در دنیای رایانش ابری، داشتن زیرساختی مطمئن، ایمن و منعطف برای انتقال داده و ارتباط بین سرویس‌ها ضروری است. هر پروژه‌ای در فضای ابری نیاز به شبکه‌ای دارد که بتواند به‌صورت کنترل‌شده و قابل‌مدیریت، ارتباط بین منابع مختلف را فراهم کند. در Google Cloud Platform، این وظیفه را Cloud VPC یا Virtual Private Cloud بر عهده دارد. در این مقاله با تمرکز بر آموزش Cloud VPC و شبکه‌سازی در GCP قصد داریم مفاهیم اساسی، ساختار و روش استفاده از این سرویس را به زبان ساده و کاربردی توضیح دهیم.
Cloud VPC چیست و چرا اهمیت دارد؟
Cloud VPC یا ابر خصوصی مجازی در Google Cloud، بستری است که به شما اجازه می‌دهد شبکه‌ای اختصاصی، ایمن و با قابلیت پیکربندی کامل درون زیرساخت ابری گوگل ایجاد کنید. این شبکه‌ها مانند شبکه‌های داخلی سازمانی هستند اما با تمام مزایای رایانش ابری، از جمله مقیاس‌پذیری، انعطاف، و مدیریت مرکزی.
با استفاده از Cloud VPC، می‌توانید منابع مختلفی مانند ماشین‌های مجازی، کانتینرها و سرویس‌های دیگر را در یک شبکه خصوصی قرار دهید. همچنین امکان ارتباط با شبکه‌های خارجی، تنظیم دسترسی‌ها و کنترل دقیق ترافیک شبکه در اختیارتان قرار می‌گیرد.
این سرویس یکی از پایه‌های اصلی طراحی معماری ابری حرفه‌ای است و نقش کلیدی در امنیت و عملکرد پروژه‌های بزرگ دارد.
نقش Cloud VPC در معماری Google Cloud
زمانی که پروژه‌ای در GCP ایجاد می‌کنید، به‌صورت پیش‌فرض یک VPC برای شما ایجاد می‌شود. این VPC می‌تواند به‌صورت خودکار یا سفارشی باشد. در حالت خودکار، گوگل تعدادی Subnet در مناطق مختلف جغرافیایی برایتان تنظیم می‌کند. اما اگر به دنبال کنترل کامل روی ساختار شبکه هستید، ایجاد VPC به‌صورت سفارشی توصیه می‌شود.
Cloud VPC به شما این امکان را می‌دهد که با تعریف Subnetهای جداگانه در مناطق مختلف، منابع را به‌صورت تفکیک‌شده مدیریت کنید. این موضوع برای سازمان‌هایی که نیاز به رعایت قوانین محل‌محور دارند یا می‌خواهند معماری توزیع‌شده‌ای داشته باشند بسیار اهمیت دارد.
از سوی دیگر، Cloud VPC با سرویس‌هایی مثل Compute Engine، GKE، Cloud Run و App Engine به‌صورت کامل ادغام شده و نقش یک ستون فنی مهم را در پروژه‌های ابری ایفا می‌کند.
اجزای کلیدی Cloud VPC
برای درک بهتر آموزش Cloud VPC و شبکه‌سازی در GCP، لازم است با اجزای اصلی این سرویس آشنا شوید. VPC شامل مؤلفه‌هایی مانند Subnet، IP Range، Firewall Rules، Route و VPN است.
Subnetها بخش‌هایی از VPC هستند که منابع را درون آن‌ها قرار می‌دهید. هر Subnet به یک منطقه خاص اختصاص دارد و دارای بازه IP مشخصی است. به‌عبارتی، Subnet همانند یک بخش مجزا از شبکه عمل می‌کند که کنترل دقیق‌تری روی منابع به شما می‌دهد.
مسیرها یا Routeها مشخص می‌کنند ترافیک از چه مسیری به مقصد برسد. به کمک آن‌ها می‌توان مسیرهای پیش‌فرض یا خاص تعریف کرد. این موضوع در کنترل ترافیک و ارتباط بین Subnetها کاربرد زیادی دارد.
