クラウドコンピューティングの一般的な紹介

序章

クラウドコンピューティングが業界やエンドユーザーに与える影響を誇張するのは難しいでしょう。日常生活の多くの側面は、クラウドネットワーク上で実行されるソフトウェアの遍在によって変化してきました。クラウドコンピューティングを活用することで、スタートアップや企業は、すべてのハードウェアとソフトウェアを購入および管理することなく、コストを最適化し、製品を増やすことができます。独立した開発者は、グローバルに利用可能なアプリやオンラインサービスを立ち上げることができます。研究者は、資金が豊富なプロジェクトにのみ予約されていた規模でデータを共有および分析できます。また、インターネットユーザーは、ソフトウェアとストレージにすばやくアクセスして、個人のデバイスのコンピューティング能力をはるかに超える量のデジタルメディアを作成、共有、および保存できます。

クラウドコンピューティングの存在感が高まっているにもかかわらず、その詳細は多くの人にとってあいまいなままです。クラウドとは正確には何ですか、クラウドをどのように使用するか、そして企業、開発者、研究者、政府、医療従事者、学生にとってクラウドのメリットは何ですか？この概念的な記事では、クラウドコンピューティングの一般的な概要、その歴史、配信モデル、製品、およびリスクについて説明します。

この記事の終わりまでに、クラウドがビジネス、研究、教育、およびコミュニティインフラストラクチャのサポートにどのように役立つか、および独自のプロジェクトでクラウドの使用を開始する方法を理解する必要があります。

クラウドコンピューティングとは何ですか？

クラウドコンピューティングは、コンピューティングリソースをサービスとして提供することです。つまり、リソースはエンドユーザーではなくクラウドプロバイダーによって所有および管理されます。これらのリソースには、ブラウザベースのソフトウェアアプリケーション（Tik TokやNetflixなど）、写真やその他のデジタルメディア用のサードパーティのデータストレージ（iCloudやDropboxなど）、またはのコンピューティングインフラストラクチャをサポートするために使用されるサードパーティのサーバーなどが含まれます。ビジネス、研究、または個人的なプロジェクト。

クラウドコンピューティングが広く普及する前は、企業や一般的なコンピューターユーザーは通常、使用したいソフトウェアとハードウェアを購入して保守する必要がありました。クラウドベースのアプリケーション、ストレージ、サービス、およびマシンの可用性が高まるにつれ、企業と消費者はインターネットにアクセスできるサービスとして豊富なオンデマンドコンピューティングリソースにアクセスできるようになりました。オンプレミスのソフトウェアとハードウェアからネットワーク化されたリモートの分散リソースに移行することで、クラウドユーザーは、これらのコンピューティングリソースを自分で購入して維持するために必要な労力、資本、専門知識を投資する必要がなくなります。コンピューティングリソースへのこの前例のないアクセスは、クラウドベースのビジネスの新しい波を生み出し、業界全体のIT慣行を変え、多くの日常のコンピューター支援慣行を変革しました。クラウドを使用すると、個人はビデオ会議やその他のコラボレーションプラットフォームを介して同僚と協力し、オンデマンドでエンターテインメントや教育コンテンツにアクセスし、家電製品と通信し、モバイルデバイスでタクシーを呼び、誰かの家に休暇用の部屋を借りることができます。

クラウドコンピューティングの定義

米国国立標準技術研究所（NIST）は、イノベーションを推進することを使命とする米国商務省の非規制機関であり、クラウドコンピューティングを次のように定義しています。

最小限の管理作業またはサービスプロバイダーの相互作用で迅速にプロビジョニングおよびリリースできる、構成可能なコンピューティングリソース（ネットワーク、サーバー、ストレージ、アプリケーション、サービスなど）の共有プールへのユビキタスで便利なオンデマンドネットワークアクセスを可能にするモデル。

