モノリシックから分散型へ：アプリケーションの進化がADCに与える影響

Greg Maudsleyプロダクトマーケティング担当シニアディレクター | F5

全3回のブログシリーズの第2回（前回のブログ）

アプリケーションはデジタル生産性を支える原動力です。処理能力を日常生活に役立つツールへと変え、仕事、旅行、エンターテインメント、産業に変革をもたらしてきました。こうしたソフトウェアプログラムは、フードデリバリーの注文を支援するアプリから、宇宙空間の人工衛星を誘導するもの、組立ラインを稼働させるもの、さらにはこのブログの執筆に使用したワープロソフトまで、多岐にわたります。

アプリケーションは時代とともに大きく進化し、特定の計算処理向けに設計された基本的なプログラムから、AIを活用し、分散環境全体からの入力に基づいて動作する動的な最新アプリへと発展してきました。近年のアプリケーションの進歩を振り返ることで、変化するユーザーニーズ、ビジネス要件、技術革新にコンピューティングがどのように適応し、デジタル世界を形作ってきたかが見えてきます。しかし、アプリの複雑化、相互接続、パーソナライズ、アクセシビリティ、インテリジェント化が進むにつれて、アプリケーションの攻撃対象領域も拡大し、悪意ある脅威や悪用にさらされるリスクが高まっています。端的に言えば、攻撃対象領域の拡大はサイバー犯罪者により多くの攻撃機会をもたらします。サイバー犯罪者もまた、最新鋭のサイバー防御を突破するための手法を進化させ続けています。

アプリケーションが、物理データセンターのモノリシックなアプリから、今日の高度に分散されたAIアプリへと進化する中、高性能なアプリケーションセキュリティとアプリケーションデリバリの機能を単一のプラットフォームに統合する、次世代のADCが求められています。

複雑化し拡大を続ける脅威環境に加え、アプリとAPIの一貫したデリバリとセキュリティを提供できるプラットフォームが存在しないことが、状況をさらに複雑にしています。アプリケーションデリバリコントローラー（ADC）は、アプリデリバリ機能を実現するうえでスタックの中核的な役割を担ってきましたが、今日の環境におけるニーズの変化に対応するには、ADCも進化する必要があります。こうした要因が相まって、アプリセキュリティとアプリケーションデリバリサービスを組み合わせ、多様なITエコシステム全体で、より包括的な保護と、よりシンプルで統合された管理を実現する、新たな包括的戦略への需要が高まっています。

1940年代に登場した初期のアプリから振り返り、現在に至るまでの経緯を見ていきましょう。

アプリケーション1.0：モノリシックアプリと3層アプリ

1940年代から1950年代に登場した初期のコンピューターでは、現在のようなアプリケーションはまだ実質的に使われていませんでした。プログラミングには、主に機械語とパンチカードが使用されていました。Applications 1.0とも呼べる最初のアプリケーションは、1960年代から1970年代にかけて、集中型メインフレームコンピューターとともに発展しました。メインフレームでは、給与計算、在庫管理、基本的なデータ処理などを行うために設計されたモノリシックアプリケーションが稼働していました。こうした初期のアプリケーションは単一のコードベースで構成され、隔離されたデータセンターや企業のオフィス内で稼働する、非常に大規模で一体化されたコードの集合体でした。高い城壁と堀に守られた丘の上の人里離れた城を想像してください。そこで働く人々は、FORTRANやCOBOLなどのプログラミング言語を使い、集中管理されたコンピューティングリソースにアクセスしていました。

モノリシックアプリケーションモデルを進化させたのが3層アプリケーションです。コンピューティングリソースを3つの異なる機能層に分割し、各層に独立しながらも相互接続されたアプリケーションを配置します。プレゼンテーション層（ユーザーインターフェース）は、業務効率化ソフトウェア（懐かしのWordStarなど）をはじめとするデスクトップアプリケーションが担いました。一方、ビジネスロジック層には、ユーザーリクエストを処理して演算を実行するアプリケーションサーバーが含まれます。データ層（データベース）は、データの保存と管理を担いました。