قوانین فایروال یا Firewall Rules از دیگر اجزای مهم هستند. این قوانین مشخص می‌کنند کدام ترافیک مجاز به ورود یا خروج از منابع داخل VPC است. با تنظیم دقیق این قوانین، می‌توانید امنیت شبکه‌تان را تضمین کنید.
در نهایت، اگر نیاز به ارتباط با شبکه داخلی سازمان یا دیگر سرویس‌دهنده‌های ابری دارید، می‌توانید از گزینه‌هایی مانند Cloud VPN یا Cloud Interconnect استفاده کنید.
شروع به کار با Cloud VPC
برای شروع استفاده از Cloud VPC، ابتدا باید وارد کنسول GCP شوید و پروژه مورد نظر خود را انتخاب کنید. در منوی سمت چپ، بخش VPC Network را پیدا کنید و روی “Create VPC Network” کلیک کنید.
در مرحله بعد، یک نام یکتا برای VPC خود انتخاب کرده و تعیین می‌کنید که می‌خواهید Subnetها به‌صورت خودکار ساخته شوند یا به‌صورت دستی. پیشنهاد ما این است که برای پروژه‌های جدی و دارای پیچیدگی، حالت دستی یا Custom را انتخاب کنید.
با انتخاب گزینه دستی، می‌توانید برای هر منطقه Subnet خاصی با بازه IP مشخص تعریف کنید. این کار به شما کنترل بیشتری بر توپولوژی شبکه و تفکیک منابع در مناطق مختلف می‌دهد.
بعد از ایجاد VPC، می‌توانید منابعی مثل ماشین‌های مجازی را به Subnetهای دلخواه متصل کنید. در این مرحله، می‌توانید برای منابع IP خصوصی یا عمومی اختصاص دهید و دسترسی‌های شبکه‌ای را تنظیم کنید.
کنترل ترافیک ورودی و خروجی
یکی از ویژگی‌های مهم Cloud VPC، قابلیت تنظیم قوانین دقیق برای کنترل ترافیک است. شما می‌توانید مشخص کنید که چه ترافیکی اجازه ورود به منابع خاص را داشته باشد و چه نوع ترافیکی مسدود شود.
برای این کار، در بخش Firewall rules، می‌توانید قوانین جدید تعریف کنید. به‌عنوان مثال، اگر فقط می‌خواهید از طریق SSH به یک ماشین مجازی دسترسی داشته باشید، می‌توانید قانونی بنویسید که فقط پورت 22 از IP مشخصی باز باشد.
همچنین می‌توانید ترافیک داخلی بین Subnetها را مدیریت کنید. این موضوع برای سناریوهایی مثل اجرای پایگاه‌داده و اپلیکیشن در Subnetهای جداگانه و کنترل سطح دسترسی بین آن‌ها بسیار مفید است.
ترافیک خروجی هم قابل تنظیم است. شما می‌توانید تعیین کنید که آیا منابع داخل VPC بتوانند به اینترنت متصل شوند یا نه، و در صورت نیاز، ترافیک آن‌ها از طریق IP خاصی خارج شود.
استفاده از VPC Peering برای ارتباط بین پروژه‌ها
در معماری‌هایی که شامل چندین پروژه یا محیط مختلف (مثلاً محیط تست، توسعه و تولید) هستند، نیاز به ارتباط بین VPCهای مختلف وجود دارد. در این شرایط، می‌توانید از قابلیت VPC Peering استفاده کنید.
VPC Peering به شما این امکان را می‌دهد که بین دو VPC که حتی در پروژه‌های جداگانه هستند، ارتباط خصوصی و امن برقرار کنید. این ارتباط به‌صورت مستقیم و بدون نیاز به اینترنت یا VPN صورت می‌گیرد و تأخیر بسیار کمی دارد.
با استفاده از این قابلیت، می‌توانید داده‌ها را به‌صورت امن بین محیط‌های مختلف منتقل کنید و منابع را به‌صورت اشتراکی بین پروژه‌ها استفاده کنید، بدون آن‌که سطح امنیت پایین بیاید.
