レイヤー4（L4）プロキシとレイヤー7（L7）プロキシは、コンピュータネットワークにおける2つのカテゴリのプロキシサーバです。これらは、L4-L7ネットワークサービス定義の文脈で機能するネットワーク層によって区別されます。レイヤー4プロキシは主にトランスポート層で動作し、レイヤー7プロキシはアプリケーション層で動作します。これら2つのタイプの違いとL4-L7ネットワークサービスにおける役割を理解するためには、まずOSIモデルと負荷分散の概念に慣れる必要があります。
OSIモデルとは何ですか？
オープンシステム間接続（OSI）モデルは、国際標準化機構によって作成された概念モデルであり、多様な通信システムが標準プロトコルを使用して通信できるようにします。平たく言うと、OSIは異なるコンピュータシステムが互いに通信するための標準を提供します。
OSIモデルは、コンピュータネットワーキングのための普遍的な言語として見ることができます。これは、通信システムを7つの抽象的な層に分割することに基づいています。それぞれの層は前の層の上に積み重ねられています。
負荷分散とは何ですか？
負荷分散は、コンピュータネットワークやサーバーで作業負荷を均等に分配するために使用されます。その目的は、システムのパフォーマンス、信頼性、可用性を向上させ、サーバーの過負荷や障害を防ぐことです。トラフィックを複数のサーバーに分散させることで、負荷分散はネットワークやアプリケーションの安定性、応答性、およびユーザーリクエストの増加容量を確保します。
負荷分散はさまざまなレベルやシナリオで適用できます。DNS負荷分散、ハードウェアおよびソフトウェア負荷分散についての詳細な理解は、DNS負荷分散とは？を参照してください。ただし、この特定の記事では、主にレイヤー4およびレイヤー7プロキシサーバに関する負荷分散の概念について掘り下げていきます：
- レイヤー4負荷分散（L4）: 負荷分散はトランスポート層で実施され、IPアドレスやポート番号に焦点を当てます。レイヤー4負荷分散は、クライアントとサーバー間の接続状態に基づいてトラフィックを配分します。
- レイヤー7負荷分散（L7）: 負荷分散はアプリケーション層で実施され、HTTPなどのアプリケーション層プロトコルを理解できます。リクエストの内容（例：URL、リクエストヘッダーなど）に基づいてトラフィックを配分できます。
ラウンドロビン、重み付きラウンドロビン、最少接続数など、さまざまな負荷分散戦略があります。適切な負荷分散戦略を選択することで、システムのパフォーマンスと信頼性を向上させることができます。
L4プロキシ
レイヤー4プロキシは主にOSIモデルの第4層、トランスポート層で動作します。トランスポート層は主にTCP（Transmission Control Protocol）およびUDP（User Datagram Protocol）を含むエンドツーエンドのデータ転送を担当しています。レイヤー4プロキシは主にIPアドレスとポート番号に焦点を当て、クライアントとサーバー間でデータパケットを転送します。主に負荷分散およびネットワークトラフィック制御に使用され、ネットワークのパフォーマンスと信頼性を向上させます。
L4プロキシのユースケース
- 基本的な負荷分散: レイヤー4プロキシは、クライアントとサーバー間でデータパケットを転送し、基本的な負荷分散を実現します。これにより、ネットワークのパフォーマンスと信頼性が向上し、個々のサーバーの過負荷を防ぎます。
- ゲーム加速: L4プロキシは、モバイルおよびPCゲームのTCP/UDP経由のデータ転送を加速します。例えば、リアルタイムバトルゲームやMMORPGなど、統一サーバーへのグローバルアクセスが必要なゲームでは、L4プロキシがプレイヤーを最寄りの高速チャネルに接続し、地域ごとの異なるネットワーク条件によるゲームのパケット損失率と遅延を減少させます。
- リアルタイム音声/ビデオ: L4プロキシはUDP経由の転送加速をサポートします。これにより、ビデオ会議やアンカーと観客の間のビデオコミュニケーションなどのリアルタイムインタラクティブシナリオで信頼性のある音声とビデオの転送が保証されます。L4プロキシはまた、ISP間の問題、長距離通信、および国境を越えた通信中の音声/ビデオの遅延、パケット損失、高遅延などのネットワーク問題を解決します。
L7プロキシ
レイヤー7プロキシは主にOSIモデルの第7層、すなわちアプリケーション層で動作します。アプリケーション層は、HTTP（Hypertext Transfer Protocol）、FTP（File Transfer Protocol）などのネットワークアプリケーションプロトコルとデータを扱います。レイヤー7プロキシは、アプリケーション層プロトコルを理解し、データパケットをより深く処理することができます。これには、コンテンツフィルタリング、キャッシング、セキュリティチェックなどが含まれます。レイヤー7プロキシは、通常、Webアプリケーションの最適化、セキュリティ保護、および負荷分散に使用されます。
レイヤー7プロキシのユースケース
- Webアプリケーションの最適化: レイヤー7プロキシ負荷分散は、リクエストの内容（URL、リクエストヘッダーなど）に基づいてトラフィックを配分でき、特定のページ、API、またはサービスの最適化を可能にします。
