このドキュメントでは、Google Cloud でホストされるウェブ アプリケーションのリファレンス アーキテクチャについて説明します。このアーキテクチャでは、インターネットに接続されたアプリケーションのスケーリング、セキュリティ、配信の高速化を支援する Google Cloud のベスト プラクティスを組み込んだグローバル フロントエンドを使用します。このアーキテクチャには、Cloud Build のサポートに加えて、Jenkins や GitLab などのサードパーティの継続的インテグレーション（CI）ツールと継続的デリバリー（CD）ツールが含まれています。このアーキテクチャは、ロードバランサを使用してアプリケーションをスケーリングし、ウェブ アプリケーション ファイアウォール（WAF）を使用して分散型サービス拒否（DDoS）攻撃やウェブベースの攻撃からアプリケーションを保護することを必要とするデベロッパーとアプリ所有者を対象としています。
アーキテクチャ
次の図に、このドキュメントで説明するアーキテクチャを示します。
このアーキテクチャでは、アプリケーションはグローバル外部アプリケーション ロードバランサでロードバランスされます。このロードバランサは、HTTP トラフィックと HTTPS トラフィックを複数のリージョンにわたって複数のバックエンド インスタンスに分散します。Cloud CDN は、Google のエッジ拠点（PoP）を使用してインターネットに接続されたアプリケーションを高速化し、グローバル外部アプリケーション ロードバランサと連携してユーザーにコンテンツを配信します。バックエンドは、一般的なウェブ攻撃やその他のレイヤ 7 属性の受信リクエストをスクラブしてレイヤ 7 フィルタリングを行う Google Cloud Armor セキュリティ ポリシーによって保護されます。これにより、ロード バランシングされたバックエンド サービスに到達する前にトラフィックをブロックできます。ボリューム型 DDoS 攻撃に対する保護は、デフォルトで有効になっています。
ユーザーがサービスのコンテンツをリクエストすると、対象のリクエストは Cross-Cloud Network によって提供されるインターネットに接続されたアプリケーションのグローバル フロントエンドに送信されます。リクエストは、Google Cloud Armor エッジ セキュリティ ポリシーから始まる Google Cloud Armor セキュリティ ポリシーによって評価されます。リクエストが許可され、Cloud CDN で処理できる場合、コンテンツは Google Cloud Armor のキャッシュから取得され、ユーザーに返送されます。リクエストでキャッシュミスが発生した場合は、バックエンド ポリシーによって評価され、ポリシーのルールに従ってバックエンド サーバーによって拒否または処理されます。
アーキテクチャ コンポーネント
この図には、次のコンポーネントが含まれています。
グローバル外部アプリケーション ロードバランサ: このアプリケーション ロードバランサは、プロキシベースのレイヤ 7 ロードバランサであり、サービスを実行し、スケーリングできます。アプリケーション ロードバランサは、さまざまな Google Cloud プラットフォームでホストされているバックエンドに HTTP / HTTPS トラフィックを分散します。アプリケーション ロードバランサには次の機能があります。
- 構成可能なバックエンド: このアーキテクチャでは、異なるリージョンの 2 つのマネージド インスタンス グループ（MIG）を使用しますが、グローバル外部アプリケーション ロードバランサがサポートするバックエンドを構成できます。GKE、Cloud Run、Cloud Functions、App Engine のアプリケーションに同じロードバランサを使用できます。また、オンプレミスや他のクラウドでホストされているアプリケーションには、異なるバックエンド構成を使用できます。詳細については、アプリケーション ロードバランサの概要をご覧ください。
- トラフィック分割: アプリケーション ロードバランサはトラフィック管理に使用できます。たとえば、さまざまなユーザーをさまざまなバックエンド サーバーに送信してソフトウェア バージョンを管理できます。このドキュメントで説明するアーキテクチャでは、60 / 40 の単純なトラフィック分割が行われます。ただし、この分割を変更して、より複雑なトラフィック管理スキームを作成することもできます。その他の構成オプションについては、構成可能なタイムアウトと再試行を参照して目的のバランシング モードを判断してください。
Cloud CDN: Cloud CDN プラットフォームはキャッシュとして機能します。QUIC や HTTP/2 のほかにルーティングやキャッシュ制御などの Cloud CDN 機能のフルパッケージを提供するために、配信元サーバーによりデプロイされます。このアプローチにより、パフォーマンスを犠牲にすることなくアプリケーションをグローバルにスケーリングできるだけでなく、帯域幅とフロントエンド コンピューティングの費用も削減できます。グローバル フロントエンドで使用されるデフォルト構成は、Cloud CDN のコンテンツ配信のベスト プラクティスとウェブ セキュリティのベスト プラクティスに基づいています。
