发布者:售前毛毛 | 本文章发表于:2022-06-10 阅读数:12618
在业务初期,我们一般会先使用单台服务器对外提供服务。随着业务流量越来越大,单台服务器无论如何优化,无论采用多好的硬件,总会有性能天花板,当单服务器的性能无法满足业务需求时,就需要把多台服务器组成集群系统提高整体的处理性能。
基于上述需求,我们要使用统一的流量入口来对外提供服务,本质上就是需要一个流量调度器,通过均衡的算法,将用户大量的请求流量均衡地分发到集群中不同的服务器上。这其实就是我们今天要说的负载均衡,什么是负载均衡?
使用负载均衡可以给我们带来的几个好处:
提高了系统的整体性能;
提高了系统的扩展性;
提高了系统的可用性;
负载均衡类型
什么是负载均衡?广义上的负载均衡器大概可以分为 3 类,包括:DNS 方式实现负载均衡、硬件负载均衡、软件负载均衡。
(一)DNS 实现负载均衡
DNS 实现负载均衡是最基础简单的方式。一个域名通过 DNS 解析到多个 IP,每个 IP 对应不同的服务器实例,这样就完成了流量的调度,虽然没有使用常规的负载均衡器,但实现了简单的负载均衡功能。

通过 DNS 实现负载均衡的方式,最大的优点就是实现简单,成本低,无需自己开发或维护负载均衡设备,不过存在一些缺点:
①服务器故障切换延迟大,服务器升级不方便。我们知道 DNS 与用户之间是层层的缓存,即便是在故障发生时及时通过 DNS 修改或摘除故障服务器,但中间经过运营商的 DNS 缓存,且缓存很有可能不遵循 TTL 规则,导致 DNS 生效时间变得非常缓慢,有时候一天后还会有些许的请求流量。
②流量调度不均衡,粒度太粗。DNS 调度的均衡性,受地区运营商 LocalDNS 返回 IP 列表的策略有关系,有的运营商并不会轮询返回多个不同的 IP 地址。另外,某个运营商 LocalDNS 背后服务了多少用户,这也会构成流量调度不均的重要因素。
③流量分配策略太简单,支持的算法太少。DNS 一般只支持 rr 的轮询方式,流量分配策略比较简单,不支持权重、Hash 等调度算法。
④DNS 支持的 IP 列表有限制。我们知道 DNS 使用 UDP 报文进行信息传递,每个 UDP 报文大小受链路的 MTU 限制,所以报文中存储的 IP 地址数量也是非常有限的,阿里 DNS 系统针对同一个域名支持配置 10 个不同的 IP 地址。
(二)硬件负载均衡
硬件负载均衡是通过专门的硬件设备来实现负载均衡功能,是专用的负载均衡设备。目前业界典型的硬件负载均衡设备有两款:F5和A10。
这类设备性能强劲、功能强大,但价格非常昂贵,一般只有土豪公司才会使用此类设备,中小公司一般负担不起,业务量没那么大,用这些设备也是挺浪费的。
硬件负载均衡的优点:
功能强大:全面支持各层级的负载均衡,支持全面的负载均衡算法。
性能强大:性能远超常见的软件负载均衡器。
稳定性高:商用硬件负载均衡,经过了良好的严格测试,经过大规模使用,稳定性高。
安全防护:还具备防火墙、防 DDoS 攻击等安全功能,以及支持 SNAT 功能。
硬件负载均衡的缺点也很明显:
①价格贵;
②扩展性差,无法进行扩展和定制;
③调试和维护比较麻烦,需要专业人员;
(三)软件负载均衡
软件负载均衡,可以在普通的服务器上运行负载均衡软件,实现负载均衡功能。目前常见的有 Nginx、HAproxy、LVS。其中的区别:
Nginx:七层负载均衡,支持 HTTP、E-mail 协议,同时也支持 4 层负载均衡;
HAproxy:支持七层规则的,性能也很不错。OpenStack 默认使用的负载均衡软件就是 HAproxy;
LVS:运行在内核态,性能是软件负载均衡中最高的,严格来说工作在三层,所以更通用一些,适用各种应用服务。
软件负载均衡的优点:
易操作:无论是部署还是维护都相对比较简单;
便宜:只需要服务器的成本,软件是免费的;
灵活:4 层和 7 层负载均衡可以根据业务特点进行选择,方便进行扩展和定制功能。
负载均衡LVS
软件负载均衡主要包括:Nginx、HAproxy 和 LVS,三款软件都比较常用。四层负载均衡基本上都会使用 LVS,据了解 BAT 等大厂都是 LVS 重度使用者,就是因为 LVS 非常出色的性能,能为公司节省巨大的成本。
LVS,全称 Linux Virtual Server 是由国人章文嵩博士发起的一个开源的项目,在社区具有很大的热度,是一个基于四层、具有强大性能的反向代理服务器。
它现在是标准内核的一部分,它具备可靠性、高性能、可扩展性和可操作性的特点,从而以低廉的成本实现最优的性能。
Netfilter基础原理
LVS 是基于 Linux 内核中 netfilter 框架实现的负载均衡功能,所以要学习 LVS 之前必须要先简单了解 netfilter 基本工作原理。netfilter 其实很复杂,平时我们说的 Linux 防火墙就是 netfilter,不过我们平时操作的都是 iptables,iptables 只是用户空间编写和传递规则的工具而已,真正工作的是 netfilter。通过下图可以简单了解下 netfilter 的工作机制:

netfilter 是内核态的 Linux 防火墙机制,作为一个通用、抽象的框架,提供了一整套的 hook 函数管理机制,提供诸如数据包过滤、网络地址转换、基于协议类型的连接跟踪的功能。
通俗点讲,就是 netfilter 提供一种机制,可以在数据包流经过程中,根据规则设置若干个关卡(hook 函数)来执行相关的操作。netfilter 总共设置了 5 个点,包括:
