Виртуальная сеть Azure

Виртуальная сеть Azure (Azure Virtual Network, VNet) — это логически изолированная частная сеть в облачной платформе Microsoft Azure, предоставляющая возможность запуска виртуальных машин, других облачных ресурсов и установления сетевого взаимодействия между ними, а также с локальными сетями и интернетом. VNet является фундаментальным строительным блоком для создания частной облачной инфраструктуры, аналогичным традиционной локальной сети (LAN), но работающим в облачной среде.

История и развитие

Сервис Azure Virtual Network был запущен одновременно с публичным релизом платформы Microsoft Azure в 2010 году. Первоначально функциональность была ограничена базовыми возможностями изоляции и подключения виртуальных машин. С развитием платформы и ростом корпоративных требований, VNet претерпела значительные изменения.

Ключевыми вехами стали:

• 2014 год: Внедрение модели развертывания Azure Resource Manager (ARM), которая заменила классическую модель. ARM предоставила более гибкое управление ресурсами, включая сети, с помощью декларативных шаблонов.
• 2015-2017 годы: Появление сервисов сетевой безопасности, таких как группы безопасности сети (NSG) и брандмауэр Azure (Azure Firewall), а также службы VPN-шлюзов для гибридных подключений.
• 2018-2020 годы: Внедрение пиринга виртуальных сетей (VNet Peering), позволяющего соединять VNet в разных регионах Azure, и поддержка частных конечных точек (Private Endpoints) для безопасного доступа к службам Azure.
• 2021-настоящее время: Развитие возможностей для управления трафиком, включая Azure Virtual Network Manager, и глубокая интеграция с контейнерными платформами, такими как Azure Kubernetes Service (AKS).

Архитектура и основные компоненты

Виртуальная сеть Azure представляет собой программно-определяемую сеть (SDN), управляемую гипервизором Azure. Она состоит из нескольких ключевых компонентов.

Адресное пространство и подсети

При создании VNet необходимо определить её адресное пространство в виде одного или нескольких диапазонов частных IP-адресов (по стандарту RFC 1918, например, 10.0.0.0/16, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16). Это адресное пространство затем делится на подсети, каждая из которых имеет свой диапазон адресов. Подсети позволяют логически сегментировать сеть для разных типов ресурсов (например, веб-серверы, базы данных, приложения) и применять к ним различные политики безопасности.

Группы безопасности сети (NSG)

Группа безопасности сети — это фильтр трафика, содержащий правила, разрешающие или запрещающие входящий и исходящий сетевой трафик к ресурсам Azure. NSG может быть связана с подсетью или с сетевым интерфейсом (NIC) конкретной виртуальной машины. Правила NSG оцениваются по приоритету (от 100 до 4096) и позволяют гибко управлять доступом на основе IP-адресов, портов и протоколов (TCP, UDP, ICMP).

Пиринг виртуальных сетей (VNet Peering)

Пиринг позволяет соединять две или более виртуальных сетей в одном регионе Azure или в разных регионах (глобальный пиринг). Соединённые сети функционируют как единая сеть, позволяя ресурсам обмениваться данными напрямую через частную магистраль Microsoft, минуя общедоступный интернет. Трафик между пиринговыми сетями остаётся внутри облачной платформы, что обеспечивает низкую задержку и высокую пропускную способность.

Частные конечные точки (Private Endpoints)

Частная конечная точка — это сетевой интерфейс, который предоставляет частный IP-адрес из VNet для службы Azure (например, Azure Storage, Azure SQL Database, Azure Key Vault). Это позволяет получать доступ к этим службам из VNet по частному IP-адресу, полностью изолируя их от общедоступного интернета. Трафик к службе остаётся внутри сети Microsoft Azure.

Виртуальный сетевой шлюз (VPN Gateway)

VPN-шлюз — это компонент, который обеспечивает подключение VNet к локальной сети организации по протоколу IPsec/IKE. Он позволяет создавать гибридные облачные решения, где часть инфраструктуры находится в Azure, а часть — в локальном дата-центре. Шлюзы бывают двух типов: на основе политики (Policy-based) и на основе маршрута (Route-based), причём последний является более распространённым и гибким.

