CN105591873A - 一种虚拟机隔离方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种虚拟机隔离方法和装置，技术方案为：网关设备与虚拟机所在物理服务器建立基于GRE实现的VPN隧道，在VPN隧道中传输虚拟机的报文时，将虚拟机所属VPC信息携带在GRE隧道封装报文的头部，以此实现VPC之间虚拟机的隔离。

Description

一种虚拟机隔离方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种虚拟机(VirtualMachine，VM)隔离方法和装置。
背景技术
虚拟私有云(VirtualPrivateClouds，VPC)是一个公共云计算资源的动态配置池，需要使用加密协议、隧道协议和其他安全程序，在用户和云服务提供商之间传输数据。
在现有实现中，同一物理服务器上可能会部署多个VM，多个VM被划分到不同的VPC中，当在物理服务器和网关之间使用通用路由协议封装(GenericRoutingEncapsulation，GRE)协议进行数据传输时，不同VPC之间的VM无法实现数据隔离。
具体参见图1，图1是现有技术一种VPC组网示意图，物理服务器中有虚拟机VM1、VM2、VM3、VM4，其中，VM1、VM2被划分到VPC1，VM3、VM4被划分到VPC2。由于VM1、VM2、VM3、VM4部署在同一物理服务器，VPC1和VPC2共用一个网关。当物理服务器和网关之间建立GRE隧道并通过GRE隧道传输VM的数据流，数据流走相同的GRE隧道时，VM1、VM2、VM3、VM4的数据流量无法实现隔离。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于一种VM隔离方法和装置，可以使用GRE隧道在VM所在物理服务器与网关设备之间传输数据时实现不同VPC的VM之间的数据隔离。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种VM隔离方法，应用于多个VPC共用的网关设备，其中，所述多个VPC分别属于不同VPN，网关设备中存储有各VPC信息及其所属VPN信息；各VPC的VM所在物理服务器与网关设备与之间建立有GRE隧道，该方法包括：
网关设备接收到用户侧的报文时，确定报文所属VPN，对报文进行GRE隧道封装并将该VPN对应的VPC信息携带在GRE封装报文头部，将GRE封装报文发往目的VM所在物理服务器；
网关设备接收到VM侧的GRE封装报文时，根据GRE封装报文的头部携带的VPC信息确定解封装报文所属VPN并解封装GRE封装报文，基于解封装报文所属VPN发送解封装报文。
一种VM隔离装置，应用于多个VPC共用的网关设备，其中，所述多个VPC分别属于不同VPN，网关设备中存储有各VPC信息及其所属VPN信息；网关设备与各VPC的VM所在物理服务器之间建立有GRE隧道，该装置应用于网关设备，包括：接收单元、处理单元、发送单元；
所述接收单元，用于接收用户侧的报文；用于接收VM侧的GRE封装报文；
处理单元，用于接收单元接收到来自用户侧的报文时，确定报文所属VPN，对报文进行GRE隧道封装并将该VPN对应的VPC信息携带在GRE封装报文的头部，指示发送单元将GRE封装报文发往目的VM所在物理服务器；用于接收单元接收到VM侧的GRE封装报文时，解封装GRE封装报文并根据GRE封装报文的头部携带的VPC信息确定解封装报文所属VPN，指示发送单元基于解封装报文所属VPN发送解封装报文。
由上面的技术方案可知，本发明中，网关设备与VM所在物理服务器之间通过GRE隧道传输VM的报文时，在GRE封装报文的头部携带VPC信息，通过GRE封装报文的头部携带的VPC信息的不同，将属于不同VPC的VM的报文区分开来，因此可以实现不同VPC的VM之间的流量隔离。
