Netzwerksicherheit für verteilte Anwendungen im Cross-Cloud Network

Last reviewed 2025-01-30 UTC

Dieses Dokument ist Teil einer Designanleitungsreihe für Cross-Cloud Network. In diesem Teil wird die Netzwerksicherheitsebene erläutert.

Die Reihe besteht aus folgenden Teilen:

Sicherheitsflächen

Beim Entwerfen der Sicherheitsebene für das Cross-Cloud Network müssen Sie die folgenden Sicherheitsoberflächen berücksichtigen:

  • Arbeitslastsicherheit
  • Sicherheit des Domainperimeters

Die Arbeitslastsicherheit steuert die Kommunikation zwischen Arbeitslasten innerhalb der Virtual Private Cloud (VPC). Für die Arbeitslastsicherheit werden Sicherheitserzwingungspunkte verwendet, die sich in der Architektur in der Nähe der Arbeitslasten befinden. Wann immer möglich, bietet Cross-Cloud Network mit Cloud Next Generation Firewall von Google CloudArbeitslastsicherheit.

An allen Netzwerkgrenzen ist eine Perimetersicherheit erforderlich. Da der Perimeter in der Regel Netzwerke verbindet, die von verschiedenen Organisationen verwaltet werden, sind häufig strengere Sicherheitskontrollen erforderlich. Sie müssen dafür sorgen, dass die folgende netzwerkübergreifende Kommunikation gesichert ist:

  • Kommunikation zwischen VPCs
  • Kommunikation über Hybridverbindungen zu anderen Cloud-Anbietern oder lokalen Rechenzentren
  • Kommunikation mit dem Internet

Die Möglichkeit, virtuelle Netzwerk-Appliances (NVAs) von Drittanbietern in dieGoogle Cloud -Umgebung einzufügen, ist von entscheidender Bedeutung, um die Anforderungen an die Perimetersicherheit in Hybridverbindungen zu erfüllen.

Arbeitslastsicherheit in der Cloud

Verwenden Sie Firewallrichtlinien inGoogle Cloud , um Arbeitslasten zu sichern und zustandsorientierte Firewallfunktionen bereitzustellen, die horizontal skalierbar sind und auf jede VM-Instanz angewendet werden. Die verteilte Natur von Google Cloud -Firewalls hilft Ihnen, Sicherheitsrichtlinien für die Mikrosegmentierung des Netzwerks zu implementieren, ohne die Leistung Ihrer Arbeitslasten negativ zu beeinflussen.

Verwenden Sie hierarchische Firewallrichtlinien, um die Verwaltbarkeit zu verbessern und die Compliance Ihrer Firewallrichtlinien zu erzwingen. Mit hierarchischen Firewallrichtlinien können Sie eine konsistente Firewallrichtlinie für Ihre gesamte Organisation erstellen und erzwingen. Sie können der Organisation oder einzelnen Ordnern hierarchische Firewallrichtlinien zuweisen. Darüber hinaus können die Regeln einer hierarchischen Firewallrichtlinie die Auswertung an Richtlinien auf einer niedrigeren Ebene (globale oder regionale Netzwerk-Firewallrichtlinien) mit der Aktion goto_next delegieren.

Regeln auf niedrigerer Ebene können keine Regeln von einer höheren Ebene in der Ressourcenhierarchie überschreiben. Auf diese Weise können organisationsweite Administratoren obligatorische Firewallregeln an einem Ort verwalten. Häufige Anwendungsfälle für hierarchische Firewallrichtlinien sind der Zugriff auf Bastion Hosts für Organisationen oder mehrere Projekte, die Zulassung zentraler Prüf- oder Systemdiagnosesysteme und die Durchsetzung einer virtuellen Netzwerkgrenze für eine Organisation oder eine Gruppe von Projekten. Weitere Beispiele für die Verwendung hierarchischer Firewallrichtlinien finden Sie unter Beispiele für hierarchische Firewallrichtlinien.

Verwenden Sie globale und regionale Netzwerk-Firewallrichtlinien, um Regeln für einzelne VPC-Netzwerke zu definieren, entweder für alle Regionen des Netzwerks (global) oder eine einzelne Region (regional).

Damit detailliertere Kontrollen auf VM-Ebene (virtuelle Maschinen) erzwungen werden, empfehlen wir die Verwendung der IAM-gesteuerten Tags (Identity and Access Management) auf Organisations- oder Projektebene. Mit IAM-verwalteten Tags können Firewallregeln basierend auf der Identität des Arbeitslast-Hosts und nicht auf der Host-IP-Adresse angewendet werden. Dies funktioniert auch über VPC-Netzwerk-Peering hinweg. Mit Tags bereitgestellte Firewallregeln können eine Mikrosegmentierung innerhalb von Subnetzen mit einer Richtlinienabdeckung ermöglichen, die automatisch auf Arbeitslasten angewendet wird, unabhängig davon, wo sie bereitgestellt werden und unabhängig von der Netzwerkarchitektur.

