IoTシステムの開発において、避けて通れないのが「数千台規模の同時接続テスト」です。
ただ、実際に数千台のデバイスを用意したり、VMを大量に並べたりするのはコストも管理工数もかかりすぎます。
そこで今回は、Azure VM わずか1台（＋サーバー1台）で、1,000個の独立したプライベートIPを使ってサーバーへ同時接続する、格安かつ強力なシミュレーター環境を構築してみました。
1. アーキテクチャ構成
今回は1台のVMに複数のNICを装着し、各NICに大量のセカンダリIPを割り当てる構成にしています。
（4つのNICに250個ずつIPを分散させます）
使用リソース一覧
管理をシンプルにするため、同一のリソースグループ（rg-iot-sim）内に全リソースを集約します。
2. ネットワーク設計
1,000個のIPを効率よく管理するため、4つのサブネットに分散させます。
・VNet アドレス空間 ：10.0.0.0/16
・snet-iot-0 (NIC-0 & Server) ：10.0.0.0/24（Client: 10.0.0.4〜.253 / Server: .254）
・snet-iot-1 (NIC-1) 10.0.1.0/24：（Client: 10.0.1.4〜.253）
・snet-iot-2 (NIC-2) 10.0.2.0/24：（Client: 10.0.2.4〜.253）
・snet-iot-3 (NIC-3) 10.0.3.0/24：（Client: 10.0.3.4〜.253）
3. 構築ステップ
構築は大きく分けて4つのフェーズで進めます。
【STEP 1】インフラ基盤の作成（Azure CLI）
まずは土台となるネットワークとVMを作成します。(前述の使用リソース一覧参照)
• VNet/Subnet作成: 4つのサブネットを用意します。
• NSG作成: SSHおよびサーバー通信用ポート（待ち受けるポート例：8888）を許可します。
• VM作成: クライアント用にはNICを4枚装着可能な Standard_D8als_v6 を選択。サーバー用には Standard_D2s_v3 を用意します。（OSは今回どちらもUbuntu 22.04を使用）
o 参考：Dals v6 シリーズのネットワーク仕様（Microsoft Learn）
【STEP 2】1,000個のIPをAzure側に自動追加
各NICに対し、セカンダリIPを250個ずつ追加していきます。Azure APIの制限（スロットリング）を回避するため、–no-wait オプションと適度な sleep を組み合わせて実行します。
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# 例：NIC-0に対して250個のIP構成を順次追加 for j in {5..253}; do az network nic ip-config create -g rg-iot-sim --nic-name nic-client-0 \ --name ip-0-$j --private-ip-address 10.0.0.$j --no-wait if (( $j % 25 == 0 )); then sleep 2; fi done |
※ 同様の処理を nic-client-1 ～ nic-client-3 に対しても行います。.4はNIC作成段階で割り当て指定済のため追加で{5..253}の範囲の設定を行う(以降も同様)。
実行に多少時間がかかりますが、以下のAzureポータル画面を更新して見ると追加されていくことが確認できます。
【STEP 3】Ubuntu側のネットワーク設定（Policy Based Routing）
Azure側でIPを付与しただけではOSは認識しないため、ここからはクライアント側のVMにログインして、Policy Based Routing（ポリシーベースルーティング / PBR）の設定を行います。
1. Netplanの設定
Netplanは、Ubuntuでネットワーク設定を抽象化して管理するツールです。今回は、追加した3つのNIC（eth1-3）が勝手にデフォルトルートを作って通信を混乱させないよう制御します。
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# /etc/netplan/99-iot-multi-nic.yaml の例 network: version: 2 ethernets: eth0: {dhcp4: true} eth1: {dhcp4: true, dhcp4-overrides: {use-routes: false}} eth2: {dhcp4: true, dhcp4-overrides: {use-routes: false}} eth3: {dhcp4: true, dhcp4-overrides: {use-routes: false}} |
2. IPアドレスの有効化
Azure側で定義したセカンダリIPをOSのインターフェースに紐付けます。
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# 例：NIC-1 (eth1) に 250個のIPを一括登録 i=1 for j in {5..253}; do sudo ip addr add 10.0.$i.$j/24 dev eth$i done |
※ 同様の処理を eth2 ～ eth3 に対しても行います。
3. PBR（ポリシーベースルーティング）の設定
通常のルーティングでは、パケットは「宛先」だけを見て出口を決めます。しかしマルチNIC構成では「どのIPから送るか（送信元）」に基づいて出口のNICを固定しないと、通信のやり取り（コネクション）が成立しなくなります。これを実現するのがPBRです。
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# 例：NIC-1 (eth1) 用のPBR設定（i=2, 3も同様に設定） i=1 # ルーティングテーブルのID（101）と名前（rt1）を紐付けて管理ファイルに登録 sudo bash -c "echo '10$i rt$i' >> /etc/iproute2/rt_tables" # 登録した名前「rt1」のテーブルに、このNIC専用のデフォルトゲートウェイを登録 sudo ip route add default via 10.0.$i.1 dev eth$i table rt$i # 送信元が 10.0.1.0/24 のパケットは、必ず rt1 テーブルを参照させるルールを追加 sudo ip rule add from 10.0.$i.0/24 table rt$i |
※ 同様の処理を eth2 ～ eth3 に対しても行います。
設定を確認
【STEP 4】システム制限の解除
デフォルトのOS設定では、1,000以上の同時接続（ソケットオープン）を維持しようとすると「Too many open files」エラーが発生します。ファイルディスクリプタの上限を引き上げましょう。
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# OS制限の引き上げ（永続化設定） sudo bash -c 'cat << EOF >> /etc/security/limits.conf * soft nofile 65535 * hard nofile 65535 EOF' # 現在のセッションにも適用 ulimit -n 65535 |
4. 動作検証：1,000接続の確認
準備ができたら、サーバー側プログラムを立ち上げ、いよいよ実際にシミュレータープログラムを動かします。
動作概要
• クライアント側: 1,000個のローカルIPアドレスそれぞれに対して socket.bind() を行い、明示的に送信元IPを指定してサーバーへ接続。
• サーバー側: 指定ポート（8888）で待ち受け、接続元IPアドレスをログ出力しながら総接続数をカウントするプログラム。
・・・
「1台のVMから、1,000の異なる送信元IPで同時接続する」という、擬似デバイスシミュレーターとしての挙動を確認できました！
5. まとめ
今回の手法を使えば、わずか1時間100円程度（VM、パブリックIP、ディスク利用料の合計）という低コストで、1,000台規模のデバイス負荷試験環境が手に入ります。
今回の構築における重要なポイントを整理すると、以下の3点に集約されます。
• プライベートIPは無料というクラウドの利点を活かす。
• マルチNICとPBRを組み合わせ、OSレベルで通信を制御する。
• CLIによる実行で構築の手間を大幅に省く。
1,000台のVMを個別に立てるコストと比較すれば、手軽で効率的です。
IoT開発の現場で、予算を気にせず「まずは1,000台で叩いてみる」という文化を作るための第一歩として、ぜひ活用してみてください！
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