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Encadenamiento explícito de balanceadores de cargas de GCP L7 con PSC

1. Introducción

El grupo de extremos de red (NEG) de Private Service Connect (PSC) admite el encadenamiento de un balanceador de cargas HTTPS interno con uno externo. Esto proporciona verificaciones de estado distribuidas y tráfico del plano de datos al entorno local con rangos definidos por el cliente. Además, con esta topología, también se admiten varias VPC que se conectan al entorno local a través de varias InterConnects regionales.

En este codelab, demostraremos cómo configurar esto de extremo a extremo según la topología que aparece a continuación. De izquierda a derecha, los clientes locales tienen una VM para simular los servicios HTTP, aprovechar la conectividad híbrida (VPN con alta disponibilidad o InterConnect) y NEG híbrido para exponerlas a través del balanceador de cargas HTTPS interno. PSC usa balanceadores de cargas HTTPS internos como adjuntos de servicio. PSC NEG consume los adjuntos como servicio de backend, expuestos al balanceo de cargas de HTTPS externo. Los usuarios de Internet pueden usar la red global de Google para acelerar el acceso a los servicios HTTP locales.

Figura 1: Private Service Connect usa el grupo de extremos de red y los adjuntos de servicio para conectar el balanceador de cargas de HTTPS externo al balanceador de cargas de HTTPS interno y extender el backend al entorno local.

Qué aprenderás

Balanceador de cargas HTTPS interno con NEG híbrido y verificación de estado distribuido
Adjunto de servicio de PSC con balanceador de cargas HTTPS interno
Configuración del grupo de extremos de red de PSC
Expón el NEG de PSC con el balanceador de cargas HTTPS externo

Requisitos

Conocimiento de la conectividad híbrida, como VPN con alta disponibilidad
Conocimiento sobre el balanceo de cargas HTTPS interno/externo
Conocimientos de Private Service Connect

2. Antes de comenzar

Nota: El codelab ofrece pasos de configuración y validación según la topología ilustrada. Modifica el procedimiento según sea necesario para cumplir con los requisitos de tu organización. Los permisos de IAM no están dentro del alcance de este codelab.

El codelab usará un proyecto para simular todo el proceso. También se admiten varios proyectos.

Proyecto único: Actualizar el proyecto para admitir la red de productores y consumidores

En Cloud Shell, asegúrate de que el ID del proyecto esté configurado

gcloud config list project
gcloud config set project [YOUR-PROJECT-NAME]
prodproject=YOUR-PROJECT-NAME
echo $prodproject

3. Crea recursos locales

En la siguiente sección, configuraremos una VPC y VMs locales para simular los servicios locales del cliente.

Red de VPC

Desde Cloud Shell

gcloud compute networks create vpc-demo-onprem --project=$prodproject --subnet-mode=custom

Crear subred

Desde Cloud Shell

gcloud compute networks subnets create vpc-demo-onprem-asia-southeast1 --project=$prodproject --range=10.0.0.0/24 --network=vpc-demo-onprem --region=asia-southeast1

Crea reglas de firewall.

El balanceador de cargas HTTPS interno admite la verificación de estado distribuida. Las reglas de firewall solo deben permitir el rango de IP de la subred de proxy. Consulta este documento para incluir tus proyectos en la lista de entidades permitidas.

En Cloud Shell, crea una regla de firewall para habilitar las verificaciones de estado del backend y el tráfico del plano de datos desde las subredes del proxy.

gcloud compute firewall-rules create vpc-demo-health-checks --allow tcp:80,tcp:443 --network vpc-demo-onprem --source-ranges 10.0.3.0/24 --enable-logging

En Cloud Shell, crea una regla de firewall para permitir que IAP se conecte a tus instancias de VM.

gcloud compute firewall-rules create psclab-iap-prod --network vpc-demo-onprem --allow tcp:22 --source-ranges=35.235.240.0/20 --enable-logging

4. Crea instancias de VM locales

Esta VM simula servicios locales y se debe exponer con un balanceador de cargas HTTPS interno que usa un NEG híbrido.