①PREROUTING :刚刚进入网络层,还未进行路由查找的包,通过此处
②INPUT :通过路由查找,确定发往本机的包,通过此处
③FORWARD :经路由查找后,要转发的包,在POST_ROUTING之前
④OUTPUT :从本机进程刚发出的包,通过此处
⑤POSTROUTING :进入网络层已经经过路由查找,确定转发,将要离开本设备的包,通过此处
当一个数据包进入网卡,经过链路层之后进入网络层就会到达 PREROUTING,接着根据目标 IP 地址进行路由查找,如果目标 IP 是本机,数据包继续传递到 INPUT 上,经过协议栈后根据端口将数据送到相应的应用程序。
应用程序处理请求后将响应数据包发送到 OUTPUT 上,最终通过 POSTROUTING 后发送出网卡。
如果目标 IP 不是本机,而且服务器开启了 forward 参数,就会将数据包递送给 FORWARD 上,最后通过 POSTROUTING 后发送出网卡。
LVS基础原理
LVS 是基于 netfilter 框架,主要工作于 INPUT 链上,在 INPUT 上注册 ip_vs_in HOOK 函数,进行 IPVS 主流程,大概原理如图所示:

当用户访问 www.sina.com.cn 时,用户数据通过层层网络,最后通过交换机进入 LVS 服务器网卡,并进入内核网络层。
进入 PREROUTING 后经过路由查找,确定访问的目的 VIP 是本机 IP 地址,所以数据包进入到 INPUT 链上
LVS 是工作在 INPUT 链上,会根据访问的 IP:Port 判断请求是否是 LVS 服务,如果是则进行 LVS 主流程,强行修改数据包的相关数据,并将数据包发往 POSTROUTING 链上。
POSTROUTING 上收到数据包后,根据目标 IP 地址(后端真实服务器),通过路由选路,将数据包最终发往后端的服务器上。
开源 LVS 版本有 3 种工作模式,每种模式工作原理都不同,每种模式都有自己的优缺点和不同的应用场景,包括以下三种模式:
①DR 模式
②NAT 模式
③Tunnel 模式
这里必须要提另外一种模式是 FullNAT,这个模式在开源版本中是模式没有的。这个模式最早起源于百度,后来又在阿里发扬光大,由阿里团队开源,代码地址如下:
https://github.com/alibaba/lvs
LVS 官网也有相关下载地址,不过并没有合进到内核主线版本。
后面会有专门章节详细介绍 FullNAT 模式。下边分别就 DR、NAT、Tunnel 模式分别详细介绍原理。
DR 模式实现原理
LVS 基本原理图中描述的比较简单,表述的是比较通用流程。下边会针对 DR 模式的具体实现原理,详细的阐述 DR 模式是如何工作的。

(一)实现原理过程
① 当客户端请求 www.sina.com.cn 主页,请求数据包穿过网络到达 Sina 的 LVS 服务器网卡:源 IP 是客户端 IP 地址 CIP,目的 IP 是新浪对外的服务器 IP 地址,也就是 VIP;此时源 MAC 地址是 CMAC,其实是 LVS 连接的路由器的 MAC 地址(为了容易理解记为 CMAC),目标 MAC 地址是 VIP 对应的 MAC,记为 VMAC。
② 数据包经过链路层到达 PREROUTING 位置(刚进入网络层),查找路由发现目的 IP 是 LVS 的 VIP,就会递送到 INPUT 链上,此时数据包 MAC、IP、Port 都没有修改。
③ 数据包到达 INPUT 链,INPUT 是 LVS 主要工作的位置。此时 LVS 会根据目的 IP 和 Port 来确认是否是 LVS 定义的服务,如果是定义过的 VIP 服务,就会根据配置信息,从真实服务器列表 中选择一个作为 RS1,然后以 RS1 作为目标查找 Out 方向的路由,确定一下跳信息以及数据包要通过哪个网卡发出。最后将数据包投递到 OUTPUT 链上。
④ 数据包通过 POSTROUTING 链后,从网络层转到链路层,将目的 MAC 地址修改为 RealServer 服务器 MAC 地址,记为 RMAC;而源 MAC 地址修改为 LVS 与 RS 同网段的 selfIP 对应的 MAC 地址,记为 DMAC。此时,数据包通过交换机转发给了 RealServer 服务器(注:为了简单图中没有画交换机)。
⑤ 请求数据包到达后端真实服务器后,链路层检查目的 MAC 是自己网卡地址。到了网络层,查找路由,目的 IP 是 VIP(lo 上配置了 VIP),判定是本地主机的数据包,经过协议栈拷贝至应用程序(比如 nginx 服务器),nginx 响应请求后,产生响应数据包。
然后以 CIP 查找出方向的路由,确定下一跳信息和发送网卡设备信息。此时数据包源、目的 IP 分别是 VIP、CIP,而源 MAC 地址是 RS1 的 RMAC,目的 MAC 是下一跳(路由器)的 MAC 地址,记为 CMAC(为了容易理解,记为 CMAC)。然后数据包通过 RS 相连的路由器转发给真正客户端,完成了请求响应的全过程。
从整个过程可以看出,DR 模式 LVS 逻辑比较简单,数据包通过直接路由方式转发给后端服务器,而且响应数据包是由 RS 服务器直接发送给客户端,不经过 LVS。
我们知道通常请求数据包会比较小,响应报文较大,经过 LVS 的数据包基本上都是小包,所以这也是 LVS 的 DR 模式性能强大的主要原因。
