GCP VPC Network 设计：子网、路由与 Cloud NAT，一场网络的华丽探戈🕺
大家好！我是你们的老朋友，代码界的段子手，网路世界的探险家！今天咱们不聊代码，聊聊谷歌云（GCP）的 VPC 网络，这玩意儿就像你家房子的地基，地基不稳，房子再漂亮也住不踏实。所以，搞懂 VPC，才能在云上玩得溜，跑得欢！
咱们今天的主题是：GCP VPC Network 设计：子网、路由与 Cloud NAT。听起来是不是有点枯燥？别怕！我保证用最幽默风趣的语言，把这些概念掰开了揉碎了，让你听得津津有味，学得明明白白！
想象一下，你的应用就像一个精致的机器人，需要安全、快速地与其他机器人（服务）或者外面的世界交流。VPC 就是这个机器人活动的场地，子网是场地里划分好的区域，路由是区域之间的道路，Cloud NAT 则是通往外部世界的单行道。
准备好了吗？让我们开始这场网络的华丽探戈吧！💃
第一幕：VPC，你的专属领地 🏰
VPC (Virtual Private Cloud)，虚拟私有云，顾名思义，就是你在谷歌云上拥有的一片完全属于你自己的网络领地。你可以把这个领地想象成一个大型的私人庄园，里面有各种建筑物（虚拟机实例、容器等等），你可以自由地规划和管理。
VPC 的主要特点：
- 隔离性： 你的 VPC 与其他用户的 VPC 之间是完全隔离的，互不干扰。就像邻居家的房子，你进不去，他也进不来（除非你主动邀请）。
- 可定制性： 你可以自定义 VPC 的网络拓扑、IP 地址范围、路由规则等等，打造一个完全符合你需求的网络环境。就像装修房子一样，你想怎么装就怎么装，只要你喜欢！
- 安全性： 你可以通过防火墙规则、网络策略等手段，控制进出 VPC 的流量，保障你的应用安全。就像在庄园里安装了各种安保系统，防止坏人入侵。
创建 VPC：
在 GCP 控制台上，你可以轻松创建 VPC。只需要输入 VPC 的名称、选择 IP 地址范围（CIDR），就可以拥有你的专属领地了。
小贴士：
- 选择合适的 IP 地址范围非常重要，要考虑到未来的扩展需求。就像盖房子，地基打大了，以后想扩建就方便多了！
- VPC 可以跨多个区域存在，这意味着你可以将你的应用部署在不同的地理位置，提高可用性和性能。就像在不同的城市都有你的房产，无论在哪里都能安家落户！
第二幕：子网，庄园里的功能分区 🏘️
有了 VPC，就像有了庄园，接下来就要进行功能分区了。子网 (Subnet) 就是 VPC 里的功能分区，比如住宅区、商业区、工业区等等。
子网的主要作用：
- 划分网络： 将 VPC 划分为更小的网络，方便管理和控制。就像将庄园划分成不同的区域，方便管理和维护。
- 隔离流量： 不同子网之间的流量默认是隔离的，可以通过防火墙规则控制它们之间的通信。就像不同区域之间有围墙，防止互相干扰。
- 区域化部署： 子网是区域性的，这意味着你可以将应用的不同部分部署在不同的区域，提高可用性和性能。就像在不同的区域建造不同的建筑物，满足不同的需求。
创建子网：
在创建子网时，你需要指定：
- 所属 VPC： 子网属于哪个 VPC。
- 区域： 子网所在的区域。
- IP 地址范围 (CIDR)： 子网的网络地址范围。
举个例子：
假设你的 VPC 的 IP 地址范围是 10.0.0.0/16，你可以创建以下子网：
| 子网名称 | 区域 | IP 地址范围 (CIDR) | 用途 |
|---|---|---|---|
| web-subnet | us-central1 | 10.0.1.0/24 | 部署 Web 服务器 |
| db-subnet | us-central1 | 10.0.2.0/24 | 部署数据库服务器 |
| app-subnet | us-central1 | 10.0.3.0/24 | 部署应用服务器 |
小贴士：
- 子网的 IP 地址范围不能重叠。就像盖房子，地基不能重叠，否则房子会塌！
- 子网的 IP 地址范围必须在 VPC 的 IP 地址范围内。就像在庄园里盖房子，不能超出庄园的范围！
- 每个区域至少需要一个子网。就像每个城市都需要有住宅区！
第三幕：路由，庄园里的交通网络 🛣️
有了 VPC 和子网，就像有了庄园和功能分区，接下来就需要建立交通网络，让不同的区域之间可以相互通信。路由 (Route) 就是 VPC 里的交通网络，它决定了网络流量的转发路径。
路由的主要作用：
- 控制流量转发： 决定网络流量从哪里来，到哪里去。就像交通规则，告诉你该怎么走。
- 实现子网互联： 连接不同的子网，使它们可以相互通信。就像连接不同区域的道路，方便交通。
- 连接外部网络： 连接 VPC 和外部网络，例如 Internet 或其他 VPC。就像连接庄园和外部世界的道路，方便进出。
路由类型：
GCP 提供多种路由类型：
- 默认路由： 指向 Internet 的默认路由。就像庄园通往外部世界的默认道路。
- 子网路由： 指向 VPC 内其他子网的路由。就像庄园内连接不同区域的道路。
- 自定义路由： 用户自定义的路由，可以实现更灵活的流量控制。就像庄园主自己规划的道路，可以更方便地到达目的地。
路由表：
每个 VPC 都有一个路由表，包含了所有路由规则。当一个虚拟机实例需要发送数据包时，它会查找路由表，找到最佳的路由规则，然后将数据包发送到目标地址。
举个例子：
假设你的 VPC 有以下子网：
