クラウド環境（AWS・GCP）のネットワーク性能と制限｜帯域・スループット・設計

クラウド環境では、物理ネットワークを意識せずに柔軟な構成を構築できますが、 実際の通信性能にはさまざまな制限が存在します。

特にAWSやGCPでは、インスタンス仕様やネットワーク設計によって スループットやレイテンシが大きく変化します。

本記事では、クラウドネットワークの性能特性と制約、 そして実務で考慮すべきポイントを整理します。

クラウドネットワークの基本構造

クラウドでは、仮想ネットワーク（VPC）が提供され、 その上でインスタンス間通信が行われます。

インスタンス → 仮想NIC → 仮想スイッチ → 物理ネットワーク

ユーザは物理機器を直接操作できないため、 提供される性能仕様を理解する必要があります。

AWSのネットワーク性能

インスタンス帯域制限

AWSではインスタンスタイプごとにネットワーク帯域が決まっています。

• 小型：数百Mbps
• 中型：数Gbps
• 大型：10Gbps〜100Gbps

バースト性能

一部のインスタンスでは一時的に帯域を超える通信が可能ですが、 継続すると制限されます。

ENA（Elastic Network Adapter）

高性能ネットワークを実現するための仮想NICです。

• 低レイテンシ
• 高スループット

プレースメントグループ

インスタンス間の通信を最適化できます。

• クラスタ配置 → 低遅延・高帯域

GCPのネットワーク性能

帯域仕様

GCPでもインスタンスサイズに応じて帯域が決まります。

• 最大100Gbpsクラスまで提供

Premium / Standard Tier

• Premium：Googleバックボーン利用
• Standard：一般インターネット経路

Premium Tierの方が低遅延で安定しています。

クラウド特有の制約

1. 仮想化オーバーヘッド

仮想NICやハイパーバイザを経由するため、 物理環境より若干のオーバーヘッドがあります。

2. 帯域制限

インスタンス単位で帯域上限が設定されています。

3. パケット処理制限（PPS）

小さいパケットが多い場合、 PPS制限により性能が低下します。

4. NAT・ゲートウェイ制限

NAT Gatewayやロードバランサにも帯域制限があります。

スループットに影響する要因

• インスタンスサイズ
• リージョン間通信
• インターネット経路
• TCP設定

レイテンシ特性

同一AZ

数百μs〜数ms

異なるAZ

数ms〜数十ms

リージョン間

数十ms〜数百ms

実務でのボトルネック

ケース1：帯域不足

小型インスタンス使用。

ケース2：NAT Gateway制限

トラフィック集中。

ケース3：リージョン間通信

高遅延。

最適化ポイント

• 適切なインスタンス選定
• プレースメント最適化
• 内部通信の活用
• CDN利用
• TCPチューニング

よくある誤解

クラウドは無制限

→ 明確な制限あり。

帯域だけ見ればよい

→ PPSや遅延も重要。

インスタンス性能＝ネットワーク性能

→ 別要素。

まとめ

クラウド環境では、柔軟なネットワーク構成が可能ですが、 インスタンス帯域、PPS制限、仮想化オーバーヘッドなどの制約があります。

AWSやGCPでは、高性能なネットワーク機能が提供されていますが、 設計次第で性能は大きく変化します。

最適な性能を引き出すためには、 インスタンス選定や配置、通信経路の設計が重要です。