「最佳实践」通过IPsec VPN+CCN多路由表+私网NAT解决IDC与云上资源网段冲突

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一、前言

在使用云上IPSEC VPN打通到云下IDC的场景，因为本地网络规划问题或其它原因，IDC和云上现有的网段存在冲突，不能互通，因此中间需要借助私有NAT来完成地址转换。

比如下面这个架构图：

明面上看，192.168.1.0/24和10.100.1.0/24没有冲突，但由于云下IDC网络，比如已经和10.100.1.0/24有其它通信隧道的路由了，不能再和云上进行互通，需要云上转换一下IP段。因此，这里说的网段冲突，是站在云下的角度，不能再和云上的当前网段进行打通，需要进行中间地址转换才能打通。

本文将使用云联网类型VPN、CCN多路由表、私网NAT来解决网段冲突的问题，优化后架构如下：

二、VPN隧道的建立与协商

2.1 创建VPN网关

在VPN网关控制台，创建CCN类型的VPN网关：

2.2 创建VPN通道

2.2.1 基本配置

需要注意：

• VPN网关要选择我们刚刚创建的云联网类型的VPN网关；
• 对端网关写云下IPsec VPN设备的公网出口IP；
• 设置并记住预共享密钥，待会需和云下保持一致；
• SPD网段，本端写和云下没有冲突的网段，即待会我们需要SNAT后的网段地址，对端写云下对接的内网网段。

2.2.2 高级配置（加密算法、认证等）

DPD检测和健康检查探测，没有需求场景的话，这里保持关闭，其他参数设置可参照这张图：

最后点击创建。

2.3 云下RouterOS配置IPsec VPN（CLI）

云下协商参数需和云上协商参数保持一致。篇幅原因这里只演示命令行方式如何创建IPsec VPN和云上建立协商，更为详细的介绍可参考笔者的这篇文章，里面包含了GUI和CLI两种方式建立云上和ros的通信。

2.3.1 配置IPsec Profile

[RokasYang@MikroTik] > /ip ipsec profile
[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec/profile> add dh-group=modp768 hash-algorithm=sha1 enc-algorithm=aes-128 name=To_tencent
[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec/profile> 

DH group用来确定密钥交换过程中使用的密钥强度，强度越高开销也会越高，对应比特位参考如下表格：

云上配置的是DH1，因此云下也配置的是modp768，生产环境建议不要使用DH group 1/2/5，加密的比特位较低，可能存在安全风险。

2.3.2 配置对端Peer

[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec/peer> /ip ipsec profile
[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec/profile> /ip ipsec peer
[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec/peer> add address=119.91.229.51 name=to_tencent profile=To_tencent exchange-mode=ike2 
[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec/peer> print where name~"_tencent"

• 注意这里的profile的参数，引用的是2.3.1这一步的To_tencent配置文件。
• address为对端VPN网关的IP；
• exchange-mode为协商模式，对应云上的ikev2。

2.3.3 配置身份验证(Identities)

预共享密钥设置和云上保持一致，同时peer参数引用是2.3.2这一步骤的to_tencent配置文件。

[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec/peer> ..
[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec> identity add peer=to_tencent auth-method=pre-shared-key secret=123456
[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec>

• auth-method：验证方法指定为预共享密钥；
• secret：预共享密钥指定为123456，和云上保持一致，实际生产环境建议设置更高强度的密钥。

2.3.4 配置IPsec Proposal

[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec> proposal add name=to_tencent auth-algorithms=sha1 enc-algorithms=aes-128-cbc pfs-group=none
[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec> proposal print where name="to_tencent"
Flags: X - disabled; * - default
 0    name="to_tencent" auth-algorithms=sha1 enc-algorithms=aes-128-cbc lifetime=30m pfs-group=none
[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec>

• auth-algorithms：认证算法和云上保持一致，设置为sha1；
• enc-algorithms：加密算法和云上保持一致，设置为aes-128-cbc；
• pfs-group：云上是disabled的，因此这里也写为none。

