達した」→ NCC に移行(VPC Spoke として再登録)
- 「Site-to-Site Data Transfer」→ NCC で複数オンプレ拠点間データ転送を Google Backbone で実現
8Cloud Armor & Cloud CDN
外部公開アプリの「守り」と「速さ」を司る 2 サービス。両方とも Global External Application LB と密結合します。
8.1 Cloud Armor の機能階層
Always-On DDoS Protection
外部 Application/Network LB に対する L3/L4 ボリュメトリック攻撃を自動緩和。追加料金なし、レイテンシ影響なし。
- SYN フラッド、UDP フラッド対策
- Google エッジで即時インラインミティゲーション
- Premium 自動付帯(全 Global External LB)
WAF + L7 DDoS + Adaptive Protection
HTTP Flood、SQLi、XSS、OWASP Top 10 への対応。ML ベースの異常検知。
- Preconfigured WAF Rules(OWASP CRS 4.22 ベース)
- Adaptive Protection(ML 検知 + WAF ルール提案)
- Threat Intelligence(IP レピュテーション)
- Bot Management、Rate Limiting
「Cloud Armor uses OWASP Core Rule Set 4.22 as its foundation, offering protection aligned with OWASP Top 10 vulnerability categories.」 — Cloud Armor docs
8.2 Cloud Armor のルールタイプ
| ポリシー種別 | 適用先 | 用途 |
|---|---|---|
| Backend Security Policy | Backend Service | WAF、L7 ルール |
| Edge Security Policy | Backend Service / Bucket(CDN 前段) | キャッシュ前のフィルタリング |
| Network Edge Security Policy | Network LB / Protocol Forwarding | L3/L4 高度フィルタ |
| Hierarchical Security Policy | 組織・フォルダ・プロジェクト | 組織横断 WAF 統制(プレビュー) |
📖 Cloud Armor の Adaptive Protection 動作(クリックで展開)
- Backend Service のトラフィックを 24/7 で観測(ML モデル)
- 異常検知(HTTP Flood、Layer 7 ボリュメトリック)でアラート生成
- 攻撃シグネチャから 提案 WAF ルールを自動生成
- 管理者が承認 → ルールを Backend Security Policy に追加
- 正常化後にルールを削除・閾値調整
L3/L4 の Advanced Network DDoS は Network LB に対しても提供されます。
8.3 Cloud CDN の動作モデル
8.4 Cloud CDN の Cache Mode
| Cache Mode | 動作 | 典型ユース |
|---|---|---|
USE_ORIGIN_HEADERS | Origin の Cache-Control ヘッダに従う | 細かい TTL 制御を Origin で済ませている場合 |
CACHE_ALL_STATIC | 静的拡張子(jpg, css, js…)を自動キャッシュ | 静的サイト / 通常のメディア配信 |
FORCE_CACHE_ALL | 全レスポンスをキャッシュ(プライベートも) | ⚠️ ログイン後 HTML をキャッシュする事故注意 |
FORCE_CACHE_ALL はログイン後のレスポンス(Cookie 含むセッション)まで誤キャッシュし、他ユーザーに個人情報が表示される事故を起こします。動的コンテンツに使ってはいけません。動的部分は private Cache-Control / signed URL で守るのが正解。
8.5 Cloud CDN の機能ハイライト
- Signed URLs / Signed Cookies:時限的なアクセス制御。動画配信、ダウンロードコンテンツに有効
- Custom Origins (Internet NEG):GCP 外(他クラウド・オンプレ)も Origin にできる
- Cache Invalidation:URL/パターン単位でキャッシュ破棄。1 リクエストで多数のオブジェクトをパージ可
- Service Extensions:エッジでカスタムロジック実行(WASM ベース)
- Negative Caching:404 など失敗レスポンスもキャッシュしてオリジン負荷削減
- Dynamic Compression:Brotli/Gzip 圧縮をエッジで自動付与
8.6 試験での出題パターン(Chapter 8)
- 「OWASP Top 10 対策」→ Cloud Armor Enterprise + Preconfigured WAF Rules
- 「グローバル配信 + DDoS」→ Global External Application LB + Cloud Armor + Cloud CDN 三点セット
- 「動画コンテンツ配信 + 有料会員のみ」→ Cloud CDN + Signed URL
- 「ML で攻撃を自動検知」→ Cloud Armor Adaptive Protection
9Cloud NAT
外部 IP を持たない VM・GKE Pod・Cloud Run(VPC Egress 経由)からインターネットへ egress onlyで出るためのマネージド NAT。アーキテクチャは プロキシレス・Andromeda 分散実装で、追加 VM が不要なのが特徴です。