Zusätzlich zu den Funktionen für die zustandsorientierte Prüfung und der Tag-Unterstützung unterstützt die Cloud Next Generation Firewall auch Threat Intelligence, FQDN und die Filterung nach Standort.

Wir empfehlen, von VPC-Firewallregeln zu Firewallrichtlinien zu migrieren. Verwenden Sie für die Migration das Migrationstool, das eine globale Netzwerk-Firewallrichtlinie erstellt und vorhandene VPC-Firewallregeln in die neue Richtlinie konvertiert.

Perimetersicherheit in der Cloud

In einer Multi-Cloud-Netzwerkumgebung wird die Perimetersicherheit normalerweise in jedem Netzwerk implementiert. Das lokale Netzwerk hat beispielsweise eigene Perimeter-Firewalls, während jedes Cloud-Netzwerk separate Perimeter-Firewalls implementiert.

Da das Cross-Cloud Network als Hub für die gesamte Kommunikation konzipiert ist, können Sie die Sicherheitskontrollen für den Perimeter vereinheitlichen und zentralisieren und einen einzigen Satz von Perimeter-Firewalls in Ihrem Cross-Cloud Network bereitstellen. Um einen integrierten Perimeter-Sicherheits-Stack Ihrer Wahl bereitzustellen, bietet Cross-Cloud Network flexible Optionen zum Einfügen von NVAs.

In den in den Diagrammen gezeigten Designs können Sie NVAs von Drittanbietern in der Transit-VPC im Hub-Projekt bereitstellen.

NVAs können über eine einzelne Netzwerkschnittstelle (Einzel-NIC-Modus) oder über mehrere Netzwerkschnittstellen in mehreren VPCs (Multi-NIC-Modus) bereitgestellt werden. Für ein Cross-Cloud Network empfehlen wir eine Bereitstellung mit einer einzigen NIC für NVAs, da Sie mit dieser Option Folgendes tun können:

  • Fügen Sie die NVAs mit richtlinienbasierten Routen ein.
  • Vermeiden Sie starre Topologien.
  • In einer Vielzahl von Inter-VPC-Topologien bereitstellen.
  • Aktivieren Sie das Autoscaling für die NVAs.
  • Im Laufe der Zeit auf viele VPCs skalieren, ohne dass Änderungen an der Bereitstellung der NVA-Schnittstelle erforderlich sind.

Wenn Ihr Design mehrere NICs erfordert, finden Sie Empfehlungen unter Perimeter-Sicherheit für NVAs mit mehreren NICs.

Um die für die NVA-Bereitstellung erforderliche Trafficsteuerung zu erreichen, wird in diesem Leitfaden die selektive Erzwingung von richtlinienbasierten und statischen Routen in den VPC-Routingtabellen empfohlen. Richtlinienbasierte Routen sind flexibler als Standardrouten, da sie sowohl auf Quell- als auch auf Zielinformationen abgestimmt sind. Diese richtlinienbasierten Routen werden auch nur an bestimmten Stellen in der Cloud-Netzwerktopologie erzwungen. Diese Granularität ermöglicht die Definition eines sehr spezifischen Traffic-Steuerungsverhaltens für sehr spezifische Verbindungsflüsse.

Darüber hinaus ermöglicht dieses Design die von den NVAs erforderlichen Ausfallsicherheitsmechanismen. NVAs werden von einem internen TCP/UDP-Load-Balancer unterstützt, um NVA-Redundanz, Autoscaling für elastische Kapazität und Flusssymmetrie zur Unterstützung der zustandsorientierten bidirektionalen Trafficverarbeitung zu ermöglichen.

Perimetersicherheit für NVAs mit einer einzelnen NIC

Im unter Inter-VPC-Konnektivität für zentralisierte Dienste beschriebenen Design fungiert die Transit-VPC als Hub für die Spoke-VPCs, die über Peering und HA VPN eines VPC-Netzwerks verbunden sind. Die Transit-VPC ermöglicht auch die Verbindung zwischen den externen Netzwerken und den Spoke-VPCs.

Für das Einfügen einer NVA mit einer einzelnen NIC werden in diesem Design die folgenden beiden Muster kombiniert:

  • NVAs in einen VPC-Netzwerk-Peering-Hub mit externen Hybridverbindungen einfügen
  • NVAs in einem HA VPN-VPC-Hub mit externen Hybridverbindungen einfügen

Das folgende Diagramm zeigt NVAs, die an den Hubs für VPC-Netzwerk-Peering und HA VPN eingefügt wurden:

NVAs, die an den Hubs für VPC-Netzwerk-Peering und HA VPN eingefügt werden

Das obige Diagramm veranschaulicht ein kombiniertes Muster:

  • Eine Transit-VPC, die die Cloud Interconnect-VLAN-Anhänge hostet, die Hybrid- oder Multi-Cloud-Konnektivität bereitstellen. Diese VPC enthält auch die NVAs mit einer einzelnen NIC, die die Hybridverbindungen überwachen.
  • Anwendungs-VPCs, die über VPC-Netzwerk-Peering mit der Transit-VPC verbunden sind.
  • Eine zentrale Dienste-VPC, die über HA VPN mit der Transit-VPC verbunden ist.