附图说明
图1是现有技术一种VPC组网示意图；
图2是现有技术GRE封装报文的头部格式示意图；
图3是本发明实施例GRE封装报文的头部格式示意图；
图4是本发明实施例一VM隔离方法流程图；
图5是本发明实施例二VM隔离方法流程图；
图6是本发明实施例VM隔离方法流程图；
图7是本发明实施例VM隔离装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并据实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明中，网关设备与VM所在物理服务器之间使用GRE隧道进行VM的报文的传输时，为了实现不同VPC的VM之间的流量隔离，在GRE隧道封装报文的头部携带VPC信息，以此区分属于不同VPC的VM的报文。
现有技术中，GRE封装报文的头部(简称GRE头部)格式如图2所示，包括协议类型(ProtocolType)、版本(Ver)、标志(Flags)等必要字段外，还包括检验码(Checksum)、偏移(Offset)、键值(Key)等可选字段。在本发明中，对GRE封装报文的头部进行扩展，利用Key字段承载VPC信息，具体如图3所示，其中的Key字段替换为VPC字段，其他字段保持不变。
以下结合两个具体的实施例对本发明实现原理进行详细说明。
实施例一、
在公网IP地址充足的情况下，所有VM都可分配到一个公网IP地址。本实施例针对VM分配有公网IP地址的情况，给出了图4所示的VM隔离方案。
参见图4，图4是本发明实施例一VM隔离方法流程图，该方法应用于多个VPC共用的网关设备，所述多个VPC分别属于不同虚拟专用网(VirtualPrivateNetwork，VPN)；各VPC的VM所在物理服务器与网关设备之间建立有GRE隧道，如图4所示，该方法主要包括以下步骤：
步骤401、预先在网关设备中存储各VPC信息及其所属VPN信息，在网关设备的公网连接端口上为各VPC创建对应的子接口并在该子接口上绑定该VPC所属VPN。
本实施例中，多个VPC分别属于不同VPN，VPC和VPN之间是一一对应的。可以预先将各VPC信息及其所属的VPN信息下发到网关设备进行存储，为了便于查找，可以直接将VPC信息作为VPN的名称下发给网关设备，网关设备直接可以通过VPN的名称获取到对应的VPC信息。
在网关设备的公网连接端口上创建各VPC对应的子接口，实质就是针对每个VPC，在网关设备的公网连接端口上创建一个子接口，并在该子接口上绑定该VPC所属VPN，使得该子接口和该VPC所属VPN对应起来。
步骤402、网关设备接收到用户侧的报文时，确定报文所属VPN，对报文进行GRE隧道封装并将该VPN对应的VPC信息携带在GRE封装报文头部，根据路由表发送GRE封装报文到目的VM所在物理服务器。
用户侧的报文(也即用户发往VM的报文)需要经由网关设备转发至VM侧，网关设备转发报文到VM侧时，报文走GRE隧道转发，并在GRE封装报文的头部携带报文的目的VM所属VPC信息。
由于各VPC所属VPN与子接口之间是一一对应的，根据接收报文的子接口绑定的VPN就可以确定报文所属VPN。VPN又与VPC一一对应，因此，根据报文所属VPN就可以确定对应的VPC信息，该VPC信息就是报文的目的VM所属VPC信息，因此，在对报文进行GRE隧道封装时就可以将该VPC信息携带在GRE封装报文的头部，以此实现该VPC中VM的流量与其它VPC中VM的流量的隔离。
在将报文进行GRE隧道封装并在GRE封装报文的头部携带VPC信息后，根据路由表转发GRE隧道封装报文，GRE隧道封装报文最终被发送至目的VM所在物理服务器，由该物理服务器解封装GRE隧道封装报文后，根据解封装报文的目的IP地址将报文发送至目的VM。