En Cloud Shell, crea la instancia www01

gcloud compute instances create www01 \
    --zone=asia-southeast1-b \
    --image-family=debian-11 \
    --image-project=debian-cloud \
    --network-interface=network-tier=PREMIUM,nic-type=GVNIC,stack-type=IPV4_ONLY,subnet=vpc-demo-onprem-asia-southeast1 \
    --shielded-secure-boot \
    --shielded-vtpm \
    --shielded-integrity-monitoring \
    --metadata=startup-script='#! /bin/bash
sudo apt-get update
sudo apt-get install nginx -y
vm_hostname="$(curl -H "Metadata-Flavor:Google" \
http://169.254.169.254/computeMetadata/v1/instance/name)"
filter="{print \$NF}"
vm_zone="$(curl -H "Metadata-Flavor:Google" \
http://169.254.169.254/computeMetadata/v1/instance/zone \
| awk -F/ "${filter}")"
echo "Page on $vm_hostname in $vm_zone" | \
tee /var/www/html/index.nginx-debian.html
sudo systemctl restart nginx'

En la siguiente sección, usaremos letsencrypt con el objetivo de generar certificados e instalarlos en Nginx. Descarga el archivo de claves pública y privada para el siguiente paso. Para generar un certificado, debes abrir temporalmente el puerto TCP 80 a Internet.

Asegúrate de que esta VM tenga un nombre de dominio resuelto de forma pública. Por ejemplo, en Cloud DNS, agrega un registro A [www01.yinghli.demo.altostrat.com](http://www01.yinghli.demo.altostrat.com) y apunta a la dirección IP pública de la VM.

gcloud dns --project=$prodproject record-sets create www01.yinghli.demo.altostrat.com. --zone="yinghli-demo" --type="A" --ttl="300" --rrdatas="34.87.77.186"

En la consola de VM www01, sigue las instrucciones para instalar certificados en Nginx y haz una copia de fullchain.pem y private.pem para los siguientes pasos.

sudo apt install snapd
sudo snap install core; sudo snap refresh core
sudo snap install --classic certbot
sudo ln -s /snap/bin/certbot /usr/bin/certbot
sudo certbot --nginx

5. Crea la red de VPC de productores

Nota: La configuración de redes híbridas NO se incluye en esta configuración.

Red de VPC

Desde Cloud Shell

gcloud compute networks create vpc-demo-producer --project=$prodproject --subnet-mode=custom

Crear subred

Desde Cloud Shell

gcloud compute networks subnets create vpc-demo-asia-southeast1 --project=$prodproject --range=10.0.2.0/24 --network=vpc-demo-producer --region=asia-southeast1

Crear subred de proxy

Desde Cloud Shell

gcloud compute networks subnets create proxy-subnet-asia-southeast1 \
  --purpose=REGIONAL_MANAGED_PROXY \
  --role=ACTIVE \
  --region=asia-southeast1 \
  --network=vpc-demo-producer \
  --range=10.0.3.0/24

Conectividad híbrida

Sigue la documentación de Cloud VPN para implementar la conectividad de VPN con alta disponibilidad entre la VPC local y la de productor. Mantén la configuración predeterminada en el Cloud Router. No necesitamos agregar 130.211.0.0/22, 35.191.0.0/16 a los anuncios de BGP.

6. Crea un NEG híbrido de productores

Crea un grupo de extremos de red híbrido y agrega la dirección IP:PORT de la VM local al NEG.

Desde Cloud Shell

gcloud compute network-endpoint-groups create on-prem-service-neg \
    --network-endpoint-type=NON_GCP_PRIVATE_IP_PORT \
    --zone=asia-southeast1-b \
    --network=vpc-demo-producer

gcloud compute network-endpoint-groups update on-prem-service-neg \
    --zone=asia-southeast1-b \
    --add-endpoint="ip=10.0.0.2,port=443"

7. Crea un balanceador de cargas HTTPS interno del productor

Actualmente, el balanceador de cargas HTTPS externo solo admite el protocolo HTTPS a PSC NEG( documentación). Cuando se publiquen servicios, debemos usar un balanceador de cargas HTTPS interno y habilitar el acceso global de las reglas de reenvío.

En Cloud Shell, crea la verificación de estado regional.

gcloud compute health-checks create https on-prem-service-hc \
    --region=asia-southeast1 \
    --use-serving-port

En Cloud Shell, crea el servicio de backend y agrega un NEG híbrido.

gcloud compute backend-services create on-premise-service-backend \
   --load-balancing-scheme=INTERNAL_MANAGED \
   --protocol=HTTPS \
   --region=asia-southeast1 \
   --health-checks=on-prem-service-hc \
   --health-checks-region=asia-southeast1

gcloud compute backend-services add-backend on-premise-service-backend \
   --network-endpoint-group=on-prem-service-neg \
   --network-endpoint-group-zone=asia-southeast1-b \
   --region=asia-southeast1 \
   --balancing-mode=RATE \
   --max-rate-per-endpoint=100

