クラウド

クラウドとは？意味と仕組み、オンプレミスとの違いを例で解説

2026/10/12 シリーズ「クラウド入門」 第1回 / 全2回

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クラウドとは：NIST の定義と5つの特徴

クラウドの定義として最もよく引かれるのは、NIST が 2011 年に出した文書である。その定義は、クラウドを、構成を変えられる計算資源（サーバー、ストレージ、ネットワーク、アプリケーションなど）の共用の集まりに、ネットワーク越しに、必要に応じてどこからでも簡便に接続でき、最小限の手続きで速やかに割り当てたり返したりできるようにするモデルとしている⁴。そのうえで、クラウドを、5つの基本的な特徴、3つのサービスモデル、4つの実装モデルで説明する⁴⁵。

5つの特徴の意味は次のとおりである⁴。本稿では、それぞれを上のセールの例に当てて読む。

• オンデマンド・セルフサービス：利用者は、事業者の人とやり取りせずに、自分で必要なときに計算資源を借りられる。担当者が管理画面から台数を増やせるのはこのためである。
• 幅広いネットワークアクセス：資源はネットワーク越しに、標準の方法で使える。担当者はサーバー室に入らずに、どこからでも操作できる。
• リソースの共用：事業者の機械は、多くの利用者のためにまとめられ、需要に応じて割り当て直される。利用者が使い終えて返した機械は、別の利用者に割り当てられうる。
• 迅速な伸縮性：資源は、需要に合わせて速やかに増やしたり減らしたりでき、利用者からはほぼ無尽蔵に見える。IPA の日本語訳では「スピーディな拡張性」と訳されているが、減らす側も含む⁵。
• 計測されるサービス：使った量は計られ、利用者と事業者の両方から見える。IPA の日本語訳では「サービスが計測可能であること」である。NIST は、通常は使った分だけ払う形（従量課金）で請求されると注記している⁴⁵。

この5つは、そろって初めて働く。自分で借りられても、使った量が計られ、その分だけ払う形でなければ、使い終えた機械を返しても得にならない。返せても、伸び縮みが遅ければ、ピークに合わせて借り続けることになる。NIST の5つとは切り口が違うが、Berkeley の報告も似た指摘をしている。報告は、Amazon の CTO の Werner Vogels を引いて、機械の側から見てクラウドで新しいのは、無限に見える資源をすぐ使えること、前もっての投資や約束が要らないこと、短い期間だけ借りて不要になれば返せることの三つだとした²。そして、過去に計算を公益事業のように売ろうとした試みは、このうち一つか二つが欠けていて失敗したと書き、例として、契約の交渉と時間単位より長い利用を求めた 2000〜2001 年の Intel Computing Services を挙げている²。

クラウドの仕組み：一台を分け、集めて貸し、使った分を計る

利用者から見えるのは管理画面と請求書だけだが、その裏では、三つの仕組みが動いている。

一つ目は、一台の機械を分ける仕組みである。ハイパーバイザーと呼ばれるソフトウェアが、一台の物理的な機械の上で、いくつもの OS（Windows や Linux のような、機械を動かす基本のソフトウェア）を、互いに干渉させずに同時に動かす。2003 年にケンブリッジ大学の研究者たちが発表した Xen は、一台のサーバーで最大 100 の仮想マシンを動かすことを目標にし、仮想化しない場合と比べて性能の低下は数 % 以内だったと報告している⁶。

二つ目は、分けた機械を集めて、多くの利用者に貸す仕組みである。Berkeley の報告は、AWS の新しさの一つを、機械の段階の仮想マシンを売り、利用者がそれぞれ好きなソフトウェアを入れても、同じ機械を共用しながら互いに邪魔をしないようにして費用を下げたことだと書いている²。

三つ目は、使った量を計る仕組みである。事業者は、借りた時間や置いたデータの量を計り、その量で請求する⁴。

オンプレミスとの違い：先に買って持つか、借りて使うか

オンプレミスは、デジタル庁の定義では、アプリケーションごとに、データセンター、ハードウェア、サーバーなどの動作環境を自ら用意し、自ら管理する従来の形である⁷。クラウドとの違いは、用意にかかる時間、費用の形、見込み違いのリスクを誰が負うか、の三つの点に現れる。