اتصال منابع VPC به اینترنت
در ادامه‌ی آموزش Cloud VPC و شبکه‌سازی در GCP یکی از مهم‌ترین موضوعات، نحوه اتصال منابع داخل VPC به اینترنت است. بسیاری از اپلیکیشن‌ها نیاز دارند تا با سرویس‌های خارجی ارتباط داشته باشند یا به‌روزرسانی‌های سیستم‌عامل و پکیج‌ها را از منابع عمومی دریافت کنند.
به‌صورت پیش‌فرض، اگر برای ماشین مجازی یا هر منبع دیگری IP عمومی اختصاص داده شود، آن منبع می‌تواند به اینترنت دسترسی داشته باشد. اما این روش همیشه امن‌ترین گزینه نیست، به‌خصوص در محیط‌های حساس که نمی‌خواهید IP عمومی افشا شود.
برای حل این مشکل، Google Cloud سرویسی به‌نام Cloud NAT ارائه کرده که اجازه می‌دهد منابع داخلی بدون داشتن IP عمومی، به اینترنت دسترسی پیدا کنند. در این مدل، Cloud NAT به‌عنوان یک درگاه NAT برای VPC عمل می‌کند و ترافیک خروجی را به‌صورت کنترل‌شده از طریق IP مدیریت‌شده ارسال می‌کند.
ساخت اتصال ایمن بین شبکه‌های داخلی با Cloud VPN
در معماری‌های حرفه‌ای، ممکنه بخواید زیرساخت ابری خودتون رو با شبکه داخلی سازمان متصل کنید. برای این منظور، استفاده از Cloud VPN یک راهکار امن و مقیاس‌پذیره. با استفاده از این سرویس، می‌تونید از طریق تونل‌های رمزنگاری‌شده IPsec، بین شبکه داخلی (On-premises) و Cloud VPC ارتباط برقرار کنید.
این تونل‌ها از طریق اینترنت عمومی ایجاد می‌شن اما به‌صورت کامل رمزنگاری شده و غیرقابل دسترسی توسط اشخاص ثالث هستند. راه‌اندازی Cloud VPN ساده‌ست و گوگل برای اکثر تجهیزات شبکه سازمانی (مثل Cisco، Mikrotik و Juniper) راهنمای کانفیگ دقیق ارائه داده.
با راه‌اندازی Cloud VPN، می‌تونید اپلیکیشن‌ها، دیتابیس‌ها یا منابع موجود در شبکه داخلی رو به‌صورت مستقیم از پروژه ابریتون فراخوانی کنید یا بالعکس.
راه‌اندازی DNS داخلی برای منابع شبکه
در Cloud VPC، به‌صورت پیش‌فرض یک DNS داخلی فعال است که اجازه می‌دهید منابع داخل VPC یکدیگر را از طریق نام شناسایی کنند، نه فقط IP. این قابلیت باعث ساده‌سازی ارتباط بین سرویس‌ها می‌شود و وابستگی به آدرس‌های IP کاهش پیدا می‌کند.
اگر پروژه شما چند Subnet یا VPC مختلف دارد، می‌توانید از Cloud DNS برای ایجاد دامنه‌های خصوصی داخلی استفاده کنید. این دامنه‌ها فقط از داخل شبکه قابل‌دسترسی هستند و امنیت بالایی دارند.
همچنین، می‌تونید از ویژگی DNS Peering استفاده کنید تا VPCهای مختلف در پروژه‌های مختلف از یک سیستم DNS مشترک استفاده کنند. این موضوع در پروژه‌های بزرگ سازمانی کاربرد زیادی داره.
کنترل پیشرفته ترافیک با Firewall و Route
در پارت اول درباره فایروال صحبت کردیم، اما در این بخش می‌خوایم نگاه دقیق‌تری به نحوه مدیریت ترافیک بندازیم. شما می‌تونید با تعریف دقیق قوانین Firewall، به‌صورت جزیی مشخص کنید که کدام منابع مجاز به دسترسی به کدام پورت‌ها یا IPها هستند.
