インターネットの第3の波
急速なデジタル化が進み、デバイスやマシンもユーザーとして扱われるようになる中、インターネットは新たな時代を迎え、エッジエコシステムにも進化が求められています。
F5 CTO、Geng Lin
世界に衝撃を与えたCOVID-19パンデミックにより不確実性が高まりましたが、危機と機会に直面した世界の反応は、予想外のものではありません。COVIDによってデジタル化のペースが飛躍的に加速したことは明らかです。MicrosoftのCEOであるSatya Nadella氏が述べたことで広く知られているように、数年分のデジタルトランスフォーメーションがわずか数か月で進みました。
今日、世界がデジタル化へ向かっていることは明らかです。デジタル化に伴い、データ量も増加します。IDCは「Data Age 2025」レポートで、世界のデータ量が2025年までに175 ZBに達すると予測しています。1 このデータは、コア（従来型およびクラウドのデータセンター）、エッジ、さらにPC、スマートフォン、IoTデバイスなどのエッジエンドポイントに保存されます。また、このデータの30%はリアルタイムで消費されます。
これは、技術の進歩によるところもあります。5Gのデータ転送速度は従来の無線通信世代と比べて最大100倍高速で、レイテンシーは通常20 msから1 msに短縮されます。2 これらの新たな機能により、データ生成の速度が高まり、リアルタイムで処理できる能力も向上します。
このリアルタイムデータの多くは、電球、セキュリティカメラ、家電製品などの据え置き型デバイスによって生成、消費されています。パンデミック中、住宅所有者の3分の1がデバイスの利用を増やしており、スマートドアロック所有者では半数近く（46%）に上ります。3 一方、かなりの割合を占めるのが、医療用ウェアラブルデバイス、コネクテッドカー、サプライチェーンを追跡・監視するセンサーなどのモバイルデバイスです。2020年11月時点で、4 米国だけでも、Webトラフィックの45%が携帯電話から発生していました。
“毎秒127台の新しいIoTデバイスがインターネットに接続されています。”
デバイスの爆発的な増加により、ユーザーの定義は根本から変わりました。かつては人間だけが担っていた役割を、今ではマシンやスクリプト、ソフトウェアも担っています。この増加は今後も続くと予想されます。
同時に、このテクノロジーを利用する人の数も増え続けています。2019年のインターネットユーザー数は49億人でしたが、2022年末までには60億人に増加すると予測されています。さらに専門家は、2030年までに、予測される世界人口85億人のうち、6歳以上の90%がデジタル技術を日常的に利用するようになると予測しています。5 現在、こうしたユーザーの多くは、生活のほぼあらゆる場面でデジタルサービスを利用しています。たとえば、パンデミック中には遠隔医療の利用が実に6,000%増加しました。6 分散化が進み、デジタル技術の利用が浸透した社会がもたらす圧力と要求に、デバイスの爆発的な増加が重なり、インターネットの第3の時代が始まろうとしています。
インターネットの第3の波がエッジの進化を促進
インターネットの第3の波の到来に伴い、エッジコンピューティングは必然的に台頭し、進化していくと考えています。インターネットの変革によって、世界はPCとインターネットの時代へと進みました。クラウドコンピューティングとスマートフォンの普及により、モバイルインターネットの時代が到来しました。そして今、私たちは第3の時代である「Internet of Moving Things」を迎えようとしています。
この時代に生じる課題がエッジエコシステムの変革を促し、静的で閉鎖的なEdge 1.0から、オープンで自律的なEdge 2.0への移行が進んでいます。このプロセスは、単細胞生物から複雑な生物への進化に似ています。
エッジエコシステムの進化
たとえば、クラウド活用が始まった当初は、少数の大規模なパブリッククラウドとコンテンツ配信ネットワーク（CDN）が、インターネットアプリケーションのデリバリとデジタルサービスの配信を支配していました。これらのプロバイダーは、人間の体内で12対の脳神経が果たす役割にも似た、インターネットアプリケーションエコシステムの一元的な制御ポイントとして機能していました。クラウドのユースケースとエコシステムが拡大するにつれ、人間の自律神経系の働きと同様に、デジタルサービスにはインターネットの「エッジ」で得られる局所的な情報に基づいてリアルタイムに意思決定することが求められています。
この進化が、エッジを自律型の新時代へと導いています。これは驚くべきことではありません。インターネットの進化の波が訪れるたびに新たな課題が生じ、その一部はエッジコンピューティングによって解決されてきました。
