【入門編】 Azure NAT Gatewayの複数パブリックIPアドレス（IPプール）割り当てとラウンドロビン方式 – クラウド＆コンテナネットワーク実践ガイド

郵便局の「窓口」が足りない！Azure NAT GatewayのIPプールで混雑を解消しよう

クラウドの世界に飛び込んだばかりの頃、皆さんは「NAT Gateway」という言葉に出会ったことはありませんか？

「パブリックサブネット（外の世界と繋がる場所）」にある仮想マシンたちが、安全にインターネットへ荷物を送るための「郵便局の窓口」。それがNAT Gatewayの役割です。でも、もしその郵便局にたった一つの窓口しかなかったらどうなるでしょう？大量の郵便物が押し寄せ、窓口は大行列。これが、インフラエンジニアを悩ませる「ポート枯渇」という現象です。

今回は、Azure NAT Gatewayが持つ強力な武器、「IPプール（複数パブリックIPの割り当て）」について、その仕組みを紐解いていきましょう。

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郵便局の窓口を16個に増やそう！

Azure NAT Gatewayは、1つだけでなく、最大で16個ものパブリックIPアドレスを一つの窓口グループとして束ねることができます。これを「IPプール」と呼びます。

なぜIPを増やすのでしょうか？それは、通信の出口である「ポート」を増やすためです。
インターネットへの通信は、送信元IPアドレスと送信元ポート番号の組み合わせで行われます。一つのIPアドレスには、同時に扱えるポート数に物理的な限界があります。この限界を超えると、新しい通信ができなくなる「ポート枯渇」が発生します。

IPアドレスを16個並べるということは、窓口を16個に増やすのと同じこと。これで処理能力は単純計算で16倍になり、大規模なシステムでも安定して通信を捌けるようになるのです。

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どうやってIPを選ぶの？「ラウンドロビン」の魔法

では、複数のIPアドレスがあるとき、Azureはどのようにして「どの窓口から荷物を出すか」を決めているのでしょうか？

ここで登場するのがラウンドロビン方式です。

これは非常に公平な仕組みです。例えるなら、行列に並んでいる人たちを「窓口A、窓口B、窓口C……」と順番に順番に案内していくようなものです。

1. 最初の通信はIPアドレス1番から。
2. 次の通信はIPアドレス2番から。
3. ……16番までいったら、また1番に戻る。

この仕組みのおかげで、特定のIPアドレスだけに負荷が集中することなく、全体でバランスよく通信を分散できるのです。これをエンジニアの間では「負荷分散」と呼びますが、このIPプール管理におけるラウンドロビンは、まさに「縁の下の力持ち」として、我々のトラフィックを支えています。

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Azure CLIでIPプールを構築してみよう

理屈が分かったところで、実際にAzureでこの設定をどう行うのか見てみましょう。難しいことはありません。az network nat gateway create コマンドで、複数のパブリックIPを紐付けるだけです。

# 1. 2つのパブリックIPアドレスを作成（IPプール用）
az network public-ip create --name MyPublicIP1 --resource-group MyRG --sku Standard
az network public-ip create --name MyPublicIP2 --resource-group MyRG --sku Standard

# 2. 作成したIPをNAT Gatewayに関連付ける
# --public-ip-addresses にスペース区切りでIPを指定します
az network nat gateway create \
  --name MyNatGateway \
  --resource-group MyRG \
  --public-ip-addresses MyPublicIP1 MyPublicIP2 \
  --location japaneast

# これで、MyPublicIP1とMyPublicIP2を交互に使うNAT Gatewayが誕生しました！

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実務で意識しておきたい「IPプールの考え方」

このIPプール、ただ増やせば良いというものでもありません。以下の3つのポイントは、現場でトラブルに遭遇しないために覚えておいてください。

ホワイトリスト管理: 接続先のサーバー側で「特定のIPからの通信しか許可しない」という設定（ホワイトリスト）をしている場合、16個すべてのIPを許可リストに入れてもらう必要があります。「IPが16個あること」を忘れて、1つだけ登録して「なぜか繋がらない！」と焦るのは、新人時代によくある「あるある」です。
ポートの枯渇以外の原因: もしIPを16個にしても通信が詰まるなら、それは「ポート枯渇」ではなく、接続先のサーバーがパンクしているか、アプリケーション側のコネクション管理の問題かもしれません。
SNATポートの効率化: Azureの標準設定では、仮想マシン1台あたり64個のSNATポートが確保されます。もし通信量が多いなら、NAT Gatewayを使ってより多くのポートを確保し、かつIPプールで「出口」を広げるという「二段構え」の設計がベストプラクティスです。

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まとめ：ネットワークは「流れ」を意識する

インフラの仕事は、目に見えないパケットの流れを想像することから始まります。NAT GatewayのIPプールは、複雑な通信の混雑を「窓口を増やす」という直感的な方法で解決する、非常に優れた仕組みです。

最初は難しく感じるかもしれませんが、「郵便局の窓口を並列化しているだけ」と思えば、少し親しみが湧いてきませんか？

ぜひ皆さんの環境でも、トラフィックの規模に合わせてこのIPプールを活用し、余裕のあるネットワーク設計を目指してみてください。また次回の記事で、さらに深いクラウドネットワークの世界を一緒に探検しましょう！