Google Cloud Armor: このコンポーネントには、DDoS 保護と WAF ルールが含まれます。このアーキテクチャには、一般的な脅威ベクトルの軽減に有効な、次の基本的な Google Cloud Armor 構成が存在します。
ModSecurity Core Rule Set CRS 3.3 に基づく事前構成 WAF ルール。これらのルールにより、Google Cloud Armor では、各シグネチャを手動で定義する必要がなく、事前に名前が付けられたルールを参照することで、数十の異なるトラフィック シグネチャを評価できます。
受信リクエストをフィルタリングし、保護されたバックエンド サービスと Cloud Storage バケットへのアクセスを制御するための Google Cloud Armor エッジ セキュリティ ポリシーの基本構成。
使用するプロダクト
このリファレンス アーキテクチャでは、次の Google Cloud プロダクトを使用します。
設計上の考慮事項
このセクションには、このドキュメントを起点として、セキュリティ、信頼性、運用効率、費用、パフォーマンスに関する特定の要件を満たすアーキテクチャを開発する際に活用できるガイダンスを掲載しています。
セキュリティ、プライバシー、コンプライアンス
このセクションでは、このリファレンス アーキテクチャを使用してウェブ アプリケーションをデプロイする際に考慮すべきその他の要素について説明します。
セキュリティ ベースラインを確立する
セキュリティをさらに強化するために、このドキュメントで説明するアーキテクチャは、エンタープライズ基盤ブループリントとも互換性があります。このブループリントは、Google Cloud を使用している組織が、Identity and Access Management（IAM）、Cloud Key Management Service、Security Command Center の設定など、将来のすべてのワークロードの安全なベースラインを確立するのに活用できます。
Cloud CDN でユーザーデータを保護する
このアーキテクチャでは、ユーザー固有のコンテンツをキャッシュに保存しないことをおすすめします。HTML（text/html）と JSON（application/json）のコンテンツ タイプをキャッシュに保存するには、Cloud CDN レスポンスで明示的な cache-control ヘッダーを設定します。1 人のユーザーのデータをキャッシュに保存して、すべてのユーザーに配信しないようにしてください。
IAP を使用してアプリケーションへのアクセスを制御する
このアーキテクチャは、Identity-Aware Proxy（IAP）とも互換性があります。IAP は、ユーザーの ID を検証し、対象のユーザーにアプリケーションへのアクセスを許可するかどうかを決定します。グローバル外部モードと従来モードの両方のアプリケーション ロードバランサで IAP を有効にするには、ロードバランサのバックエンド サービスで IAP を有効にします。インバウンド HTTP / HTTPS リクエストは、アプリケーション ロードバランサによってロード バランシングのために送信される前に、Google Cloud Armor によって評価されます。Google Cloud Armor がリクエストをブロックした場合、IAP はリクエストを評価しません。Google Cloud Armor でリクエストが許可されている場合、IAP はリクエストを評価します。IAP がリクエストを認証しない場合、リクエストはブロックされます。詳細については、Google Cloud Armor と他の Google プロダクトの統合をご覧ください。
費用の最適化
一般的なガイドラインとして、Cloud CDN と Google Cloud Armor を併用すると、データ転送料金の影響を最小限に抑えることができます。
Cloud CDN
キャッシュからクライアントに提供される静的オブジェクトはロードバランサを経由しません。効果的なキャッシュ保存戦略により、ロードバランサで処理される送信データの量を減らし、費用を削減できます。
Google Cloud Armor
Google Cloud Armor を使用すると、不要なトラフィックに対するアカウントへの課金がなくなるため、コストを削減できます。Google Cloud Armor によってブロックされたリクエストについては、アプリからレスポンスが生成されないため、ロードバランサによって処理される送信データの量が効果的に削減されます。費用への影響は、実装する Google Cloud Armor セキュリティ ポリシーによってブロックされる不要なトラフィックの割合によって異なります。