NISTは、クラウドコンピューティングの5つの重要な特性として次のことを挙げています。

オンデマンドセルフサービス：クラウドリソースは、人間の介入なしにアクセスまたはプロビジョニングできます。このモデルを使用すると、消費者はサインアップ時にクラウドサービスにすぐにアクセスできます。組織は、従業員、顧客、またはパートナーがITサービスを経由せずに、事前に決定されたロジックに従ってオンデマンドで内部クラウドサービスにアクセスできるようにするメカニズムを作成することもできます。
広範なネットワークアクセス：ユーザーは、許可があれば、任意のデバイスを介して、任意のネットワーク上の場所でクラウドサービスとリソースにアクセスできます。
リソースプーリング：クラウドプロバイダーのリソースは、個々のクライアントのデータを他のクライアントから隠したまま、複数のテナントによって共有されます。
迅速な弾力性：オンプレミスのハードウェアやソフトウェアとは異なり、クラウドコンピューティングのリソースは、クラウドユーザーの変化するニーズに基づいて、急速に増減または変更できます。
測定されたサービス：クラウドリソースの使用量が計測されるため、企業や他のクラウドユーザーは、特定の請求サイクルで使用したリソースに対してのみ料金を支払う必要があります。

これらの特性は、企業と個人の両方にさまざまな変革の機会を提供します。これについては、クラウドコンピューティングの利点のセクションで後ほど説明します。追加のコンテキストを取得するために、クラウドコンピューティングの出現を簡単に確認しましょう。

クラウドコンピューティングの歴史

クラウドコンピューティングの多くの側面は、大学や企業がメインフレームコンピューターで計算時間を貸し出した1950年代までさかのぼることができます。当時、コンピューティングテクノロジーは個人が所有または管理するには大きすぎて費用がかかるため、レンタルはコンピューティングリソースにアクセスする唯一の方法の1つでした。 1960年代までに、スタンフォード大学のジョンマッカーシーや米国のJCRリックライダーなどのコンピューター科学者国防高等研究計画局（ARPA）は、公益事業としてのコンピューティングの概念化や、人々がデータにアクセスできるようにするコンピューターのネットワークの可能性など、今日のクラウドコンピューティングの主要な機能のいくつかを予測するアイデアの提案を開始しました。そして世界中のどこからでもプログラム。

しかし、クラウドコンピューティングは、21世紀の最初の10年まで、主流の現実であり、一般的な用語にはなりませんでした。この10年間で、2006年にAmazonのElastic Compute（EC2）やSimple Storage Service（S3）、2007年にHeroku、2008年にGoogle Cloud Platform、2009年にAlibaba Cloud、2010年にWindows Azure（現在はMicrosoft Azure）などのクラウドサービスが開始されました。 2011年のIBMのSmartCloud、2011年のDigitalOcean。これらのサービスにより、既存の企業は、社内のITインフラストラクチャをクラウドベースのリソースに移行することでコストを最適化し、アプリを作成および展開するための独立した開発者と小規模な開発者チームのリソースを提供できました。 サービスとしてのソフトウェア（SasS）として知られるクラウドベースのアプリケーション（クラウド配信モデルセクションで詳しく説明します）も、この時期に人気を博しました。オンプレミスソフトウェア、またはユーザーがマシンに物理的にインストールして保守する必要のあるソフトウェアとは異なり、SaaSは、ユーザーがオンデマンドでさまざまなデバイスからアプリケーションにアクセスできるようにすることで、アプリケーションの可用性を高めました。

Googleの生産性アプリ（Gmail、Drive、Docs）やMicrosoft 365（Microsoft Office Suiteのクラウドベースバージョン）など、これらのクラウドベースのアプリケーションの一部は、クラウドインフラストラクチャサービスを開始した同じ企業によって提供されていましたが、 Adobe Creative Cloudなどの他の既存のソフトウェア製品は、クラウドプロバイダーのサービスを使用するクラウドベースのアプリケーションとして発売されました。 2007年のNetflixのストリーミングサービス、2008年の音楽プラットフォームSpotify、2009年のファイルホスティングサービスDropbox、2012年のビデオ会議サービスZoomなど、これらのクラウドプロバイダーの新しい機会に基づいて新しいSaaS製品とビジネスも登場しました。 2013年のコミュニケーションツールSlack。今日、クラウドベースのITインフラストラクチャとクラウドベースのアプリケーションは、企業と個人ユーザーの両方に人気のある選択肢になり、その市場シェアは拡大すると予想されています。