(二)优缺点和使用场景
DR 模式的优点
1.响应数据不经过 lvs,性能高
2.对数据包修改小,信息保存完整(携带客户端源 IP)
DR 模式的缺点
1.lvs 与 rs 必须在同一个物理网络(不支持跨机房)
2.服务器上必须配置 lo 和其它内核参数
3.不支持端口映射
DR 模式的使用场景
如果对性能要求非常高,可以首选 DR 模式,而且可以透传客户端源 IP 地址。
NAT 模式实现原理

(一)实现原理与过程
① 用户请求数据包经过层层网络,到达 lvs 网卡,此时数据包源 IP 是 CIP,目的 IP 是 VIP。
② 经过网卡进入网络层 prerouting 位置,根据目的 IP 查找路由,确认是本机 IP,将数据包转发到 INPUT 上,此时源、目的 IP 都未发生变化。
③ 到达 lvs 后,通过目的 IP 和目的 port 查找是否为 IPVS 服务。若是 IPVS 服务,则会选择一个 RS 作为后端服务器,将数据包目的 IP 修改为 RIP,并以 RIP 为目的 IP 查找路由信息,确定下一跳和出口信息,将数据包转发至 output 上。
④ 修改后的数据包经过 postrouting 和链路层处理后,到达 RS 服务器,此时的数据包源 IP 是 CIP,目的 IP 是 RIP。
⑤ 到达 RS 服务器的数据包经过链路层和网络层检查后,被送往用户空间 nginx 程序。nginx 程序处理完毕,发送响应数据包,由于 RS 上默认网关配置为 lvs 设备 IP,所以 nginx 服务器会将数据包转发至下一跳,也就是 lvs 服务器。此时数据包源 IP 是 RIP,目的 IP 是 CIP。
⑥ lvs 服务器收到 RS 响应数据包后,根据路由查找,发现目的 IP 不是本机 IP,且 lvs 服务器开启了转发模式,所以将数据包转发给 forward 链,此时数据包未作修改。
⑦ lvs 收到响应数据包后,根据目的 IP 和目的 port 查找服务和连接表,将源 IP 改为 VIP,通过路由查找,确定下一跳和出口信息,将数据包发送至网关,经过复杂的网络到达用户客户端,最终完成了一次请求和响应的交互。
NAT 模式双向流量都经过 LVS,因此 NAT 模式性能会存在一定的瓶颈。不过与其它模式区别的是,NAT 支持端口映射,且支持 windows 操作系统。
NAT 模式优点
1.能够支持 windows 操作系统
2.支持端口映射。
如果 rs 端口与 vport 不一致,lvs 除了修改目的 IP,也会修改 dport 以支持端口映射。
NAT 模式缺点
1.后端 RS 需要配置网关
2.双向流量对 lvs 负载压力比较大
NAT 模式的使用场景
如果你是 windows 系统,使用 lvs 的话,则必须选择 NAT 模式了。
Tunnel 模式在国内使用的比较少,不过据说腾讯使用了大量的 Tunnel 模式。它也是一种单臂的模式,只有请求数据会经过 lvs,响应数据直接从后端服务器发送给客户端,性能也很强大,同时支持跨机房。下边继续看图分析原理。

(一)实现原理与过程
① 用户请求数据包经过多层网络,到达 lvs 网卡,此时数据包源 IP 是 cip,目的 ip 是 vip。
② 经过网卡进入网络层 prerouting 位置,根据目的 ip 查找路由,确认是本机 ip,将数据包转发到 input 链上,到达 lvs,此时源、目的 ip 都未发生变化。
③ 到达 lvs 后,通过目的 ip 和目的 port 查找是否为 IPVS 服务。若是 IPVS 服务,则会选择一个 rs 作为后端服务器,以 rip 为目的 ip 查找路由信息,确定下一跳、dev 等信息,然后 IP 头部前边额外增加了一个 IP 头(以 dip 为源,rip 为目的 ip),将数据包转发至 output 上。
④ 数据包根据路由信息经最终经过 lvs 网卡,发送至路由器网关,通过网络到达后端服务器。
⑤ 后端服务器收到数据包后,ipip 模块将 Tunnel 头部卸载,正常看到的源 ip 是 cip,目的 ip 是 vip,由于在 tunl0 上配置 vip,路由查找后判定为本机 ip,送往应用程序。应用程序 nginx 正常响应数据后以 vip 为源 ip,cip 为目的 ip 数据包发送出网卡,最终到达客户端。
Tunnel 模式具备 DR 模式的高性能,又支持跨机房访问,听起来比较完美。不过国内运营商有一定特色性,比如 RS 的响应数据包的源 IP 为 VIP,VIP 与后端服务器有可能存在跨运营商的情况,很有可能被运营商的策略封掉,Tunnel 在生产环境确实没有使用过,在国内推行 Tunnel 可能会有一定的难度吧。
(二)优点、缺点与使用场景
Tunnel 模式的优点
1.单臂模式,对 lvs 负载压力小
2.对数据包修改较小,信息保存完整
3.可跨机房(不过在国内实现有难度)
Tunnel 模式的缺点
1.需要在后端服务器安装配置 ipip 模块
2.需要在后端服务器 tunl0 配置 vip
3.隧道头部的加入可能导致分片,影响服务器性能
4.隧道头部 IP 地址固定,后端服务器网卡 hash 可能不均
5.不支持端口映射
Tunnel 模式的使用场景
理论上,如果对转发性能要求较高,且有跨机房需求,Tunnel 可能是较好的选择。
以上是主题为:什么是负载均衡?的教学全部内容,希望对您有帮助!
