使用 IPv6 静态路由下一个跃点实例（不带标记和带标记）、下一个跃点地址和下一个跃点网关

1. 简介

静态自定义路由会影响 VPC 中的默认路由行为。IPv6 自定义路由现在支持新的下一个跃点属性：next-hop-gateway、next-hop-instance 和 next-hop-address。本 Codelab 介绍了如何使用由多 NIC 虚拟机实例连接的两个 VPC 将 IPv6 自定义路由与这些新的下一个跃点选项搭配使用。您还将演示如何混合使用 ULA 和 GUA 地址，以及如何使用新的自定义路由功能将 ULA VPC 的网络可访问性扩展到公共互联网。

学习内容

• 如何通过指定 ILB 的名称创建具有 next-hop-ilb 下一个跃点的 IPv6 自定义路由
• 如何通过指定 ILB 的 IPv6 地址创建具有 next-hop-ilb 下一个跃点的 IPv6 自定义路由

所需条件

• Google Cloud 项目

2. 准备工作

更新项目以支持该 Codelab

此 Codelab 使用 $variables 来帮助在 Cloud Shell 中实现 gcloud 配置。

在 Cloud Shell 中，执行以下操作

gcloud config list project
gcloud config set project [YOUR-PROJECT-NAME]
export projectname=$(gcloud config list --format="value(core.project)")

实验室整体架构

为了演示这两种自定义路由下一个跃点，您将创建 2 个 VPC：使用 ULA 地址的客户端 VPC 和服务器 VPC。

为了让客户端 VPC 能够访问服务器，您将在两个 ILB 之间夹着的一组多 NIC 网关实例前面使用指向 ILB 的自定义路由（使用 ILB 的名称），下一个跃点为 ILB。如需提供返回客户端实例的路由（在删除默认的 ::/0 路由后），您将使用下一个跃点为 ilb（使用 ILB 的地址）且指向 ILB 的自定义路由。

3. 客户端 VPC 设置

创建客户端 VPC

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks create client-vpc \
    --project=$projectname \
    --subnet-mode=custom --mtu=1500 \
    --bgp-routing-mode=regional \
    --enable-ula-internal-ipv6

创建客户端子网

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks subnets create client-subnet  \
    --network=client-vpc \
    --project=$projectname \
    --range=192.168.1.0/24 \
    --stack-type=IPV4_IPV6 \
    --ipv6-access-type=internal \
    --region=us-central1

使用以下命令在环境变量中记录分配的 IPv6 子网

export client_subnet=$(gcloud compute networks subnets \
    describe client-subnet \
    --project $projectname \
    --format="value(internalIpv6Prefix)" \
    --region us-central1)

启动客户端实例

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute instances create client-instance \
    --subnet client-subnet \
    --stack-type IPV4_IPV6 \
    --zone us-central1-a \
    --project=$projectname

为客户端 VPC 流量添加防火墙规则

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute firewall-rules create allow-gateway-client \
    --direction=INGRESS --priority=1000 \
    --network=client-vpc --action=ALLOW \
    --rules=tcp --source-ranges=$client_subnet \
    --project=$projectname 

添加防火墙规则以允许客户端实例使用 IAP

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute firewall-rules create allow-iap-client \
    --direction=INGRESS --priority=1000 \
    --network=client-vpc --action=ALLOW \
    --rules=tcp:22 --source-ranges=35.235.240.0/20 \
    --project=$projectname 

确认对客户端实例的 SSH 访问权限

在 Cloud Shell 中，登录客户端实例：

gcloud compute ssh client-instance \
    --project=$projectname \
    --zone=us-central1-a \
    --tunnel-through-iap

如果成功，您会看到客户端实例中的终端窗口。退出 SSH 会话，继续完成此 Codelab。

4. 服务器 VPC 设置

创建服务器 VPC

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks create server-vpc \
    --project=$projectname \
    --subnet-mode=custom --mtu=1500 \
    --bgp-routing-mode=regional \
    --enable-ula-internal-ipv6

创建服务器子网

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks subnets create server-subnet \
    --network=server-vpc \
    --project=$projectname \
    --range=192.168.0.0/24 \
    --stack-type=IPV4_IPV6 \
    --ipv6-access-type=internal \
    --region=us-central1

使用以下命令在环境变量中记录分配的子网

export server_subnet=$(gcloud compute networks subnets \
    describe server-subnet \
    --project $projectname \
    --format="value(internalIpv6Prefix)" \
    --region us-central1)

启动服务器虚拟机

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute instances create server-instance \
    --subnet server-subnet \
    --stack-type IPV4_IPV6 \
    --zone us-central1-a \
    --project=$projectname

添加防火墙规则以允许从客户端访问服务器

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute firewall-rules create allow-client-server \
    --direction=INGRESS --priority=1000 \
    --network=server-vpc --action=ALLOW \
    --rules=tcp --source-ranges=$client_subnet \
    --project=$projectname 