クラウド配信モデル

クラウドリソースは、さまざまなレベルのサポートと柔軟性を顧客に提供するさまざまな配信モデルで提供されます。

サービスとしてのインフラストラクチャ（IaaS）

IaaS は、オペレーティングシステム、ネットワーキング、ストレージ、およびその他のインフラストラクチャコンポーネントを含むコンピューティングインフラストラクチャのオンデマンド配信です。 IaaSは、物理サーバーとほぼ同等の機能を備えており、クラウドユーザーが物理サーバーを購入して保守する必要がないと同時に、必要に応じてリソースを拡張して支払う柔軟性を提供します。 IaaSは、クラウドの利点を活用し、使用したいオペレーティングシステム、開発ツール、およびその他の基盤となるインフラストラクチャのインストール、構成、および管理を監視できるシステム管理者がいる企業に人気のあるオプションです。ただし、IaaSは、コンピューティング環境の基盤となるインフラストラクチャをカスタマイズしたい開発者、研究者、およびその他の人々によっても使用されます。その柔軟性を考えると、IaaSは、企業のコンピューティングインフラストラクチャから、Webホスティング、ビッグデータ分析まで、あらゆるものをサポートできます。

Platform as a Service（PaaS）

PaaS は、基盤となるインフラストラクチャ（オペレーティングシステムやその他のソフトウェアなど）がプロバイダーによってインストール、構成、および保守されるコンピューティングプラットフォームを提供し、ユーザーがテスト済みのアプリの開発と展開に集中できるようにします。標準化された環境。 PaaSは、分散チーム間のコラボレーションをサポートしながら、コンピューターインフラストラクチャのセットアップと保守の複雑さを軽減するため、ソフトウェア開発者と開発者チームによって一般的に使用されます。 PaaSは、基盤となるインフラストラクチャをカスタマイズする必要がない開発者や、DevOpsやシステム管理ではなく開発に注意を向けたい開発者に適しています。

サービスとしてのソフトウェア（SaaS）

SaaS プロバイダーは、ユーザーがソフトウェアをインストールまたは保守する必要なしにインターネットからオンデマンドでアクセスするクラウドベースのアプリケーションです。例としては、GitHub、Google Docs、Slack、AdobeCreativeCloudなどがあります。 SaaSアプリケーションは、採用が容易で、どのデバイスからでもアクセスでき、アプリケーションの無料、プレミアム、およびエンタープライズバージョンを備えていることが多いため、企業や一般ユーザーに人気があります。 PaaSと同様に、SaaSは、ソフトウェアアプリケーションの基盤となるインフラストラクチャを抽象化するため、ユーザーは対話するインターフェイスにのみアクセスできます。

クラウド環境

クラウドサービスは、パブリックリソースまたはプライベートリソースとして利用でき、それぞれがさまざまなニーズに対応します。

パブリッククラウド

パブリッククラウドは、商用プロバイダーによって企業や個人に公的に提供されるクラウドサービス（仮想マシン、ストレージ、アプリケーションなど）を指します。パブリッククラウドリソースは、ユーザーがインターネットを介してアクセスする商用プロバイダーのハードウェアでホストされます。パブリッククラウド環境は顧客データに関する業界規制に準拠していない可能性があるため、ヘルスケアや金融などの規制の厳しい業界の組織に常に適しているとは限りません。

プライベートクラウド

プライベートクラウドは、それらを使用する組織によって所有および管理され、組織の従業員と顧客のみが利用できるクラウドサービスを指します。プライベートクラウドを使用すると、組織はコンピューティング環境と保存されたデータをより細かく制御できます。これは、規制の厳しい業界の組織に必要な場合があります。プライベートクラウドは、プライベートネットワークを介してアクセスされ、組織がクラウドのセキュリティを直接監視できるため、パブリッククラウドよりも安全であると見なされる場合があります。パブリッククラウドプロバイダーは、プライベートクラウドにインストールできるアプリケーションとしてサービスを提供することがあります。これにより、組織は、パブリッククラウドの最新のイノベーションを活用しながら、インフラストラクチャとデータをオンプレミスに保つことができます。

ハイブリッドクラウドとマルチクラウド

多くの組織は、パブリッククラウドリソースとプライベートクラウドリソースを組み合わせたハイブリッドクラウド環境を使用して、業界の規制へのコンプライアンスを維持しながら、組織のコンピューティングニーズをサポートしています。 マルチクラウド環境も一般的であり、複数のパブリッククラウドプロバイダーを使用する必要があります（たとえば、Amazon Web ServicesとDigitalOceanの組み合わせ）。