web-subnet: 10.0.1.0/24db-subnet: 10.0.2.0/24
为了让 web-subnet 可以访问 db-subnet，你需要创建一个路由规则，将目标地址为 10.0.2.0/24 的流量转发到 db-subnet。
小贴士：
- 路由规则的优先级越高，越先被匹配。就像交通规则，越重要的规则越先执行。
- 可以使用标签 (Tags) 来控制路由规则的应用范围。就像交通规则，只适用于特定的车辆或人群。
- 要仔细规划路由规则，避免出现环路或死循环。就像交通规划，要避免出现堵车或绕路。
第四幕：Cloud NAT，通往世界的单行道 🚪
有了 VPC、子网和路由，你的应用就可以在 VPC 内部自由通信了。但是，如果你的应用需要访问 Internet，例如下载软件包、更新配置等，就需要使用 Cloud NAT (Cloud Network Address Translation)。
Cloud NAT 的主要作用：
- 隐藏内部 IP 地址： 将虚拟机实例的内部 IP 地址转换为公共 IP 地址，隐藏内部网络结构，提高安全性。就像将庄园内部的道路隐藏起来，防止外部人员窥探。
- 允许出站流量： 允许虚拟机实例访问 Internet。就像打开庄园的大门，让里面的居民可以自由地出入。
- 限制入站流量： 只允许来自 Internet 的响应流量进入 VPC，防止未经授权的访问。就像在庄园的大门口设置门卫，只允许授权人员进入。
Cloud NAT 的工作原理：
当虚拟机实例需要访问 Internet 时，它会将数据包发送到 Cloud NAT 网关。Cloud NAT 网关会将数据包的源 IP 地址替换为一个公共 IP 地址，并将数据包发送到 Internet。当 Internet 上的服务器响应数据包时，Cloud NAT 网关会将数据包的目标 IP 地址替换为虚拟机实例的内部 IP 地址，并将数据包发送到虚拟机实例。
创建 Cloud NAT：
在创建 Cloud NAT 时，你需要指定：
- 所属 VPC： Cloud NAT 属于哪个 VPC。
- 区域： Cloud NAT 所在的区域。
- Cloud Router： Cloud NAT 使用的 Cloud Router，用于管理路由。
- NAT 地址类型： 选择是使用自动分配的公共 IP 地址，还是使用手动分配的公共 IP 地址。
小贴士：
- Cloud NAT 只能用于出站流量。如果需要允许 Internet 上的服务器主动访问虚拟机实例，需要使用其他技术，例如 Cloud Load Balancing。
- 要合理配置 Cloud NAT 的参数，例如最小端口数和最大端口数，避免出现端口耗尽的情况。
- 可以使用 Cloud Logging 监控 Cloud NAT 的流量，及时发现和解决问题。
第五幕：实战演练，打造你的专属网络 🛠️
理论讲了一大堆，现在让我们来做个实战演练，打造一个简单的 GCP VPC 网络。
需求：
创建一个 VPC，包含两个子网：web-subnet 和 db-subnet。web-subnet 用于部署 Web 服务器，db-subnet 用于部署数据库服务器。web-subnet 可以访问 Internet，db-subnet 只能在 VPC 内部访问。
步骤：
- 创建 VPC: 在 GCP 控制台上创建一个名为
my-vpc的 VPC，IP 地址范围为10.0.0.0/16。 - 创建子网: 创建两个子网：
web-subnet: 区域us-central1，IP 地址范围10.0.1.0/24。db-subnet: 区域us-central1，IP 地址范围10.0.2.0/24。
- 创建 Cloud Router: 创建一个名为
my-router的 Cloud Router，区域为us-central1。 - 创建 Cloud NAT: 创建一个名为
my-nat的 Cloud NAT，配置如下：- 所属 VPC:
my-vpc - 区域:
us-central1 - Cloud Router:
my-router - NAT 地址类型: 自动分配
- 适用子网：
web-subnet
- 所属 VPC:
- 创建防火墙规则: 创建防火墙规则，允许
web-subnet访问 Internet。
完成！
现在，你已经成功创建了一个简单的 GCP VPC 网络。你可以在 web-subnet 中创建虚拟机实例，并访问 Internet。db-subnet 中的虚拟机实例只能在 VPC 内部访问，无法直接访问 Internet。
总结：网络的艺术 🎨
GCP VPC Network 设计是一门艺术，它需要你对网络原理有深刻的理解，并能够根据实际需求进行灵活的配置。
让我们回顾一下今天的内容：
- VPC: 你的专属领地，用于隔离和保护你的应用。
- 子网: 庄园里的功能分区，用于划分网络和隔离流量。
- 路由: 庄园里的交通网络，用于控制流量转发和实现子网互联。
- Cloud NAT: 通往世界的单行道，用于隐藏内部 IP 地址和允许出站流量。
希望通过今天的讲解，你对 GCP VPC Network 设计有了更深入的了解。记住，实践是检验真理的唯一标准，多动手尝试，才能真正掌握这些知识。
最后，送给大家一句名言：“网络的世界，就像一个迷宫，只有不断探索，才能找到出口！” 🚀
希望大家在云上玩得开心，跑得更快！下次再见！ 👋