用意にかかる時間について。オンプレミスでは、機械を注文してから使えるまでに数週間かかるので、需要の増加を前もって見込んで買う。クラウドでは、分の単位で借りられるので、需要が見えてから増やせる²。

費用の形について。オンプレミスでは、まず機械を買い、何年かかけて使う。クラウドでは、初めに大きく払わず、使った時間や量に応じて払う。Berkeley の報告は、1000 台を 1 時間使う費用は、1 台を 1000 時間使う費用と変わらないとし、大きな規模を割増し無しで短時間だけ使えることは、IT の歴史で前例が無いと書いた²。

見込み違いのリスクについて。オンプレミスでは、ピークを多く見込めば機械が遊び、少なく見込めばセールの日に注文の画面が止まる。どちらのリスクも会社が負う。Berkeley の報告は、時間あたりで比べればクラウドの料金のほうが、機械を買って減価償却するより高くなりうると認めたうえで、その差は、伸縮性と、用意しすぎと足りなさのリスクを事業者に移せることの利点が上回る、と論じた²。

報告は、この利点が料金の差を上回る条件を数字で示している。一日のうちに、ピークで 500 台、平均で 300 台が要るサービスを考える。台数に使った時間を掛けた「台時間」で数えると、実際に使うのは 300 × 24 = 7,200 台時間だが、ピークに合わせて買えば 500 × 24 = 12,000 台時間分を用意し、払うことになる。必要な量の 1.7 倍である。したがって、クラウドの一台を一時間借りる料金が、機械を買って 3 年使う場合の一台一時間あたりの費用の 1.7 倍より安ければ、クラウドのほうが安くなる²。ピークと平均の差が大きいほど、この倍率は大きくなり、借りる利点は大きくなる。報告は、需要が時間で変わるときのほかに、需要が前もって分からないとき、大量の計算を短い時間で終えたいときも、借りるほうが得になりうる場合として挙げている²。1.7 倍は一日の中の山だけを見た計算で、報告は、12 月に山が来る通販のような季節の変動まで入れると、伸縮性の利点はさらに大きいと続けている²。12 月のセールの山がはっきりしている注文受付のアプリは、借りる利点が大きい側にある。

一方で、借りる側が負うリスクや負担もある。同じ報告は、クラウドが広がるうえでの障害の上位に、サービスが止まる可能性、データを他へ移しにくくなること（ロックイン）、データの機密性と監査、大量のデータを送るのにかかる時間と費用、性能のばらつきを挙げている²。どれも、自前で持っていれば会社が自分で決められたことを、事業者に委ねることから生まれる。

なぜクラウドが生まれたのか：公益事業の構想から大規模なデータセンターへ

計算を電話のように供給するという考えは、古くからある。1961 年、マサチューセッツ工科大学（MIT）の創立 100 周年の連続講演で、John McCarthy は、多くの利用者が離れた端末から一台の計算機を同時に使うタイムシェアリングを論じ、その結びで、電話が公益事業であるように、計算もいつか公益事業として組織されるかもしれないと述べた⁸。利用者は電話の回線でつながり、実際に使った分だけを払う、という姿である⁸。

この構想が大きな事業になるまでには、40 年以上かかった。仮想化の技術そのものは、Xen の論文によれば、IBM の VM/370 をはじめ 30 年近く前から商用でも研究でも使われていた⁶。Berkeley の報告が、クラウドを成り立たせた鍵として挙げるのは別のことで、土地の安い場所に、汎用の部品で作った超大規模のデータセンターを建てて運用することで、電気、回線、運用、ソフトウェア、機械の費用が 5〜7 分の 1 に下がったことである²。2011 年の Garfinkel の解説も、多くの会社に散らばった機械より、まとめた巨大な仕組みのほうが、機械も運用の人手もずっと効率よく使えると書き、McCarthy の時代から変わったのは、必要な分だけ資源を作り出し、不要になれば共用の集まりに返せる仮想化の仕組みが現れたことだとしている⁹。

この形を広げたのは Amazon である。Amazon Web Services（AWS）は、2006 年 3 月 14 日にファイルを置くサービスの Amazon S3 を¹⁰、同じ年の 8 月に仮想マシンを貸す Amazon EC2 の試験提供を始め¹¹、契約なしに、クレジットカードだけで機械を時間単位で借りられるようにした²。最初の EC2 は、Xen の上で仮想マシンを提供していた¹²。Microsoft は 2010 年 1 月に Windows Azure の商用提供を発表し¹³、Google の Compute Engine は 2013 年 12 月に一般提供になった¹⁴。