クラウドコンピューティングのメリット

クラウドコンピューティングは、個人、企業、開発者、およびその他の組織にさまざまなメリットをもたらします。これらのメリットは、クラウドユーザーの目標とアクティビティによって異なります。

ビジネスおよび産業向け

クラウドコンピューティングが普及する前は、ほとんどの企業や組織は、コンピューティング活動をサポートするソフトウェアとハードウェアを購入して維持する必要がありました。クラウドコンピューティングリソースが利用可能になると、多くの企業がそれらを使用してデータを保存し、エンタープライズソフトウェアを提供し、オンラインの製品やサービスを展開し始めました。これらのクラウドベースの採用と革新のいくつかは、業界固有のものです。ヘルスケアでは、多くのプロバイダーが、患者データを保存および共有したり、患者と通信したりするために特別に設計されたクラウドサービスを使用しています。学界では、教育者と研究者はクラウドベースの教育および研究アプリを使用しています。しかし、生産性、メッセージング、費用管理、ビデオ会議、プロジェクト管理、ニュースレター、調査、顧客関係管理、ID管理、スケジューリングのためのアプリなど、業界全体で採用されている一般的なクラウドベースのツールも多数あります。。クラウドベースのビジネスアプリとインフラストラクチャの急速な成長は、クラウドがビジネスIT戦略を変えるだけでなく、それ自体が活況を呈しているビジネスであることを示しています。

クラウドベースのテクノロジーは、企業にいくつかの重要な利点を提供します。まず、ITコストの最適化に役立ちます。企業がコンピューティングリソースのレンタルに移行するにつれて、オンプレミスのITインフラストラクチャの購入と保守にそれほど多くの投資をする必要がなくなりました。クラウドコンピューティングは非常に柔軟性があり、企業が実際に使用するコンピューティングリソースを迅速に拡張（および支払いのみ）できるようにします。ただし、ビジネスでクラウドを採用する際の考慮事項はコストだけではありません。クラウドベースのテクノロジーは、IT承認プロセスを経ることなく、従業員がオンデマンドでアクセスできるため、内部ITプロセスをより効率的にするのに役立ちます。クラウドベースのアプリは、リアルタイムの通信とデータ共有を可能にするため、ビジネス全体のコラボレーションを向上させることができます。

独立した開発者向け

かつては大企業や組織にしか手が届かなかったコンピューティングリソースが、インターネット接続を介して、以前の数分の1のコストでオンデマンドで利用できるようになりました。事実上、独立した開発者はクラウドベースのアプリを迅速に展開して実験することができます。コードを共有するためのクラウドベースのアプリ（GitHubなど）も、開発者がオープンソースソフトウェアプロジェクトを構築して共同作業することを容易にしました。さらに、クラウドベースの教育プラットフォームとインタラクティブなコーディングチュートリアルにより、開発者教育へのアクセスが拡大し、正式な技術トレーニングを受けていない個人が自分の時間でコーディングを学ぶことができるようになりました。

全体として、これらのクラウドベースのコンピューティングおよび教育リソースは、開発者のスキルを学び、クラウドベースのアプリを展開する際の障壁を下げるのに役立ちました。個人がアプリの作成と展開を実験するために、正式なトレーニング、企業サポート、および巨額のスタートアップ資金は不要になり、より多くの個人がクラウド開発に参加し、確立された業界プレーヤーと競争し、サイドプロジェクトとしてアプリを作成および共有できるようになります。。

研究者向け

機械学習手法が科学研究でますます重要になるにつれて、クラウドコンピューティングは、天文学、物理学、ゲノミクス、人工知能などの多くの科学分野で不可欠になっています。機械学習やその他のデータ集約型の研究プロジェクトで収集および分析される大量のデータには、多くの場合、個々の研究者が所有する、または大学がプロビジョニングするハードウェアの容量を超えるコンピューティングリソースが必要です。クラウドコンピューティングにより、研究者はワークロードの必要に応じてコンピューティングリソースにアクセスでき（そして料金を支払うだけで）、世界中の研究パートナーとのリアルタイムのコラボレーションが可能になります。商用クラウドプロバイダーがなければ、学術的な機械学習研究の大部分は、大学が提供する強力なコンピューティングリソースにアクセスできる個人に限定されます。