步骤403、网关设备接收到VM侧的GRE封装报文时，根据GRE封装报文的头部携带的VPC信息确定解封装报文所属VPN并解封装GRE封装报文，基于解封装报文所属VPN发送解封装报文。
VM侧的报文(也即VM发往用户的报文)，需要经由VM所在物理服务器转发至网关设备，再由网关设备转发到公网并最终到达目的用户。VM所在物理服务器转发报文到网关设备时，报文走GRE隧道转发，并在GRE封装报文的头部携带该VM所属VPC信息。
由于VPN信息与VPC信息一一对应，因此，网关设备接收到VM侧的GRE封装报文后，可以对GRE封装报文进行解封装处理，另外根据GRE封装报文的头部携带的VPC信息还可以确定该VPC所属VPN，该VPN也是解封装报文所属VPN。因为各VPC所属VPN与子接口之间是一一对应的，确定了解封装报文所属VPN后，就可以将解封装报文从绑定该VPN的子接口(也即绑定了该VPN的子接口)发送出去。
实施例二、
在公网IP地址不足的情况下，可以为VM分配私网IP地址，网关设备通过配置网络地址转换(NetworkAddressTranslation，NAT)，并在转发VM发往用户的或用户发往VM的报文的过程中，对报文进行NAT转换，可以实现多个VM共享使用少数公网IP地址。本实施例针对VM分配有私网IP地址的情况，给出了图5所示的VM隔离方案。
参见图5，图5是本发明实施例二VM隔离方法流程图，该方法应用于多个VPC共用的网关设备，所述多个VPC分别属于不同VPN；各VPC的VM所在物理服务器与网关设备之间建立有GRE隧道，如图4所示，该方法主要包括以下步骤：
步骤501、预先在网关设备中存储各VPC信息及其所属VPN信息，为各VPC所属VPN配置对应的公网IP地址池，并基于该VPC所属VPN对应的公网IP地址池，通过NAT配置该VPC中各VM的公网IP地址和私网IP地址之间的转换关系。
本实施例中，多个VPC分别属于不同VPN，VPC和VPN之间是一一对应的。可以预先将各VPC信息及其所属的VPN信息下发到网关设备进行存储，为了便于查找，可以直接将VPC信息作为VPN的名称下发给网关设备，网关设备直接可以通过VPN的名称获取到对应的VPC信息。
为各VPC所属VPN配置对应的公网IP地址池后，该公网IP地址池中的公网IP地址可用于所属VPN所对应的VPC中的VM的报文转发前的NAT转换。
基于该VPC所属VPN对应的公网IP地址池，通过NAT配置该VPC中各VM的私网IP地址和公网IP地址之间的转换关系，实质上就是预先将该VPC中各VM的私网IP地址和该公网地址池中的公网IP地址对应起来。
步骤502、网关设备接收到用户侧的报文时，确定报文所属VPN，根据该VPN对应的VPC中各VM的公网IP地址和私网IP地址之间的转换关系，将报文的目的IP地址进行从公网IP地址到私网IP地址的NAT转换，对报文进行GRE隧道封装并将该VPN对应的VPC信息携带在GRE封装报文头部，根据路由表发送GRE封装报文到目的VM所在物理服务器。
用户侧的报文(也即用户发往VM的报文)需要经由网关设备转发至VM侧，网关设备转发报文到VM侧时，报文走GRE隧道转发，并在GRE封装报文的头部携带报文的目的VM所属VPC信息。
由于各VPC所属VPN配置有对应的公网IP地址池，如果报文的目的IP地址是某一VPN对应的公网IP地址池中的IP地址，则说明报文属于该VPN，因此，根据报文的目的IP地址和各VPC所属VPN配置有对应的公网IP地址池就可以确定报文所属VPN。VPN又与VPC一一对应，因此，根据报文所属VPN就可以确定对应的VPC信息，该VPC信息就是报文的目的VM所属VPC信息，因此，在对报文进行GRE隧道封装时就可以将该VPC信息携带在GRE封装报文的头部，以此实现该VPC中VM的流量与其它VPC中VM的流量的隔离。