「Cloud NAT is a distributed, software-defined managed service that configures the Andromeda software powering your VPC network without requiring proxy VMs or appliances.」 — Cloud NAT docs
9.1 Public NAT vs Private NAT
VM → インターネット
外部 IP を持たない VM/GKE/Cloud Run が、共有された外部 IP プール経由でインターネットへ egress。
- 静的 / 自動割当の外部 IP を選択可
- 逆方向(インターネット → VM)は不可
VPC ↔ VPC / オンプレ
VPC 間や VPC ↔ オンプレで CIDR が重複しているときに、NAT で IP を変換して通信。
- VPC Peering、NCC スポーク、HA VPN/Interconnect 経由
- マージ・買収後のネットワーク統合で活用
9.2 ポート割当てとポート枯渇
Cloud NAT の最大の落とし穴は ポート枯渇。1 つの外部 IP は 65,536 ポートしか持たないため、多数の VM × 多数のコネクションを 1 IP で捌こうとすると詰まります。
| 項目 | デフォルト | 調整可能範囲 |
|---|---|---|
| 1 VM 最小ポート | 64 | 2 〜 65,536(2 の累乗) |
| 1 VM 最大ポート(dynamic) | 65,536(dynamic 有効時) | Dynamic Port Allocation で自動拡張 |
| NAT IP プール | 自動 1 〜 任意数 | 必要 IP 数 = (同時コネクション数 × VM 数) / 64,512 |
| TCP TIME_WAIT (idle) | 2 分 | カスタマイズ可 |
| UDP TIME_WAIT (idle) | 30 秒 | カスタマイズ可 |
connection timed out」「address already in use」が断続的に発生。対策:(1) Dynamic Port Allocation 有効化、(2) 1 VM 最小ポートを 1024 / 2048 に増加、(3) 外部 IP プールを増設、(4) Endpoint Independent Mapping を必要なケースだけに限定。
9.3 Endpoint Independent Mapping (EIM)
EIM を有効にすると、同じ VM・同じ送信元ポートが 常に同じ外部 IP:外部ポートにマップされます。SIP/VoIP や P2P など、対称的な NAT を必要とするプロトコルで重要。ただし EIM 有効時はポート効率が悪化し、枯渇しやすくなるトレードオフがあります。
9.4 ベストプラクティス
推奨設定
- Dynamic Port Allocation を有効化
- NAT Logging を有効化(IP/Port 監査)
- 外部 API はできるだけ PSC for Google APIs で迂回(NAT 不要に)
- サブネット単位で NAT 適用範囲を限定
- Egress Filter を併用
避けるべきパターン
- 全 VPC を 1 つの NAT で賄う(IP プール圧迫)
- 1 IP で数百 VM を捌こうとする
- EIM をデフォルトで有効化
- NAT ログを無効のまま放置(監査不能)
9.5 試験での出題パターン(Chapter 9)
- 「外部 IP を持たない VM がインターネットへ patch を取りに行く」→ Cloud NAT(Public)
- 「ポート枯渇でエラー多発」→ Dynamic Port Allocation 有効化 + 最小ポート増加
- 「Google API(GCS など)アクセス専用」→ NAT は不要、PGA または PSC for Google APIs
- 「VPC Peering で CIDR が重複している」→ Private NAT で IP 変換
10試験頻出パターン(ケース別)
本番試験は単発のサービス知識ではなく、シナリオ全体を読んで最適構成を選ぶ形式。代表 6 ケースの「定番解」を頭に焼き付けます。
10.1 ケース別ネットワーク構成
| シナリオ | 推奨構成 |
|---|---|
| グローバル EC サイト(Cymbal Retail 型) | Global External Application LB + Cloud CDN + Cloud Armor Enterprise + Spanner Multi-region + VPC SC + Cross-region Internal Application LB(マイクロサービス間) |
| ヘルスケア HIPAA(EHR Healthcare 型) | Dedicated Interconnect(99.99%、4 接続)+ HA VPN バックアップ + Shared VPC + Hierarchical Firewall + VPC SC + Audit Logs + Private NAT |
| コネクテッドカー IoT(KnightMotives 型) | Regional Passthrough NLB(UDP)+ Pub/Sub + Cross-Cloud Interconnect(既存 AWS)+ NCC + Edge TPU + Data Residency 配慮で Multi-region 設計 |
| メディア配信(Altostrat Media 型) | Global External Application LB + Cloud CDN(Signed URL)+ Cloud Armor + Cloud Storage Multi-region + Vertex AI Online Endpoint(PSC で接続) |
| マイクロサービス SaaS | GKE + Internal Application LB + PSC for Published Services + Cloud Service Mesh + Cloud Armor + Private Google Access |