教育者と学生向け

クラウドコンピューティングはまた、学生に教育を補完するためのツールと、学習しながら技術スキルを実践する機会を提供しました。コードとデータを共有、教育、コラボレーションするためのクラウドベースのアプリ（GitHubやJupyterNotebooks など）を使用すると、学生は学習することで技術的なスキルを実践的に学ぶことができます。オープンソースソフトウェアとその分野または専門家の願望に関連する研究プロジェクトを展開し、貢献します。また、独立した開発者と同じように、学生はクラウドコンピューティングのリソースを使用して、コードやアプリを一般の人々と共有し、スキルの実際のアプリケーションを理解する満足感を得ることができます。

学生、研究者、教育者は、クラウドコンピューティングのリソースを活用して、パーソナライズされたアカデミックインフラストラクチャをサポートし、コンピューティング環境をより細かく制御することもできます。一部の学者は、使用するアプリケーションを選択し、これらのツールの機能と設計をカスタマイズし、データの収集を制限または禁止できるため、このアプローチを好みます。また、従来のアカデミックIT製品に代わるものを補完または提供する、アカデミック目的のために特別に開発されたクラウドベースのアプリケーションも増えています。 Voyant Tools は、学生と研究者に、選択したドキュメントのテキスト分析を提供するためのコードフリーの方法を提供し、 HathiTrust は、数百万のボリュームのデジタルコレクションへのアクセスを提供します。 Reclaim Hosting 、 Commons in a Box 、 Modern Language Humanities Commons 、および Manifold は、特別に設計された教育、出版、ネットワーキングツールを提供します学術コミュニティ向け。

コミュニティインフラストラクチャの場合

一部の個人やコミュニティは、独自のクラウドベースのソフトウェアをインストールして管理し、コミュニティのニーズと価値に対応し、機能をカスタマイズし、ユーザーデータを保護し、コンピューティング環境をより細かく制御することを選択します。 Mastodon などのソーシャルメディアツール、 Jitsi などのビデオ会議ソフトウェア、 Etherpad などの共同テキストエディタ、などのWebチャットツールなどのオープンソースソフトウェアRocket Chat は、ユーザーの制御、プライバシー、およびコンピューティング環境の監視を制限することが多いSaaSプラットフォームの代替手段を提供します。多くの場合、SaaSアプリケーションやソーシャルメディアプラットフォームよりも多くの管理作業が必要ですが、一部のコミュニティでは、一般的なプラットフォームやSaaSアプリケーションでの個人データの使用や企業慣行に関する倫理的な懸念から、これらのオプションを好みます。

クラウドコンピューティングにおけるリスク、コスト、および倫理

クラウドには多くの利点がありますが、考慮すべき独自のリスク、コスト、および倫理的問題も伴います。これらの問題の一部はすべてのクラウドユーザーに関連していますが、その他の問題は、クラウドを使用して顧客のデータを保存する企業や組織により当てはまります。