「クラウドコンピューティング」という言葉の今の意味での使い始めは、2006 年 8 月 9 日に Google の CEO だった Eric Schmidt が業界の会議で、データとサービスをどこかの「雲」の中のサーバーに置く新しいモデルをそう呼んだときだ、とする見方が多い¹⁵¹⁶。ただし、MIT Technology Review は、この言葉が 1996 年に Compaq の社内文書で使われていたことを突き止めている¹⁵。通信網を図の中で雲の形で描く習慣が、名前の由来とされる¹⁵。

サービスモデルと実装モデル：どこまで借りるか、誰と共用するか

NIST の定義は、借りる範囲を3つのサービスモデルに分ける⁴⁵。

• IaaS（Infrastructure as a Service）：仮想マシン、ストレージ、ネットワークなどの基本的な資源を借り、OS から上は利用者が入れて動かす。注文受付のアプリを作り替えずに、借りた仮想マシンの上でそのまま動かすなら、この形になる。
• PaaS（Platform as a Service）：利用者は自分のアプリを事業者の用意した環境に載せ、OS やその下は事業者が管理する。
• SaaS（Software as a Service）：事業者が作ったアプリケーションを、そのまま使う。1999 年に創業した Salesforce は、顧客管理のソフトウェアを、買って自社に入れるものではなく、インターネット越しに使うサービスとして売り、2000 年の発表の催しを「The End of Software」と題した¹⁷。

IaaS から SaaS へ進むほど、利用者が管理する範囲は狭くなり、事業者が引き受ける範囲は広くなる。どこまでが事業者の責任で、どこからが利用者の責任かという線は、次の回で詳しく扱う。

誰と共用するかによって、4つの実装モデルがある⁵。パブリッククラウドは広く一般の利用のために提供され、プライベートクラウドは一つの組織の専用に、コミュニティクラウドは関心を共有する組織の集まりの専用に提供される。ハイブリッドクラウドは、これらを組み合わせたものである。なお、Berkeley の報告は、組織が自分の中に持ち、一般には提供しないデータセンターをプライベートクラウドと呼び、クラウドコンピューティングには通常は含めないとしている²。本シリーズで「クラウド」と書くときは、主にパブリッククラウドを指す。

日本での位置づけ：クラウド・バイ・デフォルト原則

日本の政府は、2017 年 5 月の閣議決定で、政府の情報システムを作るときはクラウドサービスの利用を第一候補とする「クラウド・バイ・デフォルト原則」を掲げ、2018 年 6 月の基本方針でその進め方を定めた¹⁸。基本方針は、コストの削減や、資源を柔軟に増減できることを理由に挙げている¹⁸。2020 年 5 月には、政府が使うクラウドサービスのセキュリティを前もって評価して登録する制度 ISMAP（政府情報システムのためのセキュリティ評価制度）の運用が始まった¹⁹。

その後、2022 年 9 月に方針は大きく書き改められた。今の方針は、旧方針の下で多くのシステムがクラウドに移った一方で、移行そのものが目的になり、クラウドの利点を十分に得られていない例も目立ったと認めている⁷。そして、これまでの利用の多くは、オンプレミスのサーバーを「雲の向こうにある仮想サーバー群」に置き換えたにとどまったとし、事業者が運用まで引き受けるサービス（マネージドサービス）を使って、クラウドをうまく使うよう求めている⁷。2025 年 5 月の改定では、この原則を「クラウド第一原則」と呼んでいる⁷。アプリを作り替えずに借りた機械へ載せるだけの使い方は、方針が求める使い方にはまだ届かない。

企業の側では、総務省の 2025 年の調査で、従業員 100 人以上の企業のうち、クラウドを全社的に使う企業は 60.0%、一部の事業所や部門で使う企業を合わせると 83.5% だった（回答 2,486 社）¹。