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AWS服务器是什么?AWS服务器对跨境电商用户来说有什么用处?
在跨境电商全球化布局的浪潮中,稳定的技术支撑是业务拓展的关键。AWS 服务器作为全球领先的云计算服务,凭借覆盖全球的基础设施、弹性扩展能力与合规保障,成为跨境电商的优选方案。本文将清晰解读 AWS 服务器的核心定位,详细拆解其在访问速度、业务稳定性、合规适配等方面的实用价值,为跨境电商用户提供针对性解决方案,助力突破地域限制与运营痛点,实现全球业务高效增长。一、AWS 服务器是什么?AWS 服务器是亚马逊推出的云计算服务,整合计算、存储、网络等资源,提供灵活可扩展的云端解决方案,依托全球数十个区域、上百个可用区,构建分布式基础设施,实现跨地域高效部署与访问,兼具弹性伸缩、按需计费、安全合规等特性,无需硬件投入即可快速搭建稳定的业务运行环境。二、AWS服务器对跨境电商用户来说有什么用处?1. 提升全球访问速度通过全球 CDN 与边缘节点,缩短不同地区用户访问延迟,优化页面加载体验,降低客户流失率。2. 保障峰值稳定性支持弹性伸缩与负载均衡,自动适配促销、节日等流量高峰,避免网站宕机影响交易转化。3. 简化备案流程海外区域部署无需复杂备案,助力跨境电商快速上线站点,抢占市场先机,缩短试错周期。4. 适配多区域合规具备 GDPR、ISO 等权威认证,满足不同国家数据保护法规,规避跨境运营的法律风险。5. 强化数据安全搭载多层防护体系,包括防火墙、数据加密等功能,保障交易数据与用户信息安全无虞。6. 灵活控制成本按需计费模式适配业务增长周期,初期降低试错成本,后期可通过资源优化减少长期开支。AWS 服务器以全球化架构与实用化功能,精准匹配跨境电商的核心诉求。从提升访问体验到规避合规风险,从控制运营成本到保障业务稳定,全方位解决跨境运营中的技术痛点,对于追求全球化布局的跨境电商而言,AWS 服务器不仅是基础的技术支撑,更是业务增长的加速引擎。选择适配的 AWS 服务方案,能有效突破地域限制,提升核心竞争力,为全球市场拓展筑牢技术根基。
什么是欺骗攻击?网络安全中的伪装威胁
欺骗攻击是网络安全领域一种常见的攻击手段,攻击者通过伪造信息来隐藏真实身份或意图,从而绕过安全机制或诱骗受害者。这类攻击形式多样,从伪造IP地址到模仿可信实体,其核心在于“欺骗”系统或用户。了解欺骗攻击的原理与常见类型,对于构建有效的防御体系至关重要。那么,网络欺骗攻击具体有哪些常见类型?我们又该如何识别并防范这些IP欺骗与ARP欺骗攻击呢? 网络欺骗攻击具体有哪些常见类型? 欺骗攻击并非单一手法,它包含多种利用不同协议或信任关系的技术。一种广为人知的类型是IP地址欺骗,攻击者篡改数据包的源IP地址,使其看起来像是来自受信任的网络或主机。这常用于发起分布式拒绝服务攻击,以隐藏攻击流量的真实来源。另一种在局域网内更为常见的是ARP欺骗,攻击者通过发送伪造的ARP响应报文,将自身设备的MAC地址与网络中另一台合法主机的IP地址关联起来。这样一来,发往该合法主机的网络流量就会被错误地引导至攻击者的机器,从而实现监听或数据篡改。 除了这些底层协议欺骗,应用层的欺骗同样危险。钓鱼攻击就是典型的身份欺骗,攻击者伪造来自银行、社交平台等可信机构的邮件或网站,诱使用户提交敏感信息如密码和信用卡号。DNS欺骗则通过污染DNS缓存,将用户对合法网站的访问请求重定向到恶意网站。这些攻击都利用了系统或用户对“真实性”的信任,破坏力极强。 如何有效识别并防范IP欺骗与ARP欺骗攻击? 识别和防范欺骗攻击需要结合技术手段与安全意识。对于IP欺骗,网络管理员可以部署入口过滤和出口过滤策略。入口过滤能阻止源IP地址不属于本网段的数据包进入,而出口过滤则确保从本网络发出的数据包源IP地址是真实的。使用网络入侵检测系统也能帮助监控异常流量模式,及时发现可能的欺骗行为。在更高级的防御层面,采用IPSec等协议对网络层数据进行加密和认证,可以从根本上防止IP地址被伪造。 应对ARP欺骗,可以采取静态ARP绑定,将重要的IP地址与MAC地址的对应关系手动写入ARP缓存表,但这在大型网络中管理不便。更实用的方法是启用动态ARP检测功能,这项功能通常由支持它的交换机提供,能够验证ARP报文的合法性,并拦截非法的ARP响应。对于终端用户,保持操作系统和网络设备的补丁更新,安装可靠的防病毒和反间谍软件,也是基础而必要的防护措施。同时,对员工进行安全意识培训,使其能识别钓鱼邮件等社会工程学攻击,同样至关重要。 面对日益复杂的网络威胁,单一的防护手段往往力不从心。一个全面的安全解决方案需要能够应对从网络层到应用层的多种攻击,包括各种形式的欺骗。例如,Web应用防火墙能够有效识别和阻断应用层的伪造请求与恶意爬取。而结合了高防IP、智能CC防护等功能的DDoS防护服务,则能精准清洗包含IP欺骗在内的混合攻击流量,确保业务服务器的稳定运行。无论是哪种欺骗攻击,其目的都是为了突破防线。因此,构建一个多层次、纵深防御的安全体系,才是保障网络资产安全的根本之道。保持警惕,及时更新防御策略,才能让欺骗攻击无处遁形。
弹性云服务器如何实现资源动态调整?