本实施例中，由于VM使用私网IP地址，网关设备在将用户侧报文从GRE隧道转发之前，还需要先对报文进行NAT转换。此前在步骤501中，已经基于各VPC所属VPN对应的公网IP地址池，通过NAT配置该VPC中各VM的私网IP地址和公网IP地址之间的转换关系，因此在本步骤中，在确定报文所属VPN之后，就可以根据该VPN对应的VPC中各VM的公网IP地址和私网IP地址之间的转换关系，将报文的目的IP地址进行从公网IP地址到私网IP地址的NAT转换。
在将报文进行GRE隧道封装并在GRE封装报文的头部携带VPC信息后，根据路由表转发GRE隧道封装报文，GRE隧道封装报文最终被发送至目的VM所在物理服务器，由该物理服务器解封装GRE隧道封装报文后，根据解封装报文的目的IP地址将报文发送至目的VM。
步骤503、网关设备接收到VM侧的GRE封装报文时，根据GRE封装报文的头部携带的VPC信息确定解封装报文所属VPN并解封装GRE封装报文，根据属于该VPN的VPC中各VM的公网IP地址和私网IP地址之间的转换关系，将解封装报文的源IP地址进行从私网IP地址到公网IP地址的NAT转换，根据路由表转发解封装报文。
VM侧的报文(也即VM发往用户的报文)，需要经由VM所在物理服务器转发至网关设备，再由网关设备转发到公网并最终到达目的用户。VM所在物理服务器转发报文到网关设备时，报文走GRE隧道转发，并在GRE封装报文的头部携带该VM所属VPC信息。
由于VPN信息与VPC信息一一对应，因此，网关设备接收到VM侧的GRE封装报文后，可以对GRE封装报文进行解封装处理，另外根据GRE封装报文的头部携带的VPC信息还可以确定该VPC所属VPN，该VPN也是解封装报文所属VPN。
对GRE封装报文进行解封装处理得到的解封装报文，其源IP地址为私有IP地址，需要进行NAT转换。此前在步骤501中，已经基于各VPC所属VPN对应的公网IP地址池，通过NAT配置该VPC中各VM的私网IP地址和公网IP地址之间的转换关系，因此在本步骤中，在确定解封装报文所属VPN之后，就可以根据该VPN对应的VPC中各VM的公网IP地址和私网IP地址之间的转换关系，将报文的源IP地址进行从私网IP地址到公网IP地址的NAT转换。
在对解封装报文进行NAT转换后，根据路由表转发报文即可。
以上对本发明实施例VM隔离原理进行了详细说明，结合以上原理，本发明还提供了一种VM隔离方法和一种VM隔离装置，下面结合图6、图7进行说明。
参见图6，图6是本发明实施例VM隔离方法流程图，该方法应用于多个虚拟私有云VPC共用的网关设备，其中，所述多个VPC分别属于不同VPN，网关设备中存储有各VPC信息及其所属VPN信息；各VPC的VM所在物理服务器与网关设备与之间建立有GRE隧道，该方法包括：
步骤601、网关设备接收到用户侧的报文时，确定报文所属VPN，对报文进行GRE隧道封装并将该VPN对应的VPC信息携带在GRE封装报文头部，将GRE封装报文发往目的VM所在物理服务器；
步骤602、网关设备接收到VM侧的GRE封装报文时，根据GRE封装报文的头部携带的VPC信息确定解封装报文所属VPN并解封装GRE封装报文，基于解封装报文所属VPN发送解封装报文。
图6所示方法中，
预先在网关设备的公网连接端口上创建各VPC对应的子接口，并在该子接口上绑定该VPC所属VPN；
确定用户侧的报文所属VPN的方法为：根据接收报文的子接口绑定的VPN确定报文所属VPN；
基于解封装报文所属VPN发送解封装报文的方法为：确定绑定该VPN的子接口，将解封装报文从该子接口发送出去。
图6所示方法中，
预先为各VPC所属VPN配置对应的公网IP地址池，并基于该VPC所属VPN对应的公网IP地址池，通过NAT配置该VPC中各VM的私网IP地址和公网IP地址之间的转换关系；
确定用户侧的报文所属VPN的方法为：将对应的公网IP地址池中包含报文的目的IP地址的VPN确定为报文所属VPN；