第1の波：Edge 1.0
World Wide Webの発明者であるTim Berners-Leeは、インターネットユーザーが低速な回線で大量のWebコンテンツを転送する際に直面する輻輳の問題を予見し、これを「World Wide Wait」と呼びました。当時主流だったパラダイムでは、速度と冗長性のニーズに対応するため、比較的静的なWebコンテンツやWebアプリケーションを分散し、ユーザーの近くに配置することに重点が置かれていました。このニーズから、エンドユーザーに近い物理的なPoint of Presence（PoP）、コンテンツキャッシュ、位置予測、輻輳回避、分散ルーティングアルゴリズムなど、主要なアーキテクチャ原則が生まれました。
第2の波：Edge 1.5
Web 2.0の到来に加え、パブリッククラウドとSaaSソリューションが登場したことで、新たなアーキテクチャ原則が導入されました。アプリケーションは、インターネット上の主要なコンテンツ形態となりました。そのため、分散型エッジは初期の形態のままでは存続できず、提供対象であるアプリケーションのアーキテクチャとともに進化する必要がありました。同時に、拡大するデジタル経済のセキュリティを確保する必要性も高まっていました。世界経済の多くがコマース中心のアプリケーションに大きく依存するようになると、セキュリティサービスは急速にCDNプロバイダーの定番のアドオンとなりました。CDNプロバイダーはすでに世界各地に拠点を展開し、クラウドや従来型データセンターよりもユーザーに近い場所で、脅威に早期に対処できたためです。これらのサービスは、コンテンツ配信用に整備されたインフラストラクチャ上に構築されているため、閉鎖的な独自環境となっています。
第3の波：Edge 2.0
今日のアプリケーションは、もはや配信ネットワークにおける「受動的な」ルーティング先ではなく、能動的な参加者となっています。たとえば、Kubernetesベースの分散アプリケーションでは、コンテナ内にパッケージ化されたアプリケーションロジックを、対応するKubernetesスタックを備えた任意の適切なコンピューティング環境へ動的に移動できます。これは、初期のエッジソリューションの基盤となったアーキテクチャ原則とは正反対です。初期のエッジソリューションは、コンテンツ（またはアプリケーション）が物理的な場所に紐づく静的な存在だった時代を前提としています。このようなエッジソリューションでは、コンテンツ配信ネットワークだけが、ユーザーとアプリケーションを接続する「インテリジェントプラットフォーム」として機能し、アプリケーション（およびユーザー）はその「インテリジェントプラットフォーム」に対する受動的な「エンドポイント」にとどまると想定されています。このアプローチは、ユーザーをコンテンツやアプリケーションに接続するうえで、もはや最適なアーキテクチャではありません。
ユーザーもまた進化しています。デジタルに関する知識やデジタルエンゲージメントへの意欲は、最初のCDNが登場した1998年当時とは比べものにならないほど高まっただけでなく、テクノロジーによって「ユーザー」の定義そのものも変化しました。現在の「ユーザー」は、人間に代わって動作するマシン、スクリプト、自動化サービスである場合もあります。製造工場や農地から重要なデータを収集するセンサーかもしれません。こうした「ユーザー」は、人間と同様に、速度、セキュリティ、プライバシーを求めます。その一方で、アプリケーションスタックを組み込んだインテリジェントなIoTエンドポイントなどの新たな「ユーザー」は、安全で最適なデジタルユーザーエクスペリエンスを提供するため、アプリケーションロジックの動的な処理やデータ分析に関与することも少なくありません。
Edge 2.0の登場
エッジが登場した背景にあるアプリケーションの根本的な課題、すなわち速度、そしてセキュリティは、現在もなお存在します。一方で変化したのは、アプリケーションの定義（固定された場所に存在する静的なインスタンスから、「移動可能な」コンテナ単位へ）、ユーザーの定義（人間のユーザーからインテリジェントな「モノ」へ）、場所の定義（IPアドレスから論理的な識別情報へ）、そしてエッジがサポートするユースケース（コンテンツ配信から、アプリケーションの動的な分散とエッジでのリアルタイムな意思決定へ）です。
デジタルトランスフォーメーションとIoTにより、デジタルエクスペリエンスに対する新たな要件が生まれ、アプリケーションの分散、リアルタイムのインテリジェンス、エッジでの意思決定が必要になっています。そのため、エッジコンピューティングは、業界のデジタルトランスフォーメーションを実現する重要な要素となりつつあります。「2021 State of Application Strategy」レポートによると、7 組織の76%がエッジ環境を導入済み、または導入を積極的に計画しており、その主な推進要因は、アプリケーションパフォーマンスの向上と、データの収集および分析の実現です。