弹性云服务器通过灵活的资源配置满足不同业务需求,支持快速扩容与缩容,有效应对流量波动。弹性扩容机制确保资源按需分配,避免资源浪费。企业可以根据实际需求调整计算能力,实现成本优化与性能平衡。弹性云服务器如何实现资源动态调整?基于虚拟化技术,允许用户随时调整CPU、内存和存储配置。通过自动化管理工具,系统能够实时监控负载情况并触发扩容操作。这种动态调整机制无需停机,确保业务连续性。弹性扩容为何能降低企业IT成本?传统服务器需要提前采购硬件应对峰值流量,导致资源闲置。弹性云服务器按实际使用量计费,仅在需要时增加资源。企业无需为未使用的容量付费,显著降低基础设施投入与运维开支。云服务器已成为现代企业数字化转型的基础设施选择,其弹性特性为业务增长提供可靠支撑。随着云计算技术发展,资源管理将更加智能化,帮助企业专注核心业务创新。
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基于上述需求,我们要使用统一的流量入口来对外提供服务,本质上就是需要一个流量调度器,通过均衡的算法,将用户大量的请求流量均衡地分发到集群中不同的服务器上。这其实就是我们今天要说的负载均衡,什么是负载均衡?
使用负载均衡可以给我们带来的几个好处:
提高了系统的整体性能;
提高了系统的扩展性;
提高了系统的可用性;
负载均衡类型
什么是负载均衡?广义上的负载均衡器大概可以分为 3 类,包括:DNS 方式实现负载均衡、硬件负载均衡、软件负载均衡。
(一)DNS 实现负载均衡
DNS 实现负载均衡是最基础简单的方式。一个域名通过 DNS 解析到多个 IP,每个 IP 对应不同的服务器实例,这样就完成了流量的调度,虽然没有使用常规的负载均衡器,但实现了简单的负载均衡功能。

通过 DNS 实现负载均衡的方式,最大的优点就是实现简单,成本低,无需自己开发或维护负载均衡设备,不过存在一些缺点:
①服务器故障切换延迟大,服务器升级不方便。我们知道 DNS 与用户之间是层层的缓存,即便是在故障发生时及时通过 DNS 修改或摘除故障服务器,但中间经过运营商的 DNS 缓存,且缓存很有可能不遵循 TTL 规则,导致 DNS 生效时间变得非常缓慢,有时候一天后还会有些许的请求流量。
②流量调度不均衡,粒度太粗。DNS 调度的均衡性,受地区运营商 LocalDNS 返回 IP 列表的策略有关系,有的运营商并不会轮询返回多个不同的 IP 地址。另外,某个运营商 LocalDNS 背后服务了多少用户,这也会构成流量调度不均的重要因素。
③流量分配策略太简单,支持的算法太少。DNS 一般只支持 rr 的轮询方式,流量分配策略比较简单,不支持权重、Hash 等调度算法。
④DNS 支持的 IP 列表有限制。我们知道 DNS 使用 UDP 报文进行信息传递,每个 UDP 报文大小受链路的 MTU 限制,所以报文中存储的 IP 地址数量也是非常有限的,阿里 DNS 系统针对同一个域名支持配置 10 个不同的 IP 地址。
(二)硬件负载均衡
硬件负载均衡是通过专门的硬件设备来实现负载均衡功能,是专用的负载均衡设备。目前业界典型的硬件负载均衡设备有两款:F5和A10。
这类设备性能强劲、功能强大,但价格非常昂贵,一般只有土豪公司才会使用此类设备,中小公司一般负担不起,业务量没那么大,用这些设备也是挺浪费的。
硬件负载均衡的优点:
功能强大:全面支持各层级的负载均衡,支持全面的负载均衡算法。
性能强大:性能远超常见的软件负载均衡器。
稳定性高:商用硬件负载均衡,经过了良好的严格测试,经过大规模使用,稳定性高。
安全防护:还具备防火墙、防 DDoS 攻击等安全功能,以及支持 SNAT 功能。
硬件负载均衡的缺点也很明显:
①价格贵;
②扩展性差,无法进行扩展和定制;
③调试和维护比较麻烦,需要专业人员;
(三)软件负载均衡
软件负载均衡,可以在普通的服务器上运行负载均衡软件,实现负载均衡功能。目前常见的有 Nginx、HAproxy、LVS。其中的区别:
Nginx:七层负载均衡,支持 HTTP、E-mail 协议,同时也支持 4 层负载均衡;
HAproxy:支持七层规则的,性能也很不错。OpenStack 默认使用的负载均衡软件就是 HAproxy;
LVS:运行在内核态,性能是软件负载均衡中最高的,严格来说工作在三层,所以更通用一些,适用各种应用服务。
软件负载均衡的优点:
易操作:无论是部署还是维护都相对比较简单;
便宜:只需要服务器的成本,软件是免费的;
灵活:4 层和 7 层负载均衡可以根据业务特点进行选择,方便进行扩展和定制功能。
负载均衡LVS
软件负载均衡主要包括:Nginx、HAproxy 和 LVS,三款软件都比较常用。四层负载均衡基本上都会使用 LVS,据了解 BAT 等大厂都是 LVS 重度使用者,就是因为 LVS 非常出色的性能,能为公司节省巨大的成本。
LVS,全称 Linux Virtual Server 是由国人章文嵩博士发起的一个开源的项目,在社区具有很大的热度,是一个基于四层、具有强大性能的反向代理服务器。
