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阿里云服务器是如何实现每台服务器都是公网IP的呢?

2020-11-30 16:24  浏览:

阿里云为什么有那么多公网IP?

一句话回答:就是买的。

通过BGP自治号(AS)查询,阿里云大约有3千万个公网IP,AS名称为“CNNIC-ALIBABA-CN-NET-AP”,有兴趣的可以自己去查。

另外这么多IP当然不可能是运营商分配的,事实上运营商的公网IP还没阿里云多,这些IP是阿里云向CNNIC申请,APNIC审核并最终由ICANN分配的。

在逻辑上阿里实际就是一个运营商,它和移动联通电信的网络连接,和移动联通电信三网互通原理完全一样,都是基于边界网关协议BGP,搞一次地址广播的花费至少就要花好几百万。

阿里云服务器是如何实现每台服务器都是公网IP的呢?

刚好跟阿里有BGP对接业务,对他们的IP地址数量还是有点数的。阿里云服务器的公网IP当然都是在中国互联网络信息中心申请来的,只要你业务足够大,用得上,在地址还没有枯竭前,大量申请,这都不是什么难事。阿里十多年前就在开始做云计算,肯定知道需要大量的IP地址数量的,那个时候应该就在大量储备的。另外还要强调下,从运营商处获取的IP地址那个只是转租而已,你并不是拥有者,别想错了。真正自己拥有IP地址是从CNNIC来申请的,刚好前几年我们申请了8个C类IPv4地址和一段/32的IPv6地址。

CNNIC申请ip地址

看看2016年后普通企业都能申请到大量IP地址,可想阿里这种有多少IP地址了。阿里到底有多少IPv4的地址数呢?在通过中小企业BGP业务中,跟阿里的BGP对接中接收到的地址数量来看,是非常庞大的,这当然肯定只是整个阿里地址数量的一部分了。我们一起看看到底有多少吧上面只是最新的阿里收到的路由条目,实际上在之前并没有这么多,因为是动态路由,所以可以肯定,阿里的路由会是逐渐变多的,下面看看我监控的阿里的路由数量,可以看到在三个月前只有322条,说明什么了?阿里增加IP地址数量了,这可能是早就申请好的,没有启用,现在业务增加了,再进行启用的部分。

阿里到底有多少IPv4的地址数呢?

关于阿里云服务器的公网IP在你购买了阿里云服务器后,只要你想要公网IP,就会自动分配给你,如果你想长期保留这个公网IP,就可以申请弹性公网IP,哪怕换了云服务器,都可以用这个公网IP,如果不需要长期保留,换云服务器公网IP就变换了。

利用公有云(比如阿里云、腾讯云、华为云等)部署了应用之后,为了访问申请的云服务器,需要使用公网IP,公有云服务商不仅提供了固定的公网IP,更多采用的是弹性公网IP。

弹性公网IP的基础是:NAT

NAT即网络地址转换技术,是实现弹性公网IP的基础。

NAT地址转换将私网的地址映射到一个公网的地址,形成一对多的关系。内网与外网通信时,NAT路由器(大部分的路由器支持该功能,包括家庭使用的无线路由器和光猫)将本地的IP转换成公网的IP地址。

NAT网络地址转换的核心是一张表(源IP地址,源端口号,NAT IP地址,NAT IP 端口号)。

弹性公网IP

弹性公网IP是一种NAT IP,设置在云服务提供商的公网网关上,通过NAT的方式映射到云主机的私网网卡上。这样绑定了弹性公网IP的云主机就可以直接使用这个IP进行公网通信,但是在云服务器实例上是看不到的。

弹性公网IP与用户账号关联,并不是与云主机关联,用户独占互联网的公共IP。用户申请的弹性公网IP并不与云主机绑定,用户购买了某弹性公网IP地址后,可以将其绑定到指定的云主机,也可以选择解绑。

弹性公网IP绑定在需要的资源上,不需要时解绑并释放,可以解决公网IP资源,也避免了不必要的收费。

申请了弹性公网IP之后,可以将期绑定到云服务器实例,用于通过公网访问自己申请的云主机。

一般来说,阿里云会进行类似分区的方式,一个区内,所有云服务器都可以进行相互访问(当然是需要用户解除安全规则才可以),都在一个局域网,这个大局域网内会有设备进行分配公网IP,普通公网IP池就类似一个DHCP的公网池,你服务器解绑后就自动释放出来了,弹性公网IP就是在你用的时候一直绑定到你的服务器,哪怕中间释放,再绑定,还是那个IP,专用。

阿里到底有多少IPv4的地址数呢?

很显然,普通公网IP地址数量只要保持跟用户一样多就够了,因为有用户退出就可以动态释放,弹性公网IP就要至少是一个用户一个,还有些用户需要多个的,这些数量是很多的。但无论如何,公网IP数量肯定是管够的,毕竟做开始做云计算,阿里就可以预见到IP地址的重要性了。关于NAT从这台云服务器中可以看到,网卡上只配置有私网IP,而上面看到的公网IP并没有在网卡上,因此,这个公网IP就是通过一对一的方式映射在云账户的这个网卡上的。但这里NAT也只是这种一对一的方式,不会出现多个云服务器通过NAT共用一个公网IP的情况。阿里云首先通过储备大量的公网IP数量,跟运营商建立BGP连接,进行全网广播即可。

在每个云节点地址数量管够,然后再通过一对一的NAT映射方式,将公网IP分配给用户。

腾讯云、阿里云、华为云均支持弹性公网IP。随着公有云业务的不断发展,云服务提供商的公网资源是远远不够的,目前通过运营商上网也采用了运营商级别的NAT。将来有可能所有的云主机均得采用弹性公网IP。

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