In diesem Design verwenden die Spokes, die über HA VPN verbunden sind, die Transit-VPC, um mit den Spokes zu kommunizieren, die über VPC-Netzwerk-Peering verbunden sind. Die Kommunikation wird über die NVA-Firewalls von Drittanbietern mithilfe der folgenden Kombination aus Passthrough-Load-Balancing, statischen Routen und richtlinienbasierten Routen gesteuert:

  1. Wenn Sie HA VPN-Traffic an den internen Load Balancer weiterleiten möchten, wenden Sie richtlinienbasierte Routen ohne Tags auf die Transit-VPC an. Verwenden Sie auf diesen richtlinienbasierten Routen Quell- und Ziel-CIDR-Bereiche, die für Trafficsymmetrie sorgen.
  2. Wenn Sie eingehenden Traffic an den internen Passthrough-Network Load Balancer weiterleiten möchten, wenden Sie richtlinienbasierte Routen auf die Cloud Interconnect-Verbindungen in der Transit-VPC an. Dies sind regionale Routen.
  3. Damit Traffic, der die NVA verlässt, nicht direkt zurück zur NVA geleitet wird, legen Sie alle NVA-Schnittstellen als Ziel einer richtlinienbasierten Route zum Überspringen fest, um andere richtlinienbasierte Routen zu überspringen. Der Traffic folgt dann der VPC-Routingtabelle, nachdem er von den NVAs verarbeitet wurde.
  4. Wenn Sie Traffic an die internen Load Balancer der NVA in der Transit-VPC weiterleiten möchten, wenden Sie statische Routen auf die Anwendungs-VPCs an. Diese können mithilfe von Netzwerk-Tags regional eingegrenzt werden.

Perimetersicherheit für NVAs mit mehreren NICs

Im Multi-NIC-Modus ist die Topologie statischer, da NVAs die Verbindung zwischen den verschiedenen VPCs überbrücken, in denen sich die verschiedenen Netzwerkschnittstellen befinden.

Wenn schnittstellenbasierte Zonen in einer Firewall erforderlich sind, ermöglicht das folgende Multi-NIC-Design die erforderliche externe Konnektivität. Bei diesem Design werden den externen Netzwerken verschiedene Firewall-Schnittstellen zugewiesen. Die externen Netzwerke werden von Sicherheitsexperten als nicht vertrauenswürdige Netzwerke bezeichnet, die internen Netzwerke als vertrauenswürdige Netzwerke. Für die NVA-Bereitstellung mit mehreren NICs wird dieses Design mit vertrauenswürdigen und nicht vertrauenswürdigen VPCs implementiert.

Für die interne Kommunikation kann die Firewall mithilfe eines Einfügemodells mit einer einzelnen NIC erzwungen werden, das einem CIDR-basierten Zonenmodell entspricht.

In diesem Design fügen Sie NVAs ein, indem Sie Folgendes konfigurieren:

  1. Wenn Sie HA VPN-Traffic an den internen Load Balancer weiterleiten möchten, wenden Sie richtlinienbasierte Routen ohne Tags auf die vertrauenswürdige VPC an. Verwenden Sie auf diesen richtlinienbasierten Routen Quell- und Ziel-CIDR-Bereiche, die für Trafficsymmetrie sorgen.
  2. Wenn Sie eingehenden Traffic an den internen Passthrough-Network Load Balancer weiterleiten möchten, wenden Sie richtlinienbasierte Routen auf die Cloud Interconnect-Verbindungen in der nicht vertrauenswürdigen VPC an. Dies sind regionale Routen.
  3. Damit Traffic, der die NVA verlässt, nicht direkt zurück zur NVA geleitet wird, legen Sie alle NVA-Schnittstellen als Ziel einer richtlinienbasierten Route zum Überspringen fest, um andere richtlinienbasierte Routen zu überspringen. Der Traffic folgt dann der VPC-Routingtabelle, nachdem er von den NVAs verarbeitet wurde.
  4. Wenn Sie Traffic an die internen Load Balancer der NVA im vertrauenswürdigen VPC weiterleiten möchten, wenden Sie statische Routen auf die Anwendungs-VPCs an. Diese können mithilfe von Netzwerk-Tags regional eingegrenzt werden.

Das folgende Diagramm zeigt NVAs mit mehreren NICs, die zwischen den nicht vertrauenswürdigen und vertrauenswürdigen VPC-Netzwerken im Hub-Projekt eingefügt wurden:

NVAs für die interne Kommunikation

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