さらに、今回のデジタルトランスフォーメーションでは、膨大な数の「モノ」が新たに組み込まれています。CiscoのAnnual Internet Report8 では、「2023年までに、地球上のネットワーク接続デバイスの数は人間の3倍を超えると予測されています。世界の接続の約半数がマシン間（M2M）接続となり、M2M分野ではスマートホームや自動車における消費者向けの『モノ』が主流になります」と予測しています。これまでITとOT（オペレーショナルテクノロジー）が分離されていたため、クラウドコンピューティングによってコンピューティング能力が大幅に向上した一方で、「モノ」の追加は、クラウドモデルにおけるネットワークアーキテクチャに依然として課題をもたらします。Edge 2.0時代のモバイルIoT環境では、ITとOTが融合し、より高度なインテリジェントセンシング機能と自動化機能を備えるようになります。つまり、クラウドコンピューティングによる一元的なデータ処理に加え、ネットワークエッジには豊富なデバイスとデータが集約され、エンドポイントの近くで膨大なコンピューティング能力が提供されることで、大きなビジネス価値が引き出されます。
組織がEdge 2.0を活用してそのメリットを享受するには、従来とは異なる一連の技術設計原則に基づき、包括的なアプリケーション配信を中核とするアプリケーション配信プラットフォームが必要になります。
Edge 2.0のアプリケーション配信プラットフォームは、以下の主要な設計原則に基づく必要があります。
統合コントロールプレーン
- Edge 2.0アプリケーション配信プラットフォームにおける「エッジ」とは、ユーザーエンドポイントからパブリッククラウドまで、あらゆる物理環境または論理環境を指します。統合アプリケーションコントロールプレーンにより、異なる環境間でセキュリティポリシー、データロケーションポリシー、ユーザーID管理を共通に定義し、自動化およびオーケストレーションツールとの統合を通じて、その実行を徹底できます。
アプリケーション指向
- Edge 2.0アプリケーション配信プラットフォームは、アプリケーションライフサイクル管理ツールと完全に統合されます。アプリケーションセキュリティポリシー、データロケーションポリシー、アイデンティティ管理、リソースオーケストレーションは、統合コントロールプレーンを介して「宣言」され、プラットフォームが稼働するあらゆる環境で適用されます。Edgeは対象アプリケーションの「宣言済みプロパティ」となり（その結果、各アプリケーションが独自に「パーソナライズ」されたEdgeを持つことになります）、手動でプロビジョニングすることなく、プラットフォームによって「実行」されます。開発者は、インフラストラクチャやロケーションの管理を気にすることなく、アプリケーションロジック、アプリケーション間の連携（API）、ビジネスワークフローに集中できます。
プラットフォームに組み込まれた分散型セキュリティ
- Edge 2.0アプリケーション配信プラットフォームでは、統合コントロールプレーンを介して、アプリケーションセキュリティポリシーを共通の方法で定義します。これらのポリシーは、アプリケーションが稼働するすべての環境に配布され、適用されます。プラットフォームに直接組み込まれたセキュリティ機能（暗号化や最高水準のボット検知など）により、デフォルトでアプリケーションとともにセキュリティ機能を移行できます。
分散データ処理と組み込み分析
- Edge 2.0アプリケーション配信プラットフォームは、アプリケーションロジックのためのグローバルファブリックであると同時に、データ処理と分析のためのグローバルファブリックにもなります。あらゆるデジタルサービスにはデータとアプリケーションロジックの両方が必要ですが、データを保存、処理、変換する場所を、アプリケーションロジックが配置されている場所と同じにする必要はありません。データの配置場所は、データグラビティ、規制（PCI、GDPRなど）、処理の相対的なコストパフォーマンスといった要因に基づいて決定される、プラットフォームレベルの一連のポリシーとして個別に指定する必要があります。セキュリティポリシーと同様に、ユーザーは統合コントロールプレーンを介してデータ配置ポリシーを「宣言」し、プラットフォームはあらゆる環境でそのポリシーを適用する必要があります。Edge 2.0プラットフォームは、可観測性、テレメトリストリーミング、MLツール、ETLサービスに対応する一連の運用機能を標準搭載するだけでなく、データの詳細を埋め込み属性として保存するデータリネージなど、その他のデータ管理ポリシーでも役割を果たします。