最終的な費用は、保護するサービスやアプリケーションの数、設定されている Google Cloud Armor のポリシーとルールの数、キャッシュのフィルと下り（外向き）の量、データ量によっても異なります。詳細については、以下をご覧ください。
- Google Cloud Armor の料金
- Cloud Load Balancing の料金
- Cloud CDN の料金
- 特定のデプロイ シナリオの料金を確認するには、Google Cloud 料金計算ツールをご覧ください。
デプロイ
このリファレンス アーキテクチャをデプロイするには、Terraform の例を使用します。詳細については、README ファイルをご覧ください。web_app_protection_example フォルダには、main.tf ファイルが含まれています。このファイルのコードによって、このドキュメントで説明するアーキテクチャが作成され、自動デプロイの追加サポートが提供されます。
Terraform フォルダのフォルダ構造は次のとおりです。
- ソースコード リポジトリ: ウェブ アプリケーション保護の例は、ウェブ アプリケーションと API の保護（WAAP）リポジトリの一部です。
- CD と CI: ビルドフォルダには、以下の Jenkins、GitLab、Cloud Build の説明ファイルが含まれています。
- Jenkins: このリポジトリには、パイプラインが実行するルールを含む Jenkins ファイルが含まれています。
- GitLab: このリポジトリには、GitLab パイプラインが実行するルールを含む .gitlab-ci YAML ファイルが含まれています。
- Cloud Build: このリポジトリには、ブランチ名に基づくルールを含む Cloud Build ファイルが含まれています。
- このリポジトリには、マルチ環境（本番環境と開発環境）のデプロイ オプションが含まれています。詳細については、
READMEファイルをご覧ください。
パイプラインの基盤となるブランチへの変更を commit すると、変更によってパイプライン実行がトリガーされ、完了すると変更が新しいリリースに統合されます。ツールキットを初めて pull すると、選択した Google Cloud プロジェクトにソリューションが読み込まれます。
次のステップ
このリファレンス アーキテクチャで使用される Google Cloud プロダクトのベスト プラクティスの詳細を確認する。
- ウェブ セキュリティのベスト プラクティス
- 外部アプリケーション ロードバランサのパフォーマンスに関するベスト プラクティス
- コンテンツ配信のベスト プラクティス
- Google Cloud Armor WAF ルールを調整するためのベスト プラクティス
Cloud Armor Enterprise: このアーキテクチャの Google Cloud Armor の機能は、Google Cloud Armor のスタンダード ティアでご利用いただけます。プロジェクトを Cloud Armor Enterprise に登録すると、次のような追加機能を使用できるようになります。
- 脅威インテリジェンス。脅威インテリジェンス データの複数のカテゴリに基づいて、外部アプリケーション ロードバランサへのトラフィックを許可またはブロックできます。
- 適応型保護: Google Cloud アプリケーション、ウェブサイト、サービスを、HTTP フラッドなどのレイヤ 7 DDoS 攻撃や、その他の高頻度に見られるレイヤ 7（アプリケーション レベル）の悪意のあるアクティビティから保護できます。適応型保護では、異常なアクティビティを検出してアラートを表示し、潜在的な攻撃を示すシグネチャを生成して、シグネチャをブロックするカスタム Google Cloud Armor WAF ルールを生成する ML モデルを構築します。
- DDoS 攻撃の可視性。指標による可視化を実現し、レイヤ 3 レイヤ 4 のボリューム型攻撃試行などのイベントのログ記録を提供します。
- DDoS 対応サポートや DDoS 請求対策などの追加サービス。詳細については、Cloud Armor Enterprise の概要をご覧ください。
Cloud Architecture Center で、リファレンス アーキテクチャ、図、ベスト プラクティスを確認する。
寄稿者
作成者:
- Lihi Shadmi | プロダクト マネージャー
- David Tu | カスタマー エンジニア
その他の寄稿者:
- Alex Maclinovsky | エンタープライズ アーキテクト
- Anderson Duboc | カスタマー エンジニア
- Grant Sorbo | ソリューション アーキテクト
- Michele Chubirka | クラウド セキュリティ アドボケイト
- Rob Harman | テクニカル ソリューション エンジニア マネージャー
- Susan Wu | アウトバウンド プロダクト マネージャー