上云之路之企业级云上网络解决方案

2017年，越来越多的企业处于内部部署解决方案和云环境拆分的混合IT世界中。为了适应产品的服务模式和公司未来的业务运营模式，结合公司2018年业务发展计划。计划将部分系统迁移部署在云平台，从而产生对混合云策略的需求，为企业产品提供更大的灵活性以及更多部署工作负载的选项。

混合云

在“互联网+”国家战略的驱动下，越来越多的业务应用需要通过互联网来提供服务，公有云因此受到越来越多的用户亲睐，然而对于传统IT的核心数据与业务，受安全性、兼容性等多方面因素的影响，无法采用公有云来承载，此因混合云成为企业云架构的不二之选。

混合云对于已有自建IDC的企业实现云化有很大的好处：按需定制，满足业务的个性化需求；多级容灾，能够规避单一的采购商风险；兼得私有环境安全独立的优势和公有云弹性伸缩、快速编排定制的优势；最后，对已有的IT重资产最大化的保护和利用，极大降低成本。

解决方案

产品对比

混合云私网通信包括两类产品：专线（高速通道）和VPN，两者没有绝对的优劣，只是所针对的客户定义不同。

专线就是自建高速公路，具有网络带宽高、时延低的优点，但是建设周期长，成本更高；VPN就是在公有网络上承包一条线路作为专用，价格更为经济便宜，而且即开即用，但是时延相对专线来说更高。

高速通道 (物理专线)

帮助不同网络环境间实现高速、稳定、安全的私网通信，包括云上跨地域/跨用户的VPC内网互通、云下IDC专线接入云上等场景，提高网络拓扑灵活性和跨网通信质量。

网络整体架构

通用方案 (云购VPN)

VPN网关是一款基于Internet，通过加密通道将企业数据中心、企业办公网络、或internet终端和阿里云专有网络(VPC)安全可靠连接起来的服务。阿里云VPN网关在国家相关政策法规下提供服务，不提供访问Internet功能。

云上网络架构

基于阿里云VPC和相关产品，用户可自主规划并搭建满足各种业务场景下的网络架构。

本架构能够解决

云上网络安全隔离
应对海量访问流量
云上云下数据互通
多业务共享带宽

网络整体架构

通用方案(自建VPN)

云上VPC和私有IDC是如何实现IPSEC-VPN对接的。如上图所示，右边边为云上VPC，且VPC上有多台ECS，左边是私有IDC，IDC里包含传统的服务器，两端都是私网口。

IPsec VPN 服务器

Docker 上的 IPsec VPN 服务器，使用这个 Docker 镜像快速搭建 IPsec VPN 服务器。支持 IPsec/L2TP 和 Cisco IPsec 协议。本镜像以 Debian 9 (Stretch) 为基础，并使用 Libreswan (IPsec VPN 软件) 和 xl2tpd (L2TP 服务进程)。

安装 Docker

首先，在你的 Linux 服务器上安装并运行 Docker。

yum update
yum install docker -y

下载镜像

预构建的可信任镜像可在 Docker Hub registry 下载：

docker pull hwdsl2/ipsec-vpn-server

如何使用镜像

环境变量

这个 Docker 镜像使用以下三个变量，可以在一个 env 文件中定义。执行以下命令，vim vpn.env：

Define your own values for these variables
# - DO NOT put "" or '' around values, or add space around =
# - DO NOT use these special characters within values: \ " '
VPN_IPSEC_PSK=your_ipsec_pre_shared_key
VPN_USER=your_vpn_username
VPN_PASSWORD=your_vpn_password

这将创建一个用于 VPN 登录的用户账户，它可以在你的多个设备上使用。 IPsec PSK (预共享密钥) 由 VPN_IPSEC_PSK 环境变量指定。 VPN 用户名和密码分别在 VPN_USER 和 VPN_PASSWORD 中定义。

注：在你的 env 文件中，不要为变量值添加 "" 或者 ''，或在 = 两边添加空格。不要在值中使用这些字符： \ " '。

运行 IPsec VPN 服务器

重要：首先在 Docker 主机上加载 IPsec NETKEY 内核模块：

sudo modprobe af_key

使用本镜像创建一个新的 Docker 容器（将 ./vpn.env 替换为你自己的 env 文件）：

docker run \
    --name ipsec-vpn-server \
    --env-file ./vpn.env \
    --restart=always \
    -p 500:500/udp \
    -p 4500:4500/udp \
    -v /lib/modules:/lib/modules:ro \
    -d --privileged \
    hwdsl2/ipsec-vpn-server

获取 VPN 登录信息

如果你在上述 docker run 命令中没有指定 env 文件，VPN_USER 会默认为 vpnuser，并且 VPN_IPSEC_PSK 和 VPN_PASSWORD 会被自动随机生成。要获取这些登录信息，可以查看容器的日志：

docker logs ipsec-vpn-server

查看服务器状态

如需查看你的 IPsec VPN 服务器状态，可以在容器中运行 ipsec status 命令：

docker exec -it ipsec-vpn-server ipsec status

或者查看当前已建立的 VPN 连接：

docker exec -it ipsec-vpn-server ipsec whack --trafficstatus

脚本一键安装

首先，在你的 Linux 服务器* 上全新安装一个 Ubuntu LTS, Debian 或者 CentOS 系统。

使用以下命令快速搭建 IPsec VPN 服务器：

wget https://git.io/vpnsetup -O vpnsetup.sh && sudo sh vpnsetup.sh

如果使用 CentOS，请将上面的地址换成 https://git.io/vpnsetup-centos。你的 VPN 登录凭证将会被自动随机生成，并在安装完成后显示在屏幕上。

