基于 AWS 的企业 IT 网络架构

背景

自2006年Amazon.com推出S3服务以来，云计算市场已经发展了十多年。越来越多的开发者，初创公司和企业开始拥抱云计算。AWS的云服务给企业赋能：敏捷业务开发，按需供给IT资源，优化IT成本，加速创新，并让快速全球部署成为可能[1]。

目前已经有很多企业客户采取了尽在云端或云优先的策略，把基础架构全部或大部分迁移到AWS云端。典型的架构是这样的：

很多承担业务负载的基础设施已经或正在从传统的IDC迁移到AWS云上。那么，企业自身的IT需求是否一样能享受AWS云的好处呢？在可预期的将来，云服务将像电一样成为标准的公共服务，IT和业务基础设施全部在云端会变成趋势。企业的基础设施架构会变成下图的样子。

AWS Marketplace[2]已经在北京和宁夏区域上线。它提供了数量庞大的来自AWS合作伙伴的产品，包括安全、网络、存储、开发运营等等许多门类。购买，管理和部署这些软件变得像从应用市场下载一个APP到手机上一样简单。

对企业来说，上云能降低IT运维的压力。AWS Marketplace进一步赋能，简化了管理和部署IT商业软件的过程。

接下来，我将展示IT上云的可能的几种基础架构形式。

基于虚拟桌面的解决方案

AWS的虚拟桌面服务WorkSpaces[3]已经在宁夏区域推出。企业可以在几分钟内预置桌面并快速扩展。WorkSpaces 消除了管理和运维虚拟桌面基础设施的复杂性，比传统的虚拟桌面方案更节省成本。

用户通过客户端（Mac，Windows，平板，甚至支持Chrome或Firefox的瘦客户端）远程登陆到WorkSpaces，然后从这里访问云上的IT服务，或通过云端的出口访问Internet。

基于Proxy的解决方案

有些企业可能暂时还不能把一些IT资源迁移到云上（比如目录服务等·），或者IT上云处于评估阶段。这种情况下，部分IT基础设施部署在云端，最终用户的终端仍然在办公室，采用IT的混合架构。

由于VPC的安全保护机制[4]，网络流量的源IP地址或目标IP地址两者之一必须是VPC内部的有效IP地址，否则流量包将被丢弃。这样，来自企业的网络流量路由到云上再通过云上的网络出口访问Internet是不可行的。

解决办法就是把这个流量拆分成两部分：把来自企业的流量的目标IP地址变成VPC的有效地址，同时把流向Internet流量的源地址变成VPC的有效IP地址。

通常用设置代理服务器的方法就能实现这种流量拆分，不过代理服务器可能会有安全性和兼容性上的问题，有些客户端程序可能不支持代理服务器。它不能支持纯三层流量的代理，做高可用的方案会比较复杂。

隧道+NAT方案

还有一种方案是结合隧道和NAT转换，通过隧道的方式把真实的目标IP地址封装起来，并在云上的软路由器内完成源地址的NAT转换。

接下来，我将在一个实验环境中对这个方案的细节进行展示。

隧道+NAT方案实验配置

在这个实验里，AWS北京区域用来模拟企业的物理IDC，AWS宁夏区域作为云，两个区域通过VPC对等[5]连接。北京区域的client要通过VPC对等连接到宁夏区域，并通过宁夏区域的Internet网关(IGW)访问Internet。

实验中用到北京区的2个私有子网(无指向IGW的默认路由)，宁夏区的1个公有子网(默认路由指向IGW)。每个子网内各有一台可突增性能[6]的T2.micro类型的EC2实例，其中，router-inside和router-outside在本实验中作为软件路由器，安装了AWS Market Place上的合作伙伴提供的镜像VyOS[7]。VyOS是一个基于Linux的开源的网络操作系统，支持基于软件的网络路由，防火墙和VPN等功能。

主机名	区域	IP地址	默认的下一跳	路由器配置-
client	北京	192.168.3.111/24	router-inside	–
router-inside	北京	192.168.4.195/24	–	GRE
router-outside	宁夏	172.31.22.79/20	IGW	GRE, NAT

下图是IP包的源地址和目标地址在传输过程中的变化示意图。

对于router-inside来说，它要做IP包转发，因此EC2设置中要禁用源/目标检查[8]。

对于router-outside来说，如果不做源地址NAT 则流量会被丢弃。因为IP包的源地址不是宁夏区VPC内部的地址，目标地址也不是宁夏区VPC内部的地址。

宁夏区这里不能用NAT Gateway代替路由器的NAT，因为它只对源地址属于本VPC的IP包进行地址转换[9]。

配置完成后，下一步是登陆到client来进行验证。因为client处于私有子网，不能直接登陆，需要从公有子网的一台实例跳转登陆。

在client上执行traceroute，可以看到IP包经过router-inside和router-outside，然后通过宁夏区的IGW传向Internet。

下面是两个软路由器的详细设置：

vyos@router-inside:~$ show conf
interfaces {
    ethernet eth0 {
        address dhcp
    }
    tunnel tun0 {
        address 192.168.254.1/30
        encapsulation gre
        local-ip 192.168.4.195
        remote-ip 172.31.22.79
    }
}
protocols {
    static {
        route 0.0.0.0/0 {
            next-hop 192.168.254.2 {
            }
        }
        route 172.31.0.0/16 {
            next-hop 192.168.4.1 {
            }
        }
        route 192.168.0.0/21 {
            next-hop 192.168.4.1 {
            }
        }
    }
}
system {
    host-name router-inside
}
vyos@router-inside:~$

默认路由的下一跳是GRE隧道对端的IP地址192.168.254.2，由路由器控制。

到北京VPC和宁夏VPC网段的下一跳是路由器router-inside所在子网(192.168.4.0/24)的默认网关192.168.4.1，由VPC控制。

vyos@router-outside:~$ show conf
interfaces {
    ethernet eth0 {
        address dhcp
    }
    tunnel tun0 {
        address 192.168.254.2/30
        encapsulation gre
        local-ip 172.31.22.79
        remote-ip 192.168.4.195
    }
}
nat {
    source {
        rule 100 {
            outbound-interface eth0
            source {
                address 192.168.0.0/16
            }
            translation {
                address masquerade
            }
        }
    }
}
protocols {
    static {
        route 192.168.0.0/21 {
            next-hop 192.168.254.1 {
            }
        }
        route 192.168.4.195/32 {
            next-hop 172.31.16.1 {
            }
        }
    }
}
system {
    host-name router-outside
}
vyos@router-outside:~$

对所有来自北京VPC的IP包进行了源地址NAT，变成路由器的接口地址。

到北京VPC网段的下一跳是GRE隧道对端的IP地址192.168.254.1，由路由器控制。

到路由器router-inside的下一跳是路由器router-outside所在子网(172.31.16.0/20)的默认网关172.31.16.1，由VPC控制。

总结

本文介绍了企业通过AWS云构建IT基础环境的3种方法，并对基于隧道+NAT的方法给出了利用AWS Market Place上的VyOS镜像进行实验的配置方法。

亚马逊AWS官方博客

基于 AWS 的企业 IT 网络架构

背景

基于虚拟桌面的解决方案

基于Proxy的解决方案

隧道+NAT方案

隧道+NAT方案实验配置

总结

参考资料

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