ソフトウェア定義のエラスティックエッジ
- Edge 2.0アプリケーション配信プラットフォームでは、「エッジ」は特定の場所にある物理PoPによって定義されるものではなくなります。代わりに、パブリッククラウド、ハイパーバイザー、データセンターやプライベートクラウド、さらには各企業固有の「リモート」拠点にある物理マシンなど、お客さまが望むあらゆる場所のリソース上で、Edge 2.0コントロールプレーンによって動的に定義されます。接続ネットワーク機能も、プライベートまたはパブリックWANインフラストラクチャ上にオーバーレイされるソフトウェア定義方式で提供されるため、構築や設定に多大な労力を要しません。対象アプリケーションの「意図の宣言」に応じて、アプリケーションからの要求に基づき、カスタマイズされたソフトウェア定義のエラスティックエッジを提供します。「エッジ」と、その宣言に基づいてアプリケーション向けに確立されるすべての要素は、シンプルで使いやすいアプリケーションのプロパティになります。
ハードウェア最適化コンピューティング
- プロセッサとチップセットの技術、特に機能と処理能力が向上しつつあるGPU、DPU、TPU、FPGAの進歩により、特定のワークロードタイプに特化したコンピューティングで、リソース利用を大幅に最適化できるようになりました。Edge 2.0アプリケーション配信プラットフォームは、こうした専用ハードウェアを備えたシステムと連携し、その支援が有効な特定のアプリケーションワークロードを適切なシステムに割り当て、配置して実行します。たとえば、AI/MLを多用するワークロード向けにGPUリソースを検出して構成したり、アプリケーションに必要な専用のアプリケーションセキュリティおよびネットワーキングサービス向けにDPUを検出して統合したりします。Edge 2.0アプリケーション配信プラットフォームがハードウェアを認識できることで、アプリケーション向けの専用インテリジェント「産業システム」の構築に大きなメリットがもたらされ、ローカルでのリアルタイム処理を必要とする魅力的なIoTソリューションを実現する可能性が限りなく広がります。たとえば、EV充電ステーションは、EVのセンサーから生成される膨大なデータを集約するポイントオブプレゼンスとして機能できます。また、Android OSを搭載した自動運転車は、ハードウェア支援による自己診断を継続的に実行するモバイルデータセンターのように機能できます。
革新的なアプリケーションデリバリーでインターネットの第3の波を乗り切る
Edge 2.0アプリケーションプラットフォームが実現する分散型のリアルタイムインテリジェンスは、未来のデジタル世界で中心的な役割を果たします。多くの企業にとって、これはアプリケーションデリバリーモデルを再構想することを意味します。現在のアプリケーションおよびサービスデリバリーは、アプリケーションロジックを一元的に配置する集中型モデルを基盤としています。アプリケーションロジックは、パブリッククラウドまたはプライベートデータセンターでホストされています。Edge 2.0時代には、インフラストラクチャ、データ、アプリケーションアーキテクチャの分散化が進み、ピアツーピア方式が採用されるようになります。ただし、この移行は革命ではなく、現在のアプリケーションデリバリーテクノロジーを拡張する進化になるとF5は考えています。
F5は、マルチクラウドの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技術における長年の経験を生かし、デジタル時代における組織の中核資産であるアプリケーションのニーズに常に応えてきました。Edge 2.0時代を迎え、エッジはクローズドモデルからオープンモデルへと変化しています。Volterraの買収により、F5はこのEdge 2.0アプリケーション分散パラダイムの構築を主導するうえで最適な立場にあります。
現在、あらゆる業界でデジタルトランスフォーメーションの取り組みが加速しています。エッジへの展開は、お客さまのアプリケーション戦略に徐々に組み込まれつつあります。F5はお客さまと連携し、インターネットの新たな潮流に対応していきたいと考えています。
リソース
2 https://www.gsma.com/wp-content/uploads/2019/04/The-5G-Guide_GSMA_2019_04_29_compressed.pdf
4 Statista、「モバイルデバイスからのトラフィックの割合」
5 Cybersecurity Ventures「2022年と2030年の世界のインターネットユーザー数」
6 Definitive HC「COVID-19により遠隔医療の利用が6,000%増加」