2.3.5 配置感兴趣流(Policies)

[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec> policy add peer=to_tencent tunnel=yes src-address=192.168.1.0/24 dst-address=172.16.1.0/24 protocol=all proposal=to_tencent
[RokasYang@MikroTik] /ip/ipsec>

• address：本端网段；
• dst-addres：对端网段，对端网段是云上做完SNAT后的映射网段。

2.3.6 增加一条到云上的路由

注意，增加路由后，这里把增加的这条路由，从第23条移动到了第一条：

[RokasYang@MikroTik] /ip/firewall/nat> add action=accept chain=srcnat src-address=192.168.1.0/24 dst-address=172.16.1.0/24
[RokasYang@MikroTik] /ip/firewall/nat> print where dst-address="172.16.1.0/24"
Flags: X - disabled, I - invalid; D - dynamic 
23    chain=srcnat action=accept src-address=192.168.1.0/24 dst-address=172.16.1.0/24
[RokasYang@MikroTik] /ip/firewall/nat> move 23 0
[RokasYang@MikroTik] /ip/firewall/nat>

此时在UI界面看，也是生效的：

2.4 云下RouterOS配置IPsec VPN（GUI）

2.4.1 配置IPsec Profile

winbox登录到RouterOS后，在IP-->IPsec选项里打开IPsec的配置界面：

首先配置IPsec profile：

最后点击右下角的Apply应用，配置参数和CLI的参数相对应，不再赘述，看上图标注即可。

2.4.2 配置对端Peer

配置对端网关、协商模式、引用的ipsec profile等：

2.4.3 配置身份验证(Identities)

配置用于身份验证的字段，包括本端标识、对端表示、预共享密钥等：

2.4.4 配置IPsec Proposal

配置ipsec提议，指定认证算法、加密算法等：

2.4.5 配置感兴趣流(Policies)

对应云上的SPD网段，如下配置策略，指定本端和对端通信的网段即协议，并采用隧道模式(Tunnel)：

2.4.6 增加NAT ACCEPT规则

增加一条ACCEPT允许规则，并把优先级调整到第一位：

首先进入到IP --> Firewall 界面：

如下增加一条accpet允许规则：

之后鼠标拖动让此规则置顶。

2.5 验证两端VPN隧道是否已经建立成功

云上VPN通道标记为“已联通”：

云下RouterOS的IPsec策略标记为Established，此时说明VPN隧道已经建立起来：

[RokasYang@MikroTik] /ip/firewall/nat> /ip ipsec policy print where ph2-state="established"
Flags: A - ACTIVE
Columns: PEER, TUNNEL, SRC-ADDRESS, DST-ADDRESS, PROTOCOL, ACTION, LEVEL, PH2-COUNT
#   PEER        TUNNEL  SRC-ADDRESS     DST-ADDRESS    PROTOCOL  ACTION   LEVEL    PH2-COUNT
1 A to_tencent  yes     192.168.1.0/24  172.16.1.0/24  all       encrypt  require          1
[RokasYang@MikroTik] /ip/firewall/nat> 