它现在是标准内核的一部分,它具备可靠性、高性能、可扩展性和可操作性的特点,从而以低廉的成本实现最优的性能。
Netfilter基础原理
LVS 是基于 Linux 内核中 netfilter 框架实现的负载均衡功能,所以要学习 LVS 之前必须要先简单了解 netfilter 基本工作原理。netfilter 其实很复杂,平时我们说的 Linux 防火墙就是 netfilter,不过我们平时操作的都是 iptables,iptables 只是用户空间编写和传递规则的工具而已,真正工作的是 netfilter。通过下图可以简单了解下 netfilter 的工作机制:

netfilter 是内核态的 Linux 防火墙机制,作为一个通用、抽象的框架,提供了一整套的 hook 函数管理机制,提供诸如数据包过滤、网络地址转换、基于协议类型的连接跟踪的功能。
通俗点讲,就是 netfilter 提供一种机制,可以在数据包流经过程中,根据规则设置若干个关卡(hook 函数)来执行相关的操作。netfilter 总共设置了 5 个点,包括:
①PREROUTING :刚刚进入网络层,还未进行路由查找的包,通过此处
②INPUT :通过路由查找,确定发往本机的包,通过此处
③FORWARD :经路由查找后,要转发的包,在POST_ROUTING之前
④OUTPUT :从本机进程刚发出的包,通过此处
⑤POSTROUTING :进入网络层已经经过路由查找,确定转发,将要离开本设备的包,通过此处
当一个数据包进入网卡,经过链路层之后进入网络层就会到达 PREROUTING,接着根据目标 IP 地址进行路由查找,如果目标 IP 是本机,数据包继续传递到 INPUT 上,经过协议栈后根据端口将数据送到相应的应用程序。
应用程序处理请求后将响应数据包发送到 OUTPUT 上,最终通过 POSTROUTING 后发送出网卡。
如果目标 IP 不是本机,而且服务器开启了 forward 参数,就会将数据包递送给 FORWARD 上,最后通过 POSTROUTING 后发送出网卡。
LVS基础原理
LVS 是基于 netfilter 框架,主要工作于 INPUT 链上,在 INPUT 上注册 ip_vs_in HOOK 函数,进行 IPVS 主流程,大概原理如图所示:

当用户访问 www.sina.com.cn 时,用户数据通过层层网络,最后通过交换机进入 LVS 服务器网卡,并进入内核网络层。
进入 PREROUTING 后经过路由查找,确定访问的目的 VIP 是本机 IP 地址,所以数据包进入到 INPUT 链上
LVS 是工作在 INPUT 链上,会根据访问的 IP:Port 判断请求是否是 LVS 服务,如果是则进行 LVS 主流程,强行修改数据包的相关数据,并将数据包发往 POSTROUTING 链上。
POSTROUTING 上收到数据包后,根据目标 IP 地址(后端真实服务器),通过路由选路,将数据包最终发往后端的服务器上。
开源 LVS 版本有 3 种工作模式,每种模式工作原理都不同,每种模式都有自己的优缺点和不同的应用场景,包括以下三种模式:
①DR 模式
②NAT 模式
③Tunnel 模式
这里必须要提另外一种模式是 FullNAT,这个模式在开源版本中是模式没有的。这个模式最早起源于百度,后来又在阿里发扬光大,由阿里团队开源,代码地址如下:
https://github.com/alibaba/lvs
LVS 官网也有相关下载地址,不过并没有合进到内核主线版本。
后面会有专门章节详细介绍 FullNAT 模式。下边分别就 DR、NAT、Tunnel 模式分别详细介绍原理。
DR 模式实现原理
LVS 基本原理图中描述的比较简单,表述的是比较通用流程。下边会针对 DR 模式的具体实现原理,详细的阐述 DR 模式是如何工作的。

(一)实现原理过程
① 当客户端请求 www.sina.com.cn 主页,请求数据包穿过网络到达 Sina 的 LVS 服务器网卡:源 IP 是客户端 IP 地址 CIP,目的 IP 是新浪对外的服务器 IP 地址,也就是 VIP;此时源 MAC 地址是 CMAC,其实是 LVS 连接的路由器的 MAC 地址(为了容易理解记为 CMAC),目标 MAC 地址是 VIP 对应的 MAC,记为 VMAC。
② 数据包经过链路层到达 PREROUTING 位置(刚进入网络层),查找路由发现目的 IP 是 LVS 的 VIP,就会递送到 INPUT 链上,此时数据包 MAC、IP、Port 都没有修改。
③ 数据包到达 INPUT 链,INPUT 是 LVS 主要工作的位置。此时 LVS 会根据目的 IP 和 Port 来确认是否是 LVS 定义的服务,如果是定义过的 VIP 服务,就会根据配置信息,从真实服务器列表 中选择一个作为 RS1,然后以 RS1 作为目标查找 Out 方向的路由,确定一下跳信息以及数据包要通过哪个网卡发出。最后将数据包投递到 OUTPUT 链上。