En Cloud Shell, crea el mapa de URL.

gcloud compute url-maps create on-premise-url \
    --default-service on-premise-service-backend \
    --region=asia-southeast1

En Cloud Shell, crea los certificados SSL regionales. Se descargan dos archivos de certificado de la VM.

gcloud compute ssl-certificates create www01 \
    --certificate=fullchain.pem \
    --private-key=private.pem \
    --region=asia-southeast1

Desde Cloud Shell, crea https-target-proxy

gcloud compute target-https-proxies create on-premise-httpsproxy \
    --ssl-certificates=www01 \
    --url-map=on-premise-url \
    --url-map-region=asia-southeast1 \
    --region=asia-southeast1

Desde Cloud Shell, reservar una IP estática interna y crear la regla de reenvío

gcloud compute addresses create ilbaddress \
  --region=asia-southeast1 \
  --subnet=vpc-demo-asia-southeast1  \
  --addresses=10.0.2.100 

gcloud compute forwarding-rules create https-ilb-psc \
      --load-balancing-scheme=INTERNAL_MANAGED \
      --network=vpc-demo-producer \
      --subnet=vpc-demo-asia-southeast1  \
      --address=ilbaddress \
      --ports=443 \
      --region=asia-southeast1 \
      --target-https-proxy=on-premise-httpsproxy \
      --target-https-proxy-region=asia-southeast1
      --allow-global-access

8. Crea una instancia de VM del productor

Crea una VM de productor para la verificación.

Desde Cloud Shell

gcloud compute instances create test01 \
    --zone=asia-southeast1-b \
    --image-family=debian-11 \
    --image-project=debian-cloud \
    --network-interface=network-tier=PREMIUM,nic-type=GVNIC,stack-type=IPV4_ONLY,subnet=vpc-demo-asia-southeast1 \
    --shielded-secure-boot \
    --shielded-vtpm \
    --shielded-integrity-monitoring

Para permitir que IAP se conecte a tus instancias de VM, crea una regla de firewall que haga lo siguiente:

Desde Cloud Shell

gcloud compute firewall-rules create psclab-iap-prod --network vpc-demo-producer --allow tcp:22 --source-ranges=35.235.240.0/20 --enable-logging

Desde la consola de la VM de productor, accede a [www01.yinghli.demo.altostrat.com](https://www01.yinghli.demo.altostrat.com) y resuelve la dirección IP del balanceador de cargas HTTPS interno. HTTP 200 indicó que la configuración funcionó según lo esperado.

curl -v --resolve www01.yinghli.demo.altostrat.com:443:10.0.2.100 https://www01.yinghli.demo.altostrat.com

* Added www01.yinghli.demo.altostrat.com:443:10.0.2.100 to DNS cache
* Hostname www01.yinghli.demo.altostrat.com was found in DNS cache
*   Trying 10.0.2.100:443...
* Connected to www01.yinghli.demo.altostrat.com (10.0.2.100) port 443 (#0)
* ALPN, offering h2
* ALPN, offering http/1.1
* successfully set certificate verify locations:
*  CAfile: /etc/ssl/certs/ca-certificates.crt
*  CApath: /etc/ssl/certs
* TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Client hello (1):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Server hello (2):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Encrypted Extensions (8):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Certificate (11):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, CERT verify (15):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Finished (20):
* TLSv1.3 (OUT), TLS change cipher, Change cipher spec (1):
* TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Finished (20):
* SSL connection using TLSv1.3 / TLS_AES_256_GCM_SHA384
* ALPN, server accepted to use h2
* Server certificate:
*  subject: CN=www01.yinghli.demo.altostrat.com
*  start date: Jun  4 10:36:43 2023 GMT
*  expire date: Sep  2 10:36:42 2023 GMT
*  subjectAltName: host "www01.yinghli.demo.altostrat.com" matched cert's "www01.yinghli.demo.altostrat.com"
*  issuer: C=US; O=Let's Encrypt; CN=R3
*  SSL certificate verify ok.
* Using HTTP2, server supports multi-use
* Connection state changed (HTTP/2 confirmed)
* Copying HTTP/2 data in stream buffer to connection buffer after upgrade: len=0
* Using Stream ID: 1 (easy handle 0x55865ef982e0)
> GET / HTTP/2
> Host: www01.yinghli.demo.altostrat.com
> user-agent: curl/7.74.0
> accept: */*
> 
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Newsession Ticket (4):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Newsession Ticket (4):
* old SSL session ID is stale, removing
* Connection state changed (MAX_CONCURRENT_STREAMS == 100)!
< HTTP/2 200 
< server: nginx/1.18.0
< date: Mon, 05 Jun 2023 02:29:38 GMT
< content-type: text/html
< content-length: 35
< last-modified: Sun, 04 Jun 2023 09:02:16 GMT
< etag: "647c5318-23"
< accept-ranges: bytes
< via: 1.1 google
< 
Page on www01 in asia-southeast1-b
* Connection #0 to host www01.yinghli.demo.altostrat.com left intact