| レガシー移行 (Lift & Shift) | HA VPN(即時)→ Partner Interconnect(数週間)+ Migration Center + Shared VPC + Database Migration Service |
10.2 「キーワード → サービス」翻訳早見表
| 問題文のキーワード | 即答サービス |
|---|---|
| 「Single anycast IP」「グローバル展開」 | Global External Application LB |
| 「クライアント IP を保持」 | External Passthrough NLB |
| 「UDP / ゲーム / VoIP」 | Passthrough NLB |
| 「外部 IP なしで GCS アクセス」 | PSC for Google APIs または PGA |
| 「マネージド DB をプライベートに」 | PSC for Managed Services(PSA は旧式) |
| 「自社サービスを別組織に公開」 | PSC for Published Services |
| 「99.99% オンプレ接続」 | Dedicated/Partner Interconnect 2 メトロ × 2 EAD |
| 「明日繋ぎたい」 | HA VPN |
| 「マルチクラウド」 | Cross-Cloud Interconnect または NCC + Partner |
| 「50 拠点を統合管理」 | Network Connectivity Center |
| 「OWASP / WAF」 | Cloud Armor Enterprise |
| 「ML ベース DDoS 自動緩和」 | Cloud Armor Adaptive Protection |
| 「静的コンテンツ高速化」 | Cloud CDN |
| 「ポート枯渇でエラー」 | Cloud NAT + Dynamic Port Allocation |
| 「VPC Peering 25 個制限」 | NCC に移行 |
| 「同組織内でネットワーク統制を一元化」 | Shared VPC |
| 「データ主権 / リージョン縛り」 | Subnet Region 制御 + VPC SC + リージョン制限 |
11アンチパターン と 注意点
試験では「誤った設計を選ばないこと」も問われます。Google 公式が明示的に non-recommended としているパターンを整理します。
11.1 ネットワーク アンチパターン Top 10
Default Network のまま本番
0.0.0.0/0 から 22/3389 が空いている、CIDR が固定で衝突しやすい。組織ポリシー compute.skipDefaultNetworkCreation でブロック推奨。
Custom Mode VPC を最初から
CIDR、サブネット、ファイアウォール全てを宣言的に IaC(Terraform)で管理。
本番と開発を VPC Peering
不要な攻撃面が増加。本番 ↔ 開発の誤接続事故。
環境別 VPC + PSC for Managed Services
共有したいのは マネージドサービスのみのはず。VPC 平面接続は最終手段。
20 VPC を全部 Peering
非推移性で n(n-1)/2 = 190 接続必要、クォータ 25 を超える。
NCC Hub-and-Spoke
1 Hub に全 VPC を Spoke 登録。推移性 + 統合管理。
Classic VPN を新規構築
静的ルーティング、HA なし、99.9% SLA、IPv6 非対応。
HA VPN(99.99%、BGP、IPv6)
Google 公式が「recommended method」と明記。
Cloud NAT を全 VPC 共通 1 つで賄う
外部 IP プール圧迫 → ポート枯渇 → 断続的タイムアウト。
サブネット別 NAT + Dynamic Port Allocation
1 リージョン 1 NAT、ログ有効、外部 API は PSC で迂回。
Cloud CDN FORCE_CACHE_ALL を全パスに
ログイン後 HTML までキャッシュ → 個人情報露呈事故。
USE_ORIGIN_HEADERS + Cache-Control 設計
動的は private, no-store、静的のみ public TTL。
Dynamic Routing Mode = Regional のまま放置
マルチリージョン化したらオンプレ通信がリージョン跨ぎで途絶。
本番 VPC は最初から Global
後から変更も可能だが、初期から Global にして全リージョンで Interconnect 共有。
Network Tag だけでファイアウォール
Peering 越え非伝播、誤付与で予期せぬ穴。
Service Account ベース + Hierarchical Policy
SA ベースは IAM と紐付き、Hierarchical で組織ガード。
Premium Tier のまま「テスト用 VM 多数」
Egress 料金が嵩む。Premium は LB 用 / 本番のみ。
環境別 Network Tier 制御
開発は Standard Tier、本番 LB のみ Premium。組織ポリシーで強制可。
Cloud Armor を Standard のままで OWASP 対策
Standard はボリュメトリック DDoS のみ。L7 攻撃は素通し。
Cloud Armor Enterprise + Preconfigured WAF
OWASP CRS 4.22、Adaptive Protection、Bot Mgmt 統合利用。
11.2 セキュリティ的注意点
12クォータと制限の早見表
試験前最終確認用。太字は出題頻度が特に高い数値です。引上げリクエスト可能なものとそうでないもの(ハード制限)が混在します。
12.1 VPC / Subnet 関連
| 項目 | デフォルト値 | 備考 |
|---|---|---|