你也可以将你自己的 VPN 登录凭证定义为环境变量：

# 所有变量值必须用 '单引号' 括起来
# *不要* 在值中使用这些字符：  \ " '
wget https://git.io/vpnsetup -O vpnsetup.sh && sudo \
VPN_IPSEC_PSK='你的IPsec预共享密钥' \
VPN_USER='你的VPN用户名' \
VPN_PASSWORD='你的VPN密码' sh vpnsetup.sh

IPsec/L2TP VPN 客户端

Linux(CentOS )

首先安装以下软件包：

yum -y install epel-release
yum -y install strongswan xl2tpd

配置 strongSwan

编辑/etc/strongswan/ipsec.conf文件

# ipsec.conf - strongSwan IPsec configuration file

# basic configuration

config setup
  # strictcrlpolicy=yes
  # uniqueids = no

# Add connections here.

# Sample VPN connections

conn %default
  ikelifetime=60m
  keylife=20m
  rekeymargin=3m
  keyingtries=1
  keyexchange=ikev1
  authby=secret
  ike=aes128-sha1-modp1024,3des-sha1-modp1024!
  esp=aes128-sha1-modp1024,3des-sha1-modp1024!

conn myvpn
  keyexchange=ikev1
  left=%defaultroute
  auto=add
  authby=secret
  type=transport
  leftprotoport=17/1701
  rightprotoport=17/1701
  right=VPN服务器IP

编辑/etc/strongswan/ipsec.secrets文件

: PSK "你的PSK"

配置 xl2tpd

编辑/etc/xl2tpd/xl2tpd.conf文件

[lac myvpn]
lns = VPN服务的IP
ppp debug = yes
pppoptfile = /etc/ppp/options.xl2tpd.client
length bit = yes

编辑/etc/ppp/options.xl2tpd.client文件

ipcp-accept-local
ipcp-accept-remote
refuse-eap
require-chap
noccp
noauth
mtu 1280
mru 1280
noipdefault
defaultroute
usepeerdns
connect-delay 5000
name 你的帐户
password 你的密码

chmod 600 /etc/ppp/options.l2tpd.client

至此 VPN 客户端配置已完成。按照下面的步骤进行连接。

创建xl2tpd控制文件

mkdir -p /var/run/xl2tpd
touch /var/run/xl2tpd/l2tp-control

启动脚本vpnc.sh

#!/bin/bash
SUDO=''
if [ "$USER" != "root" ]
then
  SUDO='sudo'
fi
$SUDO systemctl restart strongswan.service
$SUDO systemctl restart xl2tpd.service
sleep 1
$SUDO strongswan up myvpn
$SUDO tee /var/run/xl2tpd/l2tp-control > /dev/null <<< "c myvpn"
while ! $(ip route | grep -i ppp0 &>/dev/null)
do
 sleep 1
done
ip link | grep -i ppp0
# 检查你现有的默认路由 ip route 在输出中查找以下行： default via X.X.X.X ...。记下这个网关IP # 并且在下面的两个命令中使用。
$SUDO route add 你的VPN服务器IP gw x.x.x.x
# 如果你的 VPN 客户端是一个远程服务器，则必须从新的默认路由中排除你的本地电脑的公有 IP，以避免 
# SSH 会话被断开 （替换为实际值）：
$SUDO route add 你的本地电脑的公有IP gw x.x.x.x
$SUDO route add default dev ppp0

ip route | grep -i ppp0
ip address | grep -i ppp0
# 检查 VPN 是否正常工作，以上命令应该返回 你的 VPN 服务器 IP。
wget -qO- http://ipv4.icanhazip.com; echo

停止脚本 vpnd.sh

#!/bin/bash
SUDO=''
if [ "$USER" != "root" ]
then
  SUDO='sudo'
fi
$SUDO route del default dev ppp0
# 删除掉VPN服务器IP 和 本地电脑公网IP
$SUDO ip route del x.x.x.x
$SUDO ip route del x.x.x.x
$SUDO tee /var/run/xl2tpd/l2tp-control > /dev/null <<< "d vultr"
$SUDO strongswan down myvpn
ip link | grep -i ppp0
ip route | grep -i ppp0
$SUDO systemctl stop strongswan.service
$SUDO systemctl stop xl2tpd.service

启动脚本命令，测试一下VPN服务器内网地址是否连通：

[root@iz2ze7tgu9zb2gr6av1tysz vpn]# ping 172.17.120.102
PING 172.17.120.102 (172.17.120.102) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.17.120.102: icmp_seq=1 ttl=63 time=1.96 ms
64 bytes from 172.17.120.102: icmp_seq=2 ttl=63 time=2.01 ms
64 bytes from 172.17.120.102: icmp_seq=3 ttl=63 time=1.92 ms
64 bytes from 172.17.120.102: icmp_seq=4 ttl=63 time=1.94 ms
^C
--- 172.17.120.102 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3003ms
rtt min/avg/max/mdev = 1.926/1.961/2.010/0.062 ms

启动脚本命令，以上命令可以ping通，说明安装配置成功。