Nota: No puedes acceder directamente a los servicios HTTPS de la VM 10.0.0.2 porque el firewall local solo permite el acceso de la subred de proxy 10.0.3.0/24.

9. Crea una subred de NAT de PSC

Desde Cloud Shell

gcloud compute networks subnets create psc-nat-subnet \
--network=vpc-demo-producer \
--region=asia-southeast1 \
--range=10.0.5.0/24 \
--purpose=private-service-connect

10. Crear adjunto de servicio de HTTPS

En Cloud Shell, crea el adjunto de servicio de HTTPS

gcloud compute service-attachments create ilbserviceattach \
--region=asia-southeast1 \
--producer-forwarding-rule=https-ilb-psc \
--connection-preference=ACCEPT_AUTOMATIC \
--nat-subnets=psc-nat-subnet

Valida el adjunto de servicio de HTTPS

gcloud compute service-attachments describe ilbserviceattach --region asia-southeast1

Nombre del adjunto del servicio de registro:

projects/<project>/regions/asia-southeast1/serviceAttachments/ilbserviceattach

11. Crea la red de VPC de consumidores

En la siguiente sección, la VPC del consumidor se configura en el mismo proyecto, pero también se admiten diferentes proyectos. La comunicación entre la red del consumidor y el productor se realiza a través del adjunto de servicio definido en la red del productor.

Red de VPC

Desde Cloud Shell

gcloud compute networks create vpc-demo-consumer --project=$prodproject --subnet-mode=custom

Crear subred

Desde Cloud Shell

gcloud compute networks subnets create consumer-subnet --project=$prodproject  --range=10.0.6.0/24 --network=vpc-demo-consumer --region=asia-southeast1

12. Crear grupo de extremos de red de PSC

Crear un PSC NEG

Copia el nombre anterior del adjunto de servicios HTTPS y pega los parámetros --psc-target-service.

Desde Cloud Shell

gcloud beta compute network-endpoint-groups create consumerpscneg \
--project=$prodproject \
--region=asia-southeast1 \
--network-endpoint-type=PRIVATE_SERVICE_CONNECT \
--psc-target-service=projects/<project>/regions/asia-southeast1/serviceAttachments/ilbserviceattach \
--network=vpc-demo-consumer \
--subnet=consumer-subnet

Después de configurar correctamente el PSC NEG desde la IU, siguiendo Private Service Connect -> Published Services -> Ten en cuenta que la conexión ilbserviceattach publicada ahora indica 1 regla de reenvío.

13. Crear balanceador de cargas de HTTPS externo del consumidor

Crea un balanceador de cargas HTTPS externo y usa PSC NEG como servicios de backend( documentación).

Desde Cloud Shell

gcloud compute addresses create httpspsclb \
    --ip-version=IPV4 --global

gcloud compute backend-services create consumer-bs \
    --load-balancing-scheme=EXTERNAL_MANAGED \
    --protocol=HTTPS \
    --global

gcloud compute backend-services add-backend consumer-bs \
  --network-endpoint-group=consumerpscneg \
  --network-endpoint-group-region=asia-southeast1 \
  --global

gcloud compute url-maps create consumer-url \
  --default-service=consumer-backend-service \
  --global

gcloud compute ssl-certificates create wwwglobal \
    --certificate=fullchain.pem \
    --private-key=private.pem \
    --global

gcloud compute target-https-proxies create consumer-url-target-proxy \
  --url-map=consumer-url \
  --ssl-certificates=wwwglobal

gcloud compute forwarding-rules create consumer-url-forwarding-rule \
    --load-balancing-scheme=EXTERNAL_MANAGED \
    --network-tier=PREMIUM \
    --address=httpspsclb \
    --target-https-proxy=consumer-url-target-proxy \
    --ports=443 \
    --global

Actualiza el registro DNS de www01.yinghli.demo.altostrat.com y apunta a la dirección IP pública del balanceador de cargas HTTPS externo

gcloud dns --project=$prodproject record-sets update www01.yinghli.demo.altostrat.com. --type="A" --zone="yinghli-demo" --rrdatas="34.102.178.214" --ttl="300"