④ 数据包通过 POSTROUTING 链后,从网络层转到链路层,将目的 MAC 地址修改为 RealServer 服务器 MAC 地址,记为 RMAC;而源 MAC 地址修改为 LVS 与 RS 同网段的 selfIP 对应的 MAC 地址,记为 DMAC。此时,数据包通过交换机转发给了 RealServer 服务器(注:为了简单图中没有画交换机)。
⑤ 请求数据包到达后端真实服务器后,链路层检查目的 MAC 是自己网卡地址。到了网络层,查找路由,目的 IP 是 VIP(lo 上配置了 VIP),判定是本地主机的数据包,经过协议栈拷贝至应用程序(比如 nginx 服务器),nginx 响应请求后,产生响应数据包。
然后以 CIP 查找出方向的路由,确定下一跳信息和发送网卡设备信息。此时数据包源、目的 IP 分别是 VIP、CIP,而源 MAC 地址是 RS1 的 RMAC,目的 MAC 是下一跳(路由器)的 MAC 地址,记为 CMAC(为了容易理解,记为 CMAC)。然后数据包通过 RS 相连的路由器转发给真正客户端,完成了请求响应的全过程。
从整个过程可以看出,DR 模式 LVS 逻辑比较简单,数据包通过直接路由方式转发给后端服务器,而且响应数据包是由 RS 服务器直接发送给客户端,不经过 LVS。
我们知道通常请求数据包会比较小,响应报文较大,经过 LVS 的数据包基本上都是小包,所以这也是 LVS 的 DR 模式性能强大的主要原因。
(二)优缺点和使用场景
DR 模式的优点
1.响应数据不经过 lvs,性能高
2.对数据包修改小,信息保存完整(携带客户端源 IP)
DR 模式的缺点
1.lvs 与 rs 必须在同一个物理网络(不支持跨机房)
2.服务器上必须配置 lo 和其它内核参数
3.不支持端口映射
DR 模式的使用场景
如果对性能要求非常高,可以首选 DR 模式,而且可以透传客户端源 IP 地址。
NAT 模式实现原理

(一)实现原理与过程
① 用户请求数据包经过层层网络,到达 lvs 网卡,此时数据包源 IP 是 CIP,目的 IP 是 VIP。
② 经过网卡进入网络层 prerouting 位置,根据目的 IP 查找路由,确认是本机 IP,将数据包转发到 INPUT 上,此时源、目的 IP 都未发生变化。
③ 到达 lvs 后,通过目的 IP 和目的 port 查找是否为 IPVS 服务。若是 IPVS 服务,则会选择一个 RS 作为后端服务器,将数据包目的 IP 修改为 RIP,并以 RIP 为目的 IP 查找路由信息,确定下一跳和出口信息,将数据包转发至 output 上。
④ 修改后的数据包经过 postrouting 和链路层处理后,到达 RS 服务器,此时的数据包源 IP 是 CIP,目的 IP 是 RIP。
⑤ 到达 RS 服务器的数据包经过链路层和网络层检查后,被送往用户空间 nginx 程序。nginx 程序处理完毕,发送响应数据包,由于 RS 上默认网关配置为 lvs 设备 IP,所以 nginx 服务器会将数据包转发至下一跳,也就是 lvs 服务器。此时数据包源 IP 是 RIP,目的 IP 是 CIP。
⑥ lvs 服务器收到 RS 响应数据包后,根据路由查找,发现目的 IP 不是本机 IP,且 lvs 服务器开启了转发模式,所以将数据包转发给 forward 链,此时数据包未作修改。
⑦ lvs 收到响应数据包后,根据目的 IP 和目的 port 查找服务和连接表,将源 IP 改为 VIP,通过路由查找,确定下一跳和出口信息,将数据包发送至网关,经过复杂的网络到达用户客户端,最终完成了一次请求和响应的交互。
NAT 模式双向流量都经过 LVS,因此 NAT 模式性能会存在一定的瓶颈。不过与其它模式区别的是,NAT 支持端口映射,且支持 windows 操作系统。
NAT 模式优点
1.能够支持 windows 操作系统
2.支持端口映射。
如果 rs 端口与 vport 不一致,lvs 除了修改目的 IP,也会修改 dport 以支持端口映射。
NAT 模式缺点
1.后端 RS 需要配置网关
2.双向流量对 lvs 负载压力比较大
NAT 模式的使用场景
如果你是 windows 系统,使用 lvs 的话,则必须选择 NAT 模式了。
Tunnel 模式在国内使用的比较少,不过据说腾讯使用了大量的 Tunnel 模式。它也是一种单臂的模式,只有请求数据会经过 lvs,响应数据直接从后端服务器发送给客户端,性能也很强大,同时支持跨机房。下边继续看图分析原理。

(一)实现原理与过程
① 用户请求数据包经过多层网络,到达 lvs 网卡,此时数据包源 IP 是 cip,目的 ip 是 vip。
② 经过网卡进入网络层 prerouting 位置,根据目的 ip 查找路由,确认是本机 ip,将数据包转发到 input 链上,到达 lvs,此时源、目的 ip 都未发生变化。