确定报文所属VPN之后，对报文进行GRE隧道封装之前，进一步包括：根据属于该VPN的VPC中各VM的公网IP地址和私网IP地址之间的转换关系，将报文的目的IP地址进行从公网IP地址到私网IP地址的NAT转换；
基于解封装报文所属VPN发送解封装报文的方法为：根据属于该VPN的VPC中各VM的私网IP地址和公网IP地址之间的转换关系，将解封装报文的源IP地址进行从私网IP地址到公网IP地址的NAT转换，根据路由表转发解封装报文。
参见图7，图7是本发明实施例VM隔离装置的结构示意图，该装置应用于多个虚拟私有云VPC共用的网关设备，其中，所述多个VPC分别属于不同VPN，网关设备中存储有各VPC信息及其所属VPN信息；网关设备与各VPC的VM所在物理服务器之间建立有GRE隧道，如图7所示，该装置包括：接收单元701、处理单元702、发送单元703；其中，
接收单元701，用于接收用户侧的报文；用于接收VM侧的GRE封装报文；
处理单元702，用于接收单元701接收到来自用户侧的报文时，确定报文所属VPN，对报文进行GRE隧道封装并将该VPN对应的VPC信息携带在GRE封装报文的头部，指示发送单元703将GRE封装报文发往目的VM所在物理服务器；用于接收单元701接收到VM侧的GRE封装报文时，解封装GRE封装报文并根据GRE封装报文的头部携带的VPC信息确定解封装报文所属VPN，指示发送单元703基于解封装报文所属VPN发送解封装报文。
在本发明一实施例中，图7所示装置还包括配置单元704；
所述配置单元704，用于预先在网关设备的公网连接端口上创建各VPC对应的子接口，并在该子接口上绑定该VPC所属VPN；
所述处理单元702确定用户侧的报文所属VPN时，用于：根据接收报文的子接口绑定的VPN确定报文所属VPN；
所述发送单元703基于解封装报文所属VPN发送解封装报文时，用于：确定绑定该VPN的子接口，将解封装报文从该子接口发送出去。
在本发明另一实施例中，图7所示装置还包括基于不同实现的配置单元704；
所述配置单元704，用于预先为各VPC所属VPN配置对应的公网IP地址池，并基于该VPC所属VPN对应的公网IP地址池，通过NAT配置该VPC中各VM的私网IP地址和公网IP地址之间的转换关系；
所述处理单元702确定用户侧的报文所属VPN时，用于：将对应的公网IP地址池中包含报文的目的IP地址的VPN确定为报文所属VPN；
所述处理单元702确定报文所属VPN之后，对报文进行GRE隧道封装之前，进一步用于：根据属于该VPN的VPC中各VM的私网IP地址和公网IP地址之间的转换关系，将报文的目的IP地址进行从公网IP地址到私网IP地址的NAT转换；
所述发送单元703基于解封装报文所属VPN发送解封装报文时，用于：根据属于该VPN的VPC中各VM的私网IP地址和公网IP地址之间的转换关系，将解封装报文的源IP地址进行从私网IP地址到公网IP地址的NAT转换，根据路由表转发解封装报文。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种虚拟机VM隔离方法，应用于多个虚拟私有云VPC共用的网关设备，其特征在于，所述多个VPC分别属于不同虚拟专用网VPN，网关设备中存储有各VPC信息及其所属VPN信息；各VPC的VM所在物理服务器与网关设备与之间建立有通用路由协议封装GRE隧道，该方法包括：
网关设备接收到用户侧的报文时，确定报文所属VPN，对报文进行GRE隧道封装并将该VPN对应的VPC信息携带在GRE封装报文头部，将GRE封装报文发往目的VM所在物理服务器；
网关设备接收到VM侧的GRE封装报文时，根据GRE封装报文的头部携带的VPC信息确定解封装报文所属VPN并解封装GRE封装报文，基于解封装报文所属VPN发送解封装报文。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