すべてのクラウドユーザーに関する考慮事項：

セキュリティ：クラウドリソースは、API、クラウドベースのクレデンシャル、および攻撃者が不正な取得を容易にするオンデマンドサービスを使用しているため、（従来のオンプレミスデータセンターと比較して）追加のセキュリティ脆弱性を持つ可能性がありますアクセス。クラウドサービスプロバイダーが顧客データを盗難やその他の攻撃から保護するためにどのような対策を講じているか、および顧客がデータを保護するためにどのようなプラクティスや追加サービスを実装できるかを確認してください。
データの損失：物理的に所有または管理されているデバイスと同様に、クラウドサービスは、物理的な災害、バグ、意図しない同期、ユーザーが生成したエラー、またはその他の予期しない問題により、保存されているデータを永久に失う可能性があります。クラウドサービスを実装するときは、プロバイダーが提供するバックアップサービスを確認し、これらが自動的または自由に提供されない場合があることに注意してください。自分でバックアップを実行することもできます。
データの永続性：クラウドユーザーは、クラウドサービスプロバイダーに提供した個人データを確実に削除したい場合があります。ただし、クラウドリソース上のデータを削除し、削除を確認するプロセスは、時間がかかるか、複雑になるか、不可能になることさえあります。クラウドプロバイダーにデータへのアクセスを許可する前に、後でデータを削除する場合に備えて、クラウドプロバイダーがデータを削除するためのポリシーを確認してください。
コスト：クラウドは、コンピューティングサービスを所有するコストの何分の1かで提供できますが、クラウドサービスのコストは、使用量とともに急速に増加する可能性があります。クラウドサービスにサインアップするときは、請求の詳細を確認して、サービスがどのように計測されるか、および使用量が希望の制限を超えたときに上限または通知を設定できるかどうかを確認してください。一部のプロバイダーの請求方法は必ずしも理解しやすいとは限らないため、請求の詳細がどのように伝達されるかを調査することも価値があります。
ベンダーロックイン：プロプライエタリクラウドサービスのユーザーは、ベンダーロックインのリスクが高くなる可能性があります。または、コンピューティング操作が閉じたプロプライエタリに適合するように構成された後、プロバイダーを変更することが困難または不可能になる状態になる可能性があります。システム。オープンソースクラウドソリューションを使用すると、オープンスタンダードによってコンピューティング操作をあるプロバイダーから別のプロバイダーに簡単に移行できるため、このリスクを軽減できます。ただし、クラウドユーザーは、移行には作業、計画、および専門知識が必要になることに注意する必要があります。
企業によるデータの使用：クラウドサービスプロバイダーは、データを使用して、顧客による製品の使用を理解したり、広告を販売またはパーソナライズしたり、機械学習アルゴリズムをトレーニングしたり、顧客データを外部エンティティに販売したりする場合があります。あなたまたはあなたの組織のデータがどのように使用されるかについて懸念がある場合は、その使用に関するサービスプロバイダーのポリシーを確認してください。
会社の倫理：一部のクラウドサービスプロバイダーが世界情勢に対して持つ巨大な力を考えると、クラウドユーザーは、ビジネスがサポートしている会社の倫理を検討することをお勧めします。データ収集、広告、悪意のある表現、政治、誤った情報、環境、労働などのトピックに関する企業慣行を確認することは、クラウドユーザーが自分の個人的な価値を最もよく反映するプロバイダーを選択するのに役立つ場合があります。
ユーザーの制御と可視性の喪失：サードパーティのコンピューティングリソースを使用すると、クラウドユーザーがコンピューティング環境を完全に可視化して制御することが困難または不可能になり、さまざまな技術的および信頼性の懸念が生じる可能性があります。これらの技術的な懸念事項の一部は、クラウドユーザーがインフラストラクチャのパフォーマンスを常に最新の状態に保ち、問題が発生したときにユーザーが迅速に対応できるようにする監視および分析ツールを使用することで支援できます。企業の個人データの使用に関連するものなどの信頼の懸念は、企業の顧客データポリシーと、データ慣行に関する公的な分析形式を確認することで対処できます。

その他のビジネス上の考慮事項：

規制：ヘルスケア、金融、教育などの一部の業界では、顧客データの保存と使用に関して厳しい規制があり、パブリッククラウドでの顧客データの保存が禁止されている場合があります。これらの業界のクラウドユーザーは、顧客データに関する規制に準拠するために、ハイブリッドクラウドアプローチやその他のカスタマイズされたITソリューションを採用する必要があることがよくあります。業界の規制に加えて、組織は、サービスにアクセスする場所のデータ保護およびプライバシー法にも準拠する必要があります。たとえば、欧州連合の顧客にサービスを提供するクラウドプロバイダーは、一般データ保護規則（GDPR）に準拠する必要があります。
複雑さ：組織のコンピューティングリソースをクラウドに移行することは非常に複雑な作業になる可能性があり、非互換性、データ損失、およびコストの最適化を回避するために、綿密な計画、ガバナンス構造、および継続的な監視が必要になります。クラウドは、組織がコンピューティングインフラストラクチャのコストを削減するのに役立ちますが、インフラストラクチャを管理および管理するには、ITの専門家が必要です。

結論

クラウドテクノロジーは、企業、独立した開発者、研究者、教育者、学生にさまざまな機会を提供します。クラウドが提供するさまざまなサービス、モデル、メリット、リスクを理解することで、ユーザーはそのサービスを最大限に活用する方法について情報に基づいた決定を下すことができます。