14. Validación

En tu laptop, accede a https://www01.yinghli.demo.altostrat.com con curl.

curl -v https://www01.yinghli.demo.altostrat.com
*   Trying 34.102.178.214:443...
* Connected to www01.yinghli.demo.altostrat.com (34.102.178.214) port 443 (#0)
* ALPN: offers h2,http/1.1
* TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Client hello (1):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Server hello (2):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Encrypted Extensions (8):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Certificate (11):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, CERT verify (15):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Finished (20):
* TLSv1.3 (OUT), TLS change cipher, Change cipher spec (1):
* TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Finished (20):
* SSL connection using TLSv1.3 / TLS_AES_256_GCM_SHA384
* ALPN: server accepted h2
* Server certificate:
*  subject: CN=www01.yinghli.demo.altostrat.com
*  start date: Jun  4 10:36:43 2023 GMT
*  expire date: Sep  2 10:36:42 2023 GMT
*  subjectAltName: host "www01.yinghli.demo.altostrat.com" matched cert's "www01.yinghli.demo.altostrat.com"
*  issuer: C=US; O=Let's Encrypt; CN=R3
*  SSL certificate verify ok.
* using HTTP/2
* h2h3 [:method: GET]
* h2h3 [:path: /]
* h2h3 [:scheme: https]
* h2h3 [:authority: www01.yinghli.demo.altostrat.com]
* h2h3 [user-agent: curl/8.0.0]
* h2h3 [accept: */*]
* Using Stream ID: 1 (easy handle 0x149019a00)
> GET / HTTP/2
> Host: www01.yinghli.demo.altostrat.com
> user-agent: curl/8.0.0
> accept: */*
>
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Newsession Ticket (4):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Newsession Ticket (4):
* old SSL session ID is stale, removing
< HTTP/2 200
< server: nginx/1.18.0
< date: Mon, 05 Jun 2023 02:48:43 GMT
< content-type: text/html
< content-length: 35
< last-modified: Sun, 04 Jun 2023 09:02:16 GMT
< etag: "647c5318-23"
< accept-ranges: bytes
< via: 1.1 google, 1.1 google
< alt-svc: h3=":443"; ma=2592000,h3-29=":443"; ma=2592000
<
Page on www01 in asia-southeast1-b
* Connection #0 to host www01.yinghli.demo.altostrat.com left intact

15. Pasos de limpieza

Pasos de limpieza de la red del productor

Nota: Los pasos de limpieza solo muestran la configuración relacionada con el balanceador de cargas y PSC. No se incluye la conectividad híbrida ni la VPC.

Borra los componentes del lab desde una sola Cloud Shell en la terminal.

gcloud compute forwarding-rules delete consumer-url-forwarding-rule --global
gcloud compute target-https-proxies delete consumer-url-target-proxy
gcloud compute ssl-certificates delete wwwglobal --global
gcloud compute url-maps delete consumer-url
gcloud compute backend-services delete consumer-bs --global
gcloud compute addresses delete httpspsclb --global

gcloud beta compute network-endpoint-groups delete consumerpscneg --region=asia-southeast1

gcloud compute service-attachments delete ilbserviceattach --region=asia-southeast1
gcloud compute networks subnets delete psc-nat-subnet --region=asia-southeast1

gcloud compute forwarding-rules delete https-ilb-psc --region=asia-southeast1
gcloud compute addresses delete ilbaddress --region=asia-southeast1
gcloud compute target-https-proxies delete on-premise-httpsproxy --region=asia-southeast1
gcloud compute ssl-certificates delete www01 --region=asia-southeast1
gcloud compute url-maps delete on-premise-url --region=asia-southeast1
gcloud compute backend-services delete on-premise-service-backend --region=asia-southeast1
gcloud compute health-checks delete on-prem-service-hc --region=asia-southeast1

gcloud compute network-endpoint-groups delete on-prem-service-neg --zone=asia-southeast1-b
gcloud compute networks subnets delete proxy-subnet-asia-southeast1 --region=asia-southeast1

16. ¡Felicitaciones!

Felicitaciones por completar el codelab.

Temas abordados

Balanceador de cargas HTTPS interno con NEG híbrido y verificación de estado distribuido
Adjunto de servicio de PSC con balanceador de cargas HTTPS interno
Configuración del grupo de extremos de red de PSC
Expón el NEG de PSC con el balanceador de cargas HTTPS externo