预先在网关设备的公网连接端口上为各VPC创建对应的子接口，并在该子接口上绑定该VPC所属VPN；
确定用户侧的报文所属VPN的方法为：根据接收报文的子接口绑定的VPN确定报文所属VPN；
基于解封装报文所属VPN发送解封装报文的方法为：确定绑定该VPN的子接口，将解封装报文从该子接口发送出去。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
预先为各VPC所属VPN配置对应的公网IP地址池，并基于该VPC所属VPN对应的公网IP地址池，通过网络地址转换NAT配置该VPC中各VM的私网IP地址和公网IP地址之间的转换关系；
确定用户侧的报文所属VPN的方法为：将对应的公网IP地址池中包含报文的目的IP地址的VPN确定为报文所属VPN；
确定报文所属VPN之后，对报文进行GRE隧道封装之前，根据所述转换关系将报文的目的IP地址进行从公网IP地址到私网IP地址的NAT转换；
基于解封装报文所属VPN发送解封装报文的方法为：根据所述转换关系，将解封装报文的源IP地址进行从私网IP地址到公网IP地址的NAT转换，根据路由表转发解封装报文。
4.一种虚拟机VM隔离装置，应用于多个虚拟私有云VPC共用的网关设备，其特征在于，所述多个VPC分别属于不同虚拟专用网VPN，网关设备中存储有各VPC信息及其所属VPN信息；网关设备与各VPC的VM所在物理服务器之间建立有通用路由协议封装GRE隧道，该装置应用于网关设备，包括：接收单元、处理单元、发送单元；
所述接收单元，用于接收用户侧的报文；用于接收VM侧的GRE封装报文；
处理单元，用于接收单元接收到来自用户侧的报文时，确定报文所属VPN，对报文进行GRE隧道封装并将该VPN对应的VPC信息携带在GRE封装报文的头部，指示发送单元将GRE封装报文发往目的VM所在物理服务器；用于接收单元接收到VM侧的GRE封装报文时，解封装GRE封装报文并根据GRE封装报文的头部携带的VPC信息确定解封装报文所属VPN，指示发送单元基于解封装报文所属VPN发送解封装报文。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，该装置还包括配置单元；
所述配置单元，用于预先在网关设备的公网连接端口上为各VPC创建对应的子接口，并在该子接口绑定该VPC所属VPN；
所述处理单元确定用户侧的报文所属VPN时，用于：根据接收报文的子接口绑定的VPN确定报文所属VPN；
所述发送单元基于解封装报文所属VPN发送解封装报文时，用于：确定该绑定该VPN的子接口，将解封装报文从该子接口发送出去。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置还包括配置单元；
所述配置单元，用于预先为各VPC所属VPN配置对应的公网IP地址池，并基于该VPC所属VPN对应的公网IP地址池，通过网络地址转换NAT配置该VPC中各VM的私网IP地址和公网IP地址之间的转换关系；
所述处理单元确定用户侧的报文所属VPN时，用于：将对应的公网IP地址池中包含报文的目的IP地址的VPN确定为报文所属VPN；
所述处理单元确定报文所属VPN之后，对报文进行GRE隧道封装之前，进一步用于：根据所述转换关系，将报文的目的IP地址进行从公网IP地址到私网IP地址的NAT转换；
所述发送单元基于解封装报文所属VPN发送解封装报文时，用于：根据属于该VPN的VPC中各VM的公网IP地址和私网IP地址之间的转换关系，将解封装报文的源IP地址进行从私网IP地址到公网IP地址的NAT转换，根据路由表转发解封装报文。
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