如何解決混合云組網難題?

1. 混合云組網的問題與挑戰

企業用云量持續增長。隨著時間的推移，逐漸形成了混合云架構。混合云架構如何解決通“網”需求？

1.1 多云網絡互通
常見的組網方案有：用戶自建IPSec網關，使用加密隧道連接。但會帶來以下問題：

1) 配置復雜，維護成本高
例如，將阿里云北京的VPC資源接入AWS新加坡的VPC。通常我們使用×××軟件解決，但通過繁瑣的CLI在不同的云服務商實施不同的部署工作流，會造成在基礎設施上花費太多的精力。

2) 網絡結構臃腫，失去靈活性。
業務需求是更快的發布應用程序。拼湊使用多種連接方式組網，會使網絡架構臃腫，增加復雜度。快，敏捷將是難以實現的。

1.2 企業和云網絡互通

常見的組網方案有：云專線。 但也會帶來以下問題：

1) 受服務商約束，需要改動網絡。
例如，將阿里云北京，騰訊云深圳的VPC基礎設施接入到北京的數據中心。云專線連接方式依賴服務商，需要在用戶側部署接入設備，花費幾天或幾周的時間改動網絡。由于涉及到專線服務商，運營商，云服務商多方面配合，在資源協同，線路選擇方面通常會有限制。

2) 高昂的組網成本，限制企業通網。
云專線每年支出在數十萬級。創業公司沒有大企業的資源優勢，較高的支出，顯然不符合需求。

1.3 客戶端遠程接入

常見的組網方案有：Open×××。 但也會帶來以下問題：

1) 多用戶多VPC環境，繁瑣的證書管理。
每個VPC中都部署Open×××服務器會導致繁瑣的證書管理。如果您有超過10個用戶和多個VPC，則客戶端證書管理和Open×××配置維護可能成為一項重大挑戰。

2) 需要安裝客戶端。
對于大多數技術人員，Open×××使用上沒有門檻，但接入系統有可能需要開放給非技術人員使用，例如，銷售使用IPSec訪問內網中的CRM。需要安裝客戶端的方案，加大了實施難度。

2. 混合云組網的實現思路

如何能減少網絡改動，低成本快速組網，同時簡化IPSec隧道的創建，刪除和管理？我們探索出了一種自動化實現方案。

從圖中可以看出，我們參考了SDN軟件架構設計，將×××網關抽象出來邏輯分層，實現集中管理。

2.1 組網自動化方案的組件

1) IPSec容器
運行在VPC或用戶側網絡的主機上；
處理IPSec通道（IPSec加密）流量；
通過WebSocket與控制器連接。

2) 控制器
通過Restful API完成指定隧道的創建，刪除，管理；
通過云服務商網絡API完成VPC的路由配置；
通過Restful API與Web Client通信。

3) Web Client
隧道管理；
用戶管理；
數據可視化。
各組件連接關系如下圖：

2.2 對等連接的過程及其實現
1) 用戶在管理界面點擊需要互通的網絡，Web Client向控制器發送創建連接請求，控制器向指定IPSec容器下發IPSec配置，同時在VPC路由表添加到達對端網絡的路由條目。配置完成后拉起隧道，兩端網絡完成互通。

2) 如果遇到兩端網絡VPC CIDR沖突的情況，可以通過管理界面修改指定連接的CIDR，Web Client向控制器發送修改CIDR請求，控制器向IPSec容器下發新的IPSec配置，同時更新VPC路由條目。完成后重新拉起隧道。

3) 通過界面，可以集中管理所有IPSec容器以及隧道。如果網絡環境發生變化，例如云服務器的公網IP變更，監控服務會通知容器自動更新IPSec配置，同時更新VPC路由條目，重新拉起隧道。

以上就是系統的工作原理。從中我們可以看出，系統已經很好地解決了傳統連接方式所遇到的問題：

1) 控制器通過IPSec容器API接口完成IPSec連接配置，使用云服務商網絡API接口完成VPC路由配置，從而實現了自動化。這種設計的優勢在于可以消除復雜度，不需要網絡工程師，任何人都可以運行。

2) 對于用戶側網絡和云網絡互通需求，由運行在用戶側主機上的IPSec容器向運行在云網絡的IPSec容器發起IPSec連接，這樣設計是為了避免對企業網絡進行改動，減少對硬件設備的依賴。由于不需要在企業用戶側開放端口，可以適應直接路由，NAT，Proxy等主流的互聯網接入方式。

3) 采用容器化的部署方式，將企業邊界軟化，不需要在用戶側網絡部署CPE設備，不需要配置公有云邊界路由器。由于采用了集中管理，分布運行的設計，可以滿足隨處運行，可持續升級的需求。

2.3 客戶端遠程接入的過程及實現

1) 管理員可以手動添加用戶，也可以使用邀請注冊的方式導入用戶，將注冊地址，注冊碼分發給團隊成員。用戶登記郵箱，密碼，手機號，注冊碼完成賬號注冊。如果有LDAP環境，還可以使用系統的LDAP自動同步功能，對接LDAP服務器，周期性自動更新賬號信息。

2) 賬號生效后，用戶不需要安裝客戶端，直接使用macOS，Windows，iOS，Android，Linux原生IPSec客戶端即可接入。IPSec類型為使用預共享密鑰的L2TP/IPSec。

3) 如果用戶需要重置密碼，可前往自助IT服務頁面自行重置密碼，就像重設郵箱密碼一樣簡單。

以上就是客戶端接入的流程。從中我們可以看出，系統已經很好地解決了Open×××所遇到的問題：

1) 使用預共享密鑰的接入方式。這樣設計是為了避免維護客戶端證書，同時還能直接使用操作系統原生IPSec客戶端，不需要用戶再額外安裝IPSec客戶端。好處是降低了使用門檻，降低了實施難度，使得適應更多的應用場景，適應更多用戶群。

2) 提供多種用戶導入方式。這樣設計是為了兼容企業的IT環境。管理員可以手動添加用戶，或者使用邀請注冊的方式導入團隊成員。還可以通過系統的LDAP自動同步功能，自動更新賬號。

3) 通過管理界面，可以集中管理所有IPSec容器以及用戶。為用戶提供密碼重置，接入配置指南等自助式IT服務界面。管理員無須介入，降低IT服務成本。

3. 自動化組網的價值
   IPSec組網自動化方案解決了幾個問題：

快速組網：使用IPSec 連接基礎設施，在多云，企業與云之間建立任意互聯。在幾分鐘內，將資源連接到任何位置。

網絡改動少：適應原有網絡，無需部署硬件，不需要對原有網絡進行改動。

使用簡單：消除復雜度，用全點擊式操作取代CLI手動配置，不需要網絡工程師，任何人都可以組網通網。

實施簡單：使用操作系統原生客戶端即可接入，不需要管理證書。

提高效率：集成云服務商API實現組網自動化。讓用戶專注于核心業務，而不是基礎設施。

降低成本：通過廉價的Internet獲得近似專線的特性，節省90%的通網支出。

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