network-engineering

ネットワークエンジニアリング

ネットワーク設計、トラブルシューティング、ロードバランシング、DNS、ネットワークセキュリティを包括的に扱うスキルです。

このスキルを使用する場面

• ネットワークトポロジーの設計
• 接続問題のトラブルシューティング
• ロードバランサーの設定
• DNS の設定とトラブルシューティング
• SSL/TLS の設定とデバッグ
• ネットワークセキュリティの実装
• パフォーマンスの最適化
• CDN の設定

ネットワークアーキテクチャ

OSI モデルのリファレンス

レイヤー	名称	プロトコル	トラブルシューティング
7	アプリケーション	HTTP, DNS, SMTP	curl, ブラウザーツール
6	プレゼンテーション	SSL/TLS	openssl
5	セッション	NetBIOS	-
4	トランスポート	TCP, UDP	netstat, ss
3	ネットワーク	IP, ICMP	ping, traceroute
2	データリンク	Ethernet	arp
1	物理	-	ケーブルテスター

VPC/ネットワーク設計

サブネット戦略：

VPC CIDR: 10.0.0.0/16 (65,536 IPs)

Public Subnets (internet-facing):
  - 10.0.1.0/24 (AZ-a) - Load balancers, bastion
  - 10.0.2.0/24 (AZ-b)
  - 10.0.3.0/24 (AZ-c)

Private Subnets (application tier):
  - 10.0.11.0/24 (AZ-a) - App servers
  - 10.0.12.0/24 (AZ-b)
  - 10.0.13.0/24 (AZ-c)

Database Subnets (isolated):
  - 10.0.21.0/24 (AZ-a) - Databases only
  - 10.0.22.0/24 (AZ-b)
  - 10.0.23.0/24 (AZ-c)

トラフィックフロー：

• インターネット → ロードバランサー（パブリック）→ アプリ（プライベート）→ DB（分離）
• プライベートサブネットからのアウトバウンドには NAT Gateway を使用
• AWS サービスには VPC Endpoints を使用

ロードバランシング

ロードバランサーの種類

種類	レイヤー	ユースケース
アプリケーション（ALB）	7	HTTP/HTTPS、パスベースのルーティング
ネットワーク（NLB）	4	TCP/UDP、静的 IP、高パフォーマンス
クラシック	4/7	レガシー
ゲートウェイ	3	サードパーティ製アプライアンス

ヘルスチェック

# ALB Health Check
health_check:
  path: /health
  protocol: HTTP
  port: 8080
  interval: 30
  timeout: 5
  healthy_threshold: 2
  unhealthy_threshold: 3
  matcher: "200-299"

ルーティング戦略

• ラウンドロビン：均等に分散
• 最小接続数：最も負荷の低い接続先にルーティング
• IP ハッシュ：クライアント IP によるスティッキーセッション
• 重み付け：割合に基づいて分散
• パスベース：URL パスに基づいてルーティング
• ホストベース：ホスト名に基づいてルーティング

DNS

レコードの種類

種類	用途	例
A	IPv4 アドレス	example.com → 192.0.2.1
AAAA	IPv6 アドレス	example.com → 2001:db8::1
CNAME	エイリアス	www → example.com
MX	メールサーバー	example.com → mail.example.com
TXT	任意のテキスト	SPF、DKIM、検証
NS	ネームサーバー	DNS 委任
SRV	サービスの場所	_sip._tcp.example.com
CAA	認証局	CA による発行を制限

DNS のデバッグ

# Query specific record type
dig example.com A
dig example.com MX
dig example.com TXT

# Query specific DNS server
dig @8.8.8.8 example.com

# Trace DNS resolution
dig +trace example.com

# Check propagation
dig +short example.com @{dns-server}

TTL 戦略

レコードの種類	推奨 TTL
静的コンテンツ	86400（1 日）
動的コンテンツ	300（5 分）
フェイルオーバーレコード	60（1 分）
移行前	60 に引き下げる

SSL/TLS

証明書の種類

種類	検証	ユースケース
DV	ドメイン所有権	基本的なサイト
OV	組織の確認	ビジネスサイト
EV	拡張検証	高い信頼性が求められるサイト
ワイルドカード	*.domain.com	複数のサブドメイン
SAN	複数ドメイン	複数の特定ドメイン

TLS の設定

推奨設定：

• TLS 1.2 と 1.3 のみ
• 強力な暗号スイート（AEAD）
• HSTS を有効化
• OCSP ステープリング
• 証明書の透明性

SSL のデバッグ

# Check certificate
openssl s_client -connect example.com:443 -servername example.com

# Check certificate chain
openssl s_client -connect example.com:443 -showcerts

# Check expiration
echo | openssl s_client -connect example.com:443 2>/dev/null | openssl x509 -noout -dates

# Test TLS versions
openssl s_client -connect example.com:443 -tls1_2
openssl s_client -connect example.com:443 -tls1_3

トラブルシューティング

接続のチェックリスト

1. 物理／クラウドレイヤー：インスタンスは実行中ですか？
2. セキュリティグループ：ポートは開いていますか？
3. NACL：サブネットでトラフィックが許可されていますか？
4. ルートテーブル：ルーティングは正しいですか？
5. DNS：名前を解決できますか？
6. アプリケーション：サービスはリッスンしていますか？

よく使うコマンド

# Check if port is listening
netstat -tlnp | grep :80
ss -tlnp | grep :80

# Test TCP connectivity
nc -zv hostname 443
telnet hostname 443

# Check routes
ip route
traceroute hostname
mtr hostname

# DNS resolution
nslookup hostname
dig hostname
host hostname

# Network interfaces
ip addr
ifconfig

# Active connections
netstat -an
ss -tuln

パフォーマンスのデバッグ

# Bandwidth test
iperf3 -c server-ip

# Latency analysis
ping -c 100 hostname | tail -1

# MTU issues
ping -M do -s 1472 hostname

# Packet capture
tcpdump -i eth0 port 443

リファレンスファイル

• references/troubleshooting.md - 詳細なトラブルシューティングのワークフロー

他のスキルとの連携

• cloud-infrastructure - クラウドネットワーキング向け
• security-engineering - ネットワークセキュリティ向け
• performance - ネットワーク最適化向け