3層アプリケーションはモノリシックアプリケーションよりも高いモジュール性と柔軟性を実現しましたが、物理データセンターのインフラストラクチャとオンプレミスのリソースに依存する点は変わりませんでした。医療、銀行、行政など、レガシーシステムが厳格な規制要件を満たし、ミッションクリティカルなアプリケーションのダウンタイムが許容されない一部の業界では、現在もモノリシックアプリケーションと3層アプリケーションが一般的です。

アプリケーション2.0：クラウド、マイクロサービス、コンテナ

1990年代にeコマースが台頭し、ドットコム時代が幕を開けました。アプリケーションサービスプロバイダー（ASP）は、World Wide Webを介してクラウドに似たWebホスティングサービスを提供し、企業は独自のインフラストラクチャを構築することなくHTML Webアプリケーションを公開できるようになりました。ダイヤルアップまたはブロードバンド接続があれば、世界中のどこからでもWebアプリを利用できました。これらのアプリケーションは3つの層に分かれていました。消費者は自宅のコンピューターでインターネットとWebブラウザーソフトウェアを使用し、ASPのサイトでホストされているWebアプリケーションにアクセスしました。一方、ASP側のデータベースサーバーは、購入処理と顧客データの保存を担っていました。現在もWebアプリはオンライン小売の主流であり、Web上のeコマース事業の推進に重要な役割を果たしています。

2010年代初頭は、クラウドによる変革の時代でした。多くの識者が、オンプレミスのデータセンターは終焉を迎え、クラウドコンピューティングが台頭すると予測していました。あらゆるコンピューティングをクラウドへ移行するという議論が広がる中、多くのアプリケーションがクラウド環境で稼働できるようモダナイズされたほか、クラウド上で開発されるようになりました。これがクラウドネイティブアプリケーションです。

これらのクラウドネイティブアプリは、クラウドのスケールとパフォーマンスに最適化され、マイクロサービスアーキテクチャを基盤として一から構築されました。これにより、アプリの進化に新たなパラダイムシフトがもたらされました。マイクロサービスベースのアプリケーションは、独立した一体型のコードブロックではなく、それぞれが単一の機能を担い、APIを介して他のマイクロサービスと通信できる、個別にデプロイ可能な小規模マイクロサービスを組み合わせて構成されます。モジュール化されたマイクロサービスは、自己完結型で異なる環境でも一貫して動作できる仮想化コンピューティングインスタンスである、可搬性の高いコンテナ内でオーケストレーションされ、アプリケーションを構成します。マイクロサービスベースのアプリケーションには、モノリシックアプリや3層アプリと比べて、アプリ開発の迅速化、スケーラビリティの向上、柔軟性の強化、サービスの再利用性など、多くの利点があります。

しかし、これらの構成要素となるマイクロサービスは、パブリッククラウドのライブラリやその他のリモートプラットフォームから取得され、APIなどの通信メカニズムを介して連携します。こうした分散要素は管理が難しく、APIを公開するとアプリケーションの攻撃対象領域が拡大し、データ転送中のネットワーク侵入や、サードパーティ製ライブラリに潜在する脆弱性のリスクが生じます。

アプリケーション3.0：分散型アプリとAI

現在、アプリケーションは新たなパラダイムシフトを迎えています。データセンターが消滅するという予測は大幅に誇張されたものでした。今日、多くの組織では、オンプレミス、エッジ、クラウドのリソースを利用してハイブリッド環境で稼働する、従来型とモダンのアプリケーションが混在しています。そのため、アプリケーションやAPIがどこに存在していても、そのデリバリとセキュリティを統合できる一貫したプラットフォームの必要性が、さらに複雑になっています。