Брандмауэр Azure (Azure Firewall)

Брандмауэр Azure — это управляемый облачный сервис сетевой безопасности, обеспечивающий защиту ресурсов в VNet. Он предоставляет централизованное управление правилами фильтрации трафика, поддержку NAT (Network Address Translation), анализ угроз и ведение журналов. Брандмауэр Azure может быть развёрнут в выделенной подсети и масштабироваться автоматически в зависимости от нагрузки.

Классификация и типы

Виртуальные сети Azure можно классифицировать по нескольким признакам:

• По модели развертывания: Исторически существовали классические VNet (устаревшая модель) и VNet на основе Azure Resource Manager (современная, рекомендуемая модель).
• По региону: VNet является региональным ресурсом, то есть она привязана к одному региону Azure (например, «Западная Европа» или «Центральная Россия»). Глобальный пиринг позволяет соединять VNet из разных регионов.
• По типу подключения к локальной сети: VNet может быть изолированной (без подключения к локальной сети) или гибридной (с подключением через VPN-шлюз или ExpressRoute).
• По типу ресурсов: VNet может быть предназначена для размещения виртуальных машин (IaaS), контейнеров (AKS), веб-приложений (App Service) или других служб Azure.

Применение и значение

Виртуальная сеть Azure является основой для построения облачной инфраструктуры в Microsoft Azure. Её ключевые области применения включают:

• Изоляция и сегментация: VNet позволяет изолировать ресурсы друг от друга, создавая логические границы безопасности. Например, можно создать отдельную VNet для разработки, тестирования и производства.
• Гибридные облака: С помощью VPN-шлюза или ExpressRoute (выделенное частное подключение) VNet может быть интегрирована в существующую корпоративную сеть, что позволяет использовать облачные ресурсы как расширение локального дата-центра.
• Безопасный доступ к службам Azure: Частные конечные точки позволяют получать доступ к службам Azure (например, базам данных, хранилищам) без использования публичных IP-адресов, что значительно повышает уровень безопасности.
• Размещение веб-приложений: VNet используется для размещения веб-серверов, балансировщиков нагрузки (Azure Load Balancer, Application Gateway) и других компонентов веб-инфраструктуры, обеспечивая высокую доступность и масштабируемость.
• Контейнерные оркестраторы: При развертывании Azure Kubernetes Service (AKS) VNet обеспечивает сетевую связность между узлами и подами, а также интеграцию с другими ресурсами Azure.

Интересные факты

• Адресное пространство VNet не может быть изменено после создания, но можно добавлять новые диапазоны адресов (вторичные адресные пространства).
• Максимальное количество подсетей в одной VNet — 3000 (включая подсети, зарезервированные Azure).
• Трафик между виртуальными машинами в одной VNet по умолчанию не шифруется, но может быть зашифрован с помощью дополнительных средств, таких как шифрование на уровне виртуальной машины или использование VPN-шлюза.
• Azure Virtual Network Manager — это сервис управления, который позволяет централизованно управлять группами VNet, применять политики безопасности и топологии сетей в масштабе всего предприятия.

Критика и ограничения

Несмотря на широкие возможности, виртуальная сеть Azure имеет ряд ограничений и критических замечаний:

• Сложность управления: Для крупных организаций с сотнями VNet управление адресным пространством, подсетями и правилами NSG может стать сложной задачей, требующей использования специализированных инструментов, таких как Azure Virtual Network Manager.
• Ограничения пиринга: Глобальный пиринг не поддерживает транзитивную маршрутизацию (например, если VNet A соединена с VNet B, а VNet B — с VNet C, то VNet A не может напрямую общаться с VNet C). Для этого требуется использование дополнительных сервисов, таких как Azure Virtual WAN или маршрутизатор.
• Стоимость: Хотя сама VNet не тарифицируется, использование VPN-шлюзов, брандмауэров и пиринга может приводить к значительным затратам, особенно при большом объёме передаваемых данных.
• Зависимость от региона: VNet является региональным ресурсом, что может создавать сложности при построении глобально распределённых приложений, требующих единой сети.

Источники

1. Документация Microsoft Azure: «Виртуальная сеть Azure».
2. Документация Microsoft Azure: «Группы безопасности сети».
3. Документация Microsoft Azure: «Пиринг виртуальных сетей».
4. Документация Microsoft Azure: «Частные конечные точки».
5. Документация Microsoft Azure: «VPN-шлюз Azure».
6. Документация Microsoft Azure: «Брандмауэр Azure».
7. Статья «Azure Virtual Network: A Comprehensive Guide» на сайте Microsoft Learn.