- コンテンツ配信ネットワーク（CDN）: 世界中に分散したサーバーネットワークで、ユーザーに近いサーバーにコンテンツを配信することでコンテンツ配信を加速します。レイヤー7プロキシ負荷分散は、ユーザーの地理的位置に基づいてリクエストを最寄りのサーバーにルーティングできます。
- セキュリティ保護: レイヤー7プロキシ負荷分散は、DDoS攻撃やSQLインジェクションなどの悪意のあるリクエストを識別し、それらを遮断または安全なサーバーにリダイレクトすることで、バックエンドサーバーを攻撃から保護します。
レイヤー4とレイヤー7の違い
レイヤー4とレイヤー7のプロキシは、動作層、処理能力、適用シナリオにおいて異なります。レイヤー4プロキシは主にトランスポート層で動作し、IPアドレスとポート番号に焦点を当てるのに対し、レイヤー7プロキシはアプリケーション層で動作し、アプリケーション層プロトコルを理解します。レイヤー4プロキシは主にデータパケットを転送するのに対し、レイヤー7プロキシはコンテンツフィルタリング、キャッシング、セキュリティチェックなどのより深いデータパケット処理を実行できます。レイヤー4プロキシは通常、単純な負荷分散とネットワークトラフィック制御に使用され、レイヤー7プロキシはWebアプリケーションの最適化、セキュリティ保護、インテリジェントルーティングが必要なシナリオにより適しています。
L4対L7
L4プロキシ（レイヤー4プロキシ）の利点：
- トランスポート層処理: L4プロキシはトランスポート層（TCP/UDP）のデータを扱い、ネットワーク通信中の負荷分散やフェイルオーバーなどの機能を実現します。
- シンプルさと効率性: L4プロキシはトランスポート層データのみを処理するため、比較的シンプルで迅速かつ高効率です。
- プロトコル非依存: L4プロキシはアプリケーション層プロトコルに関心がないため、HTTP、FTP、SMTPなどの複数のプロトコルをサポートできます。
- ネットワークセキュリティ: L4プロキシはファイアウォールとして機能し、一定レベルのネットワークセキュリティ保護を提供できます。
L7プロキシ（レイヤー7プロキシ）の利点：
- アプリケーション層処理: L7プロキシはアプリケーション層データを処理し、よりインテリジェントな負荷分散、フェイルオーバーなどの機能を実現します。
- コンテンツ認識: L7プロキシはアプリケーション層データを処理するため、リクエストの内容に基づいた対応策（キャッシングや圧縮など）を講じることができます。
- 柔軟な制御: L7プロキシは、URLの書き換え、リクエスト/レスポンスの変更など、リクエストの柔軟な制御を可能にします。
- 強化されたセキュリティ機能: L7プロキシは、Webアプリケーションファイアウォール、SSL復号などの高度なセキュリティ機能を実装できます。
- セッション持続性: L7プロキシはセッション持続性を実現し、クライアントリクエストが異なるサーバーに分散されてもセッションの継続性を保証します。
- パフォーマンス最適化の向上: L7プロキシは、アプリケーション層プロトコル（HTTP/2サポート、WebSocketなど）に基づいてパフォーマンスを最適化できます。
- より豊富な監視と統計情報: L7プロキシは、より詳細なアプリケーション層の監視と統計情報を提供し、分析と最適化を容易にします。
Tencent EdgeOneによるパフォーマンスとセキュリティの向上
Tencent EdgeOneのL7プロキシは、アプリケーション層で重要な役割を果たし、WebアプリケーションのHTTPトラフィック管理など、アプリケーション固有の機能を管理します。L7（アプリケーション層）アクセスログデータの包括的な分析を通じて、アプリケーションの使用パターンに関する深い洞察を提供します。この多次元的で視覚化されたトラフィックのビューには、時間のトレンド曲線、リクエストメトリクス、国/地域分布、およびトップランキングが含まれます。この情報により、潜在的な問題を特定し、パフォーマンスを洗練し、ユーザー体験を向上させることができ、アプリケーションをより効率的かつ効果的にします。EdgeOneのL7プロキシは、包括的なトラフィック分析、パフォーマンス監視、および最適な運用のための効率的なツールとして機能します。
一方、Tencent EdgeOneのL4プロキシは、TCP/UDP経由のデータ転送の改善と加速に重点を置いており、統一サーバーへのグローバルアクセスが必要なモバイルおよびPCゲームなどのアプリケーションに利益をもたらします。リアルタイムバトルゲームやMMORPGは、L4プロキシを利用してプレイヤーを最寄りの高速チャネルに接続し、地域ごとの異なるネットワーク条件によって影響を受けるパケット損失率と遅延を減少させます。
さらに、L4プロキシは、ビデオ会議やビデオアンカーとその聴衆とのライブコミュニケーションなどのインタラクティブなシナリオで、リアルタイムの音声およびビデオ伝送のパフォーマンスと信頼性を向上させます。L4プロキシは、ISP間、長距離通信、および国境を越えた通信中のビデオ/音声の遅延、パケット損失、高遅延などのネットワーク問題を解決できます。
セキュリティに関しては、Tencent EdgeOneのL4プロキシは、専用リソースを使ったDDoS保護、IPブロック、リダイレクト、指定ページへの戻り、およびカスタムエラーページの返却など、さまざまな保護方法を提供します。また、基本的なボット保護機能も備えています。
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