AWS・Azure・Google Cloud での名前

ここまで一般の言葉で書いてきた部品は、主な三つの事業者では次の名前で提供されている。調査会社の Synergy Research Group の推計では、2026 年 4〜6 月の世界のクラウドの基盤サービスの市場で、Amazon が 28%、Microsoft が 20%、Google が 15% を占め、三社で 6 割を超える²⁰。本シリーズがこの三社の名前を例に使うのはそのためである。

• 仮想マシンを借りる：AWS では Amazon EC2²¹、Microsoft Azure では Azure 仮想マシン²²、Google Cloud では Compute Engine²³。
• 商品の画像のようなファイルを置く：AWS では Amazon S3²⁴、Azure では Azure Blob Storage²⁵、Google Cloud では Cloud Storage²⁶。ファイルを名前と中身の組として大量に置くこの形を、オブジェクトストレージと呼ぶ。

三社は、クラウドの上で良いシステムを設計するための考え方を、どれも Well-Architected フレームワークという同じ名前で公開している²⁷²⁸²⁹。柱の数と呼び名は少しずつ違うが、運用上の優秀性、セキュリティ、信頼性、パフォーマンス効率、コスト最適化の5つは三社に共通し、AWS と Google Cloud は持続可能性を加えている²⁷²⁸²⁹。本シリーズの以降の回は、5つの特徴の一つ一つが、注文受付のアプリのようなシステムで何を変えるかを説明し、その判断をこれらの柱で評価していく。

外から見たクラウド

クラウドを支持する見方は、どれも条件を付けている。Berkeley の報告は、利点の中心を伸縮性とリスクの移転に置き、得になる場合を上のように数字で示した²。MIT Technology Review の Garfinkel は、メールのサーバーでも計算用の機械の集まりでも、企業は自前で買うよりクラウドのサービスを使うほうが、ほとんどの場合、費用を抑えて性能も上げられると論じた⁹。日本の政府の方針も、多くの利用者で資源を共用するので、資源を占有しない作りにすれば一利用者あたりの負担は軽くなると、作り方を条件にしている⁷。

留保を付ける見方は、別の条件を挙げる。一つは規模である。ベンチャーキャピタルの a16z の Sarah Wang と Martin Casado は、2021 年に、クラウドで始めないのはおかしいが、規模が大きくなってもクラウドに留まるのもおかしい、と書いた³⁰。クラウドを使う上場ソフトウェア企業 50 社について、自前で動かせば費用が半分になるという専門家の推定を置いて、利益率の低下で時価総額が 1,000 億ドル程度失われていると概算し、比較的控えめな仮定だとしている³⁰。ただし、自前に戻すことを勧めるのが目的ではなく、戻した会社も 1〜3 割以上をクラウドに残していると書いている³⁰。

二つ目は負荷の安定である。37signals の CTO の David Heinemeier Hansson は、2022 年に、成長が安定した中規模の会社にとって、計算機を借りるのはおおむね割に合わないとしてクラウドからの撤退を発表した³¹。同時に、負荷が激しく揺れるときにはクラウドに勝るものは無く、自社の新サービスの公開時に、半年で 3 万人の見込みが 3 週間で 30 万人になったときがそうだったとも書いている³¹。2024 年には、年間のクラウドの請求を 320 万ドルから 130 万ドルに減らしたと報告した³²。

三つ目は通信である。日本では、ノークリサーチが中堅・中小企業を中心とする 700 社を調べ、Publickey が報じた。オフィスの中に置いている業務システムに、以前は IaaS やホスティングにあったものがある企業は 6.4%（45 社）だった³³。そうした企業が挙げたクラウドの課題のうち、全体の平均より 10 ポイント以上多かったのは、多い順に、社内とクラウドの間の通信の費用の高さ、業務の要件よりクラウドへの移行を優先したこと、通信の品質の低さだった³³。

並べると、どの見方も、有利かどうかを一つの条件で決めてはいない。負荷の形、規模、通信の費用、そしてクラウドの使い方が、それぞれ答えを動かす。注文受付のアプリでいえば、12 月のセールの山を借りた機械で受け止めるのは、5 つの特徴がそろって初めて成り立つ使い方であり、Berkeley の 1.7 倍の計算が示すとおり、山と平均の差が大きいほど借りる利点は大きい。では、借りた機械やサービスのどこまでを事業者が守り、どこからを会社が守るのか。その線を引くのが、次の問いである。

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