| 1 プロジェクトあたり VPC ネットワーク数 | 5 | 引上げ可 |
| 1 VPC あたり Subnet 数 | 275(リージョンあたり) | 増加可 |
| Subnet primary range の予約 IP | 4 / subnet | 変更不可(network/gateway/2nd reserved/broadcast) |
| 1 VPC あたり VM 数 | 15,000 | 引上げ可 |
| Static Routes | 250 / VPC | 増加可 |
| Dynamic Routes | 100 / Cloud Router | 増加可 |
| MTU | 1460 (default), 最大 8896 (Jumbo) | VPC 単位で設定 |
12.2 Peering / Shared VPC / PSC
| 項目 | デフォルト値 | 備考 |
|---|---|---|
| 1 VPC あたり VPC Peering 数 | 25 | 引上げ可(要相談) |
| 1 Service Project あたり Host Project | 1 | ハード制限 |
| 1 Host Project あたり Service Project 数 | 制限あり(増加要相談) | — |
| 1 PSC Service Attachment あたり Consumer | 50(要確認) | 増加可 |
| 1 VPC あたり PSC Endpoint 数 | 制限あり | クォータページ参照 |
12.3 ファイアウォール
| 項目 | デフォルト値 | 備考 |
|---|---|---|
| 1 VPC あたり Firewall Rule 数 | 500(VPC FW Policy なら多い) | 増加可 |
| Priority レンジ | 0 〜 65,535 | 低いほど優先 |
| Priority デフォルト | 1000 | — |
| Implied Deny Ingress | — | 暗黙ルール(変更不可) |
| Implied Allow Egress | — | 暗黙ルール(変更不可) |
| Connection Tracking 最小タイムアウト | 10 分 | idle 10 分でステート破棄 |
| Hierarchical Policy 適用範囲 | Org / Folder | VPC FW より優先 |
12.4 Load Balancing
| 項目 | 値 |
|---|---|
| Global External Application LB | 単一 Anycast IP / Premium のみ / 80+ PoP |
| Backend Service あたり Backend 数 | 多数(数千レベル、Backend 種別による) |
| SSL 証明書 / LB | 多数(Google 管理証明書も使用可) |
| URL Map ルール | VPC 単位上限あり、増加可 |
| Health Check 間隔 | 1 秒〜(デフォルト 5 秒) |
12.5 Interconnect / VPN
| 方式 | 帯域 | SLA | 備考 |
|---|---|---|---|
| Dedicated Interconnect | 10G / 100G | 99.9% (1 メトロ 2 EAD) / 99.99% (2 メトロ × 2 EAD) | 調達 数週〜数月 |
| Partner Interconnect | 50 Mbps 〜 50 Gbps | 同上 | 調達 数日〜数週 |
| HA VPN 1 トンネル | 1〜3 Gbps (250k pps) | 99.99% | BGP 必須 |
| HA VPN ゲートウェイ最大 | 10 Gbps(複数トンネル束ね) | 99.99% | — |
| Classic VPN | 3 Gbps | 99.9% | 非推奨 |
| Cross-Cloud Interconnect | 10 / 100 / (400) Gbps | 99.9% / 99.99% | AWS/Azure/OCI/Alibaba |
12.6 Cloud NAT / Cloud Armor / Cloud CDN
| 項目 | 値 |
|---|---|
| Cloud NAT 1 VM 最小ポート | デフォルト 64、最大 65,536 |
| Cloud NAT 1 外部 IP のポート総数 | 65,536 |
| Cloud NAT TCP Idle Timeout | 120 秒(カスタマイズ可) |
| Cloud Armor WAF Rules ベース | OWASP CRS 4.22 |
| Cloud Armor Rate Limit ルール | 多数設定可 |
| Cloud CDN Cache Invalidation | 1 リクエストでパターン指定可、月次上限あり |
| Cloud CDN Signed URL 期限 | 最大 1 週間(標準) |
12.7 ネットワーク性能(公式指標)
| 指標 | 値 |
|---|---|
| Intra-zone レイテンシ | P50 < 55 μs, P99 < 80 μs |
| Compact Placement レイテンシ | P50 < 45 μs, P99 < 60 μs |
| クロスリージョン パケットロス | < 0.01%(グローバル平均) |
| HA VPN 1 トンネル PPS | 250,000 pps |
「Cross-region packet loss target: less than 0.01% global average.」 — VPC overview
✅ 試験直前 最終チェックリスト
※ チェック状態はこのブラウザに保存されます。
🧭 次のステップ
アーキ設計と計画
本ページの内容を「設計判断の翻訳力」と統合学習。出題比 25%。
SECTION 2インフラ管理とプロビジョニング
VPC・LB・GKE・Vertex AI・Gemini Enterprise の実装目線。
QUIZ問題演習
ネットワーク領域を含む 30 問で実戦演習。70% 以上を目指す。