到此，仅仅是VPN隧道协商起来而已，云上还没有配置任何路由，因此内网还是通不了的，接着往下看。

三、配置CCN多路由表、私网NAT、IP映射规则

3.1 创建CCN

在CCN控制台新建CCN后，进入到CCN的路由表页面：

3.2 创建多路由表

创建两个路由表，名称分别为rtb1、rtb2：

3.3 业务VPC绑定至CCN路由表

已知业务VPC（即云上需要和云下打通的VPC）为 vpc-6sbvxdzj（10.100.1.0/24），将业务VPC关联到路由表1：

3.4 增加路由接收策略

回到CCN路由表1中，点击 路由表接收策略-->添加策略：

添加一条允许业务VPC的策略，添加完成后如下：

3.5 创建CCN型私网NAT并添加至CCN路由表

登录私网NAT网关控制台，新建私网NAT网关，注意类型一定要选择云联网，关联实例选择我们上面创建的云联网实例id：

创建后，点开基本信息页面，可以看到本端VPC、对端VPC，记住这两个VPC，关联CCN路由表时需要用到。

回到云联网控制台的路由表界面，将私网NAT的本端VPC绑定到CCN实例的路由表1中，绑定完成后如下：

在CCN路由表1中设置路由接收策略，添加一条允许私网NAT的本端VPC的规则，添加完成后如下：

紧接着，将私网NAT的对端VPC绑定到CCN实例的路由表2中，并配置路由接收策略允许接收私网NAT对端VPC的路由。

3.6 配置IP映射规则

找到我们前面创建CCN型私网NAT网关，点进去添加SNAT规则。

新增一条SNAT规则，这里我们使用三层NAT映射，当然也可以写四层（IP+端口），根据需求选择：

如上图，我们将云上10.100.1.6的实例，映射给了172.16.1.6，记住这个IP，连通性验证阶段需要用到。

需要注意，三层只能一对一映射，不能映射为IP池，四层则可以映射为IP池。

3.7 将VPN网关关联至路由表

将上面创建的CCN型VPN网关，关联至CCN实例的路由表2中：

并且路由接收策略增加一条允许VPN网关的接收策略：

3.8 将VPN网关路由表发布到CCN

到VPN网关控制台的发布网段页面，将到IDC网段的路由发布，进行勾选：

注意：发布路由至CCN，仅当VPN通道为SPD策略型时，才需要在VPN网关这里手动将路由发布至CCN。

四、配置和发布VPC路由至CCN

4.1 私网NAT的本端VPC路由配置和发布

回到私网NAT控制台，点击本端VPC，去本端VPC的默认路由表里新增路由：

新增一条到IDC网段的路由（比如下图中的最后一条路由就是新增的路由条目，IDC网段是：192.168.1.0/24），下一跳给CCN型的私网NAT网关，并且一定要点击将这条路由发布给云联网，只操作这一条路由就行，上面的路由不要动：

4.2 私网NAT的对端VPC路由配置和发布

同理，找到对端VPC的默认路由表，新增一条目的端为NAT映射后的IP，下一跳给私网NAT网关的路由，并且将这条路由发布到云联网：

五、连通性验证

5.1 ping、mtr、traceroute验证

在云上测试到云下，连通性正常：

云下测试云上，注意此时要访问的是云上映射后的IP，比如我们映射的IP是172.16.1.6，云下任意找一台机器访问云上映射后的IP，连通性测试正常：

5.2 抓包验证

5.2.1 云下、云上同时抓包验证

在云上使用10.100.1.6机器ping 云下192.168.1.8机器的情况下，在云上云下同时抓ICMP的报文。

云上机器抓包可以是：

tcpdump -i any -nn -s 0 icmp and host 192.168.1.8 -v -w cloud.pcap

云下机器抓包：

tcpdump -i any -nn -s 0 icmp -v -w idc.pcap

可以看到，云上机器10.100.1.6和云下192.168.1.8进行通信时，云下收到的ping请求，因为在云上做了SNAT地址转换，来源变成了172.16.1.6，其余诸如ip.id、icmp.seq等字段不会修改：

5.2.2 私网NAT抓包验证

在私网NAT抓包可以看到，10.100.1.6访问192.168.1.8时，私网NAT先把源地址snat到172.16.1.6映射后的IP，再发给对端；收到对端过来的响应给172.16.1.6 icmp reply时，再将172.16.1.6修改为10.100.1.6发送给源端。

六、总结

到此，本文详细介绍了如何通过云联网类型VPN、CCN多路由表和私网NAT，解决云上和云下IDC之间的网段冲突问题，实现两端互通。首先，创建VPN网关和通道，并在云下配置IPsec VPN，确保两端协商一致；然后，通过CCN多路由表和私网NAT进行地址转换和路由管理，绑定业务VPC和NAT实例，并配置IP映射规则，并将路由发布至CCN；最后，进行连通性验证，确保云上和云下能够正常通信，同时在云上、云下、私网NAT抓包，观测中间过程发生的IP转换。

附带PDF版本：