همچنین با استفاده از Custom Routes می‌تونید مسیرهای خاصی برای ترافیک تعریف کنید. مثلاً اگر می‌خواید بخشی از ترافیک از طریق VPN یا Cloud Interconnect ارسال بشه، باید مسیر مناسب رو تعریف کنید تا GCP طبق اولویت مشخص‌شده عمل کنه.
استفاده درست از این ابزارها نه‌تنها باعث افزایش امنیت می‌شه، بلکه بهره‌وری شبکه رو هم به‌شکل محسوسی افزایش می‌ده.
سناریوهای عملی معماری شبکه در GCP
برای درک بهتر، تصور کنید یک پروژه تولیدی بزرگ دارید که شامل چندین تیم توسعه، تست و عملیات هست. می‌تونید برای هر تیم یک Subnet یا حتی VPC جداگانه تعریف کنید و بین اون‌ها Peering ایجاد کنید. سپس با استفاده از IAM و Firewall، دسترسی‌ها رو کنترل کنید.
برای محیط‌های تولید، می‌تونید از Private Google Access استفاده کنید تا بدون اینترنت، از سرویس‌های گوگل استفاده کنید. Cloud NAT هم برای ترافیک خروجی امن پیشنهاد می‌شه. در صورتی که بخواید ارتباط به دیتابیس داخلی سازمان برقرار کنید، از Cloud VPN یا Cloud Interconnect استفاده می‌کنید.
این ساختار هم ایزوله هست، هم مقیاس‌پذیر و هم قابل‌مدیریت، و می‌تونه به‌راحتی نیازهای پیچیده سازمانی رو پاسخ بده.
بهینه‌سازی عملکرد شبکه در GCP
برای افزایش عملکرد شبکه در GCP، چند نکته کلیدی وجود داره. اول از همه انتخاب منطقه و موقعیت جغرافیایی درست برای Subnetهاست. بهتره منابعی که زیاد با هم تعامل دارن، در یک منطقه جغرافیایی قرار بگیرن تا تأخیر کاهش پیدا کنه.
دوم، استفاده از Global VPC باعث می‌شه بتونید شبکه‌ای سراسری ایجاد کنید که Subnetها در مناطق مختلف با سرعت بالا به هم متصل باشن. گوگل زیرساخت شبکه‌ای بسیار قدرتمندی در جهان داره و استفاده از این قابلیت می‌تونه سرعت ارتباطات داخلی رو به‌شکل چشمگیری بالا ببره.
سوم، فعال‌سازی MTU افزایش‌یافته برای ارتباطات داخلی می‌تونه کارایی شبکه رو بهبود بده، به‌ویژه برای اپلیکیشن‌های سنگین یا دیتابیس‌هایی که تبادل داده زیادی دارن.
امنیت پیشرفته در شبکه‌سازی GCP
برای پروژه‌هایی که با داده‌های حساس سروکار دارن، پیاده‌سازی ساختارهای امنیتی پیشرفته در Cloud VPC حیاتی هست. شما می‌تونید از ابزارهایی مثل VPC Service Controls برای ایجاد مرزهای امنیتی استفاده کنید تا ترافیک بین سرویس‌ها قابل کنترل باشه.
همچنین با استفاده از Private Google Access می‌تونید مطمئن بشید که منابع داخلی فقط از طریق شبکه خصوصی به APIها و سرویس‌های گوگل دسترسی دارن و ترافیک از اینترنت عمومی عبور نمی‌کنه.
در کنار این‌ها، پیاده‌سازی Audit Logging و بررسی منظم لاگ‌ها در Cloud Logging به شما این امکان رو می‌ده تا همیشه از وضعیت شبکه و ترافیک‌های مشکوک مطلع باشید. اگر قصد دارید معماری شبکه‌ای ابری برای سازمان یا پروژه خود طراحی کنید یا در راه‌اندازی ارتباطات امن و حرفه‌ای در GCP به کمک نیاز دارید، تیم نکس زون با تجربه فنی در پیاده‌سازی زیرساخت‌های ابری، همراه مطمئن شماست.