さらに、アプリはますます複雑化しており、クラウドベースのマイクロサービスだけでなく、リアルタイムのデータフローや新たな形式の入力にも依存しています。一般的な旅行Webサイトのアプリケーションを例に考えてみましょう。選んだ旅行先の魅力的な写真やコンテンツに加え、ホテル、航空券、レンタカーを予約するためのAPI経由でアクセスするリアルタイムエンジン、最新の天気予報へのリンク、インタラクティブな地図機能などが備わっています。こうしたモダンアプリケーションは相互に高度に接続され、複数のソースを利用して動的に機能します。ハイブリッドクラウドや分散環境のデータを活用することで、充実した顧客体験を提供します。

すでに高度に統合されているこれらのアプリケーションにAIを追加すると、複雑さと攻撃対象領域はさらに増大します。相互接続されたネットワークやデバイスのデータを活用するAI搭載サービスには、レコメンデーションエンジンやチャットボットなどがあります。たとえば旅行Webサイトでは、リアルタイムのユーザープロファイルと予測分析に基づいて、個々のユーザーに合わせた旅行先やアクティビティを提案したり、動的価格設定アルゴリズムの監視を提供したりする場合があります。

AIアプリケーションは膨大な量のデータを処理し、複雑なトラフィックパターンを伴うため、エンタープライズデータストアやAIファクトリー内のAIモデルに対して、大規模かつ頻繁なリクエストを行います。AIワークロードは通常、パブリッククラウド、エッジデバイス、ハイブリッドシステムなどの分散インフラストラクチャに展開されるため、アプリケーションはデータセキュリティとプライバシーのリスク、AIモデルに対する敵対的攻撃、インフラストラクチャの脆弱性にさらされます。こうした課題を背景に、展開場所を問わず最新のAIアプリケーションとワークロードをサポートする、高性能なトラフィック管理およびアプリケーションデリバリサービスと統合された包括的なセキュリティを、APIを多用するアプリケーションに提供する必要性が高まっています。

アプリケーションの進化：機能の向上と複雑性の増大

アプリケーションの歴史は、多くの点でコンピューティングそのものの歴史でもあります。1940年代に基本的な数値計算を行うものとして始まり、現在では、AIを活用し、広範囲に分散するリモートシステムからの入力によって動作する、複雑で動的なアプリへと進化してきました。また、その歴史には、コンピューティングハードウェアが利用しやすくなり、広く普及してきた過程も反映されています。アプリケーションの利用環境は、専門家しか操作できなかった部屋ほどの大きさのメインフレームコンピューターから、個人利用や娯楽向けのグラフィカルインターフェースを備えたデスクトップコンピューターやノートパソコンへ、さらに、どこからでも利用でき、タッチスクリーンと音声コマンドの両方で操作できるWebアプリやモバイルアプリを活用したモバイルデバイスへと移行してきました。

しかし、こうした高度化・動的化が進むアプリケーションは、さまざまなセキュリティリスクにさらされるネットワークや接続に依存しています。そのため、継続的に進化するセキュリティ対策と、分散環境向けに最適化されたADCが必要です。分散環境全体で稼働する従来型アプリ、モダンアプリ、AI搭載アプリが混在する新たな状況をより適切に管理するには、重要なアプリケーションデリバリ機能とセキュリティ機能を統合する必要があります。F5は、ADCがその管理に適したテクノロジーだと考えています。ただし、この役割を果たすには、今日の分断されたデジタルエコシステムに伴う運用の複雑さとリスクの軽減に貢献できるよう、ADCも進化する必要があります。

詳細については、本シリーズの前回のブログ記事「進化するアプリケーションインフラストラクチャの要件に応えるADCの再構築」をご覧ください。また、アプリケーションアーキテクチャの変化に伴ってアプリケーションセキュリティがどのように進化してきたのか、そしてなぜADCの新時代が求められているのかを解説する次回のブログにもご期待ください。

ADC 3.0ブログの議論をさらに深める：アプリケーションセキュリティの進化：新世代のADCへ

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Greg Maudsleyプロダクトマーケティング担当シニアディレクター | F5

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