③ 到达 lvs 后,通过目的 ip 和目的 port 查找是否为 IPVS 服务。若是 IPVS 服务,则会选择一个 rs 作为后端服务器,以 rip 为目的 ip 查找路由信息,确定下一跳、dev 等信息,然后 IP 头部前边额外增加了一个 IP 头(以 dip 为源,rip 为目的 ip),将数据包转发至 output 上。
④ 数据包根据路由信息经最终经过 lvs 网卡,发送至路由器网关,通过网络到达后端服务器。
⑤ 后端服务器收到数据包后,ipip 模块将 Tunnel 头部卸载,正常看到的源 ip 是 cip,目的 ip 是 vip,由于在 tunl0 上配置 vip,路由查找后判定为本机 ip,送往应用程序。应用程序 nginx 正常响应数据后以 vip 为源 ip,cip 为目的 ip 数据包发送出网卡,最终到达客户端。
Tunnel 模式具备 DR 模式的高性能,又支持跨机房访问,听起来比较完美。不过国内运营商有一定特色性,比如 RS 的响应数据包的源 IP 为 VIP,VIP 与后端服务器有可能存在跨运营商的情况,很有可能被运营商的策略封掉,Tunnel 在生产环境确实没有使用过,在国内推行 Tunnel 可能会有一定的难度吧。
(二)优点、缺点与使用场景
Tunnel 模式的优点
1.单臂模式,对 lvs 负载压力小
2.对数据包修改较小,信息保存完整
3.可跨机房(不过在国内实现有难度)
Tunnel 模式的缺点
1.需要在后端服务器安装配置 ipip 模块
2.需要在后端服务器 tunl0 配置 vip
3.隧道头部的加入可能导致分片,影响服务器性能
4.隧道头部 IP 地址固定,后端服务器网卡 hash 可能不均
5.不支持端口映射
Tunnel 模式的使用场景
理论上,如果对转发性能要求较高,且有跨机房需求,Tunnel 可能是较好的选择。
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什么是欺骗攻击?网络安全中的伪装威胁
欺骗攻击是网络安全领域一种常见的攻击手段,攻击者通过伪造信息来隐藏真实身份或意图,从而绕过安全机制或诱骗受害者。这类攻击形式多样,从伪造IP地址到模仿可信实体,其核心在于“欺骗”系统或用户。了解欺骗攻击的原理与常见类型,对于构建有效的防御体系至关重要。那么,网络欺骗攻击具体有哪些常见类型?我们又该如何识别并防范这些IP欺骗与ARP欺骗攻击呢? 网络欺骗攻击具体有哪些常见类型? 欺骗攻击并非单一手法,它包含多种利用不同协议或信任关系的技术。一种广为人知的类型是IP地址欺骗,攻击者篡改数据包的源IP地址,使其看起来像是来自受信任的网络或主机。这常用于发起分布式拒绝服务攻击,以隐藏攻击流量的真实来源。另一种在局域网内更为常见的是ARP欺骗,攻击者通过发送伪造的ARP响应报文,将自身设备的MAC地址与网络中另一台合法主机的IP地址关联起来。这样一来,发往该合法主机的网络流量就会被错误地引导至攻击者的机器,从而实现监听或数据篡改。 除了这些底层协议欺骗,应用层的欺骗同样危险。钓鱼攻击就是典型的身份欺骗,攻击者伪造来自银行、社交平台等可信机构的邮件或网站,诱使用户提交敏感信息如密码和信用卡号。DNS欺骗则通过污染DNS缓存,将用户对合法网站的访问请求重定向到恶意网站。这些攻击都利用了系统或用户对“真实性”的信任,破坏力极强。 如何有效识别并防范IP欺骗与ARP欺骗攻击? 识别和防范欺骗攻击需要结合技术手段与安全意识。对于IP欺骗,网络管理员可以部署入口过滤和出口过滤策略。入口过滤能阻止源IP地址不属于本网段的数据包进入,而出口过滤则确保从本网络发出的数据包源IP地址是真实的。使用网络入侵检测系统也能帮助监控异常流量模式,及时发现可能的欺骗行为。在更高级的防御层面,采用IPSec等协议对网络层数据进行加密和认证,可以从根本上防止IP地址被伪造。 应对ARP欺骗,可以采取静态ARP绑定,将重要的IP地址与MAC地址的对应关系手动写入ARP缓存表,但这在大型网络中管理不便。更实用的方法是启用动态ARP检测功能,这项功能通常由支持它的交换机提供,能够验证ARP报文的合法性,并拦截非法的ARP响应。对于终端用户,保持操作系统和网络设备的补丁更新,安装可靠的防病毒和反间谍软件,也是基础而必要的防护措施。同时,对员工进行安全意识培训,使其能识别钓鱼邮件等社会工程学攻击,同样至关重要。 面对日益复杂的网络威胁,单一的防护手段往往力不从心。一个全面的安全解决方案需要能够应对从网络层到应用层的多种攻击,包括各种形式的欺骗。例如,Web应用防火墙能够有效识别和阻断应用层的伪造请求与恶意爬取。而结合了高防IP、智能CC防护等功能的DDoS防护服务,则能精准清洗包含IP欺骗在内的混合攻击流量,确保业务服务器的稳定运行。无论是哪种欺骗攻击,其目的都是为了突破防线。因此,构建一个多层次、纵深防御的安全体系,才是保障网络资产安全的根本之道。保持警惕,及时更新防御策略,才能让欺骗攻击无处遁形。
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