添加防火墙规则以允许 IAP

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute firewall-rules create allow-iap-server \
    --direction=INGRESS --priority=1000 \
    --network=server-vpc --action=ALLOW \
    --rules=tcp:22 \
    --source-ranges=35.235.240.0/20 \
    --project=$projectname 

在 ULA 服务器实例中安装 Apache

在 Cloud Shell 中，登录客户端实例：

gcloud compute ssh server-instance \
    --project=$projectname \
    --zone=us-central1-a \
    --tunnel-through-iap

在服务器虚拟机 Shell 中，运行以下命令

sudo apt update && sudo apt -y install apache2

验证 Apache 是否正在运行

sudo systemctl status apache2

覆盖默认网页

echo '<!doctype html><html><body><h1>Hello World! From Server Instance!</h1></body></html>' | sudo tee /var/www/html/index.html

退出 SSH 会话，继续完成此 Codelab。

5. 创建网关实例

创建多 NIC 网关实例模板

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute instance-templates create gateway-instance-template \
    --project=$projectname \
    --instance-template-region=us-central1 \
    --region=us-central1 \
--network-interface=stack-type=IPV4_IPV6,subnet=client-subnet,no-address \
--network-interface=stack-type=IPV4_IPV6,subnet=server-subnet,no-address \
    --can-ip-forward \
    --metadata=startup-script='#! /bin/bash 
sudo sysctl -w net.ipv6.conf.ens4.accept_ra=2
sudo sysctl -w net.ipv6.conf.ens5.accept_ra=2
sudo sysctl -w net.ipv6.conf.ens4.accept_ra_defrtr=1
sudo sysctl -w net.ipv6.conf.all.forwarding=1'

创建多 NIC 网关实例组

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute instance-groups managed create gateway-instance-group \
    --project=$projectname \
    --base-instance-name=gateway-instance \
      --template=projects/$projectname/regions/us-central1/instanceTemplates/gateway-instance-template \
    --size=2 \
    --zone=us-central1-a

验证网关实例

确保启动脚本已正确传递，并且 v6 路由表正确无误。通过 SSH 连接到某个网关实例

在 Cloud Shell 中，运行以下命令以列出网关实例：

gcloud compute instances list \
    --project=$projectname \
    --zones=us-central1-a \
    --filter name~gateway \
    --format 'csv(name)'

记下其中一个实例名称，并在下一个命令中使用该名称通过 SSH 连接到实例。

在 Cloud Shell 中，登录其中一个网关实例

gcloud compute ssh gateway-instance-<suffix> \
    --project=$projectname \
    --zone=us-central1-a \
    --tunnel-through-iap

在网关虚拟机 shell 中，运行以下命令以检查 IPv6 转发

sudo sysctl net.ipv6.conf.all.forwarding

该命令应返回值“1”，表示 IPv6 转发处于启用状态。

验证实例上的 IPv6 路由表

ip -6 route show

示例输出，显示 ULA 和 GUA 子网路由，默认路由指向 GUA 接口。

::1 dev lo proto kernel metric 256 pref medium
2600:1900:4000:7a7f:0:1:: dev ens4 proto kernel metric 256 expires 83903sec pref medium
2600:1900:4000:7a7f::/65 via fe80::4001:c0ff:fea8:101 dev ens4 proto ra metric 1024 expires 88sec pref medium
fd20:3df:8d5c::1:0:0 dev ens5 proto kernel metric 256 expires 83904sec pref medium
fd20:3df:8d5c::/64 via fe80::4001:c0ff:fea8:1 dev ens5 proto ra metric 1024 expires 84sec pref medium
fe80::/64 dev ens5 proto kernel metric 256 pref medium
fe80::/64 dev ens4 proto kernel metric 256 pref medium
default via fe80::4001:c0ff:fea8:101 dev ens4 proto ra metric 1024 expires 88sec pref medium

退出 SSH 会话，继续完成此 Codelab。

6. 创建负载平衡器组件

在两个 VPC 中创建路由之前，我们需要在网关实例的两侧创建内部直通负载平衡器，以转发流量。

此 Codelab 中创建的负载平衡器由以下部分组成：

• 健康检查：在此 Codelab 中，我们将创建以端口 22 为目标的简单健康检查。请注意，健康检查将无法按预期部署（这需要添加防火墙规则以允许执行健康检查并在网关实例上创建特殊路由）。由于本 Codelab 侧重于 IPv6 转发，因此当所有后端都不健康时，我们将依赖于内部直通式负载平衡器的默认流量分发行为，即在万不得已时转发到所有后端。
• 后端服务：我们将为后端服务使用 TCP 协议。但是，由于负载平衡器是为路由目的而创建的，因此无论后端服务协议如何，都会转发所有协议。
• 转发规则：我们会为每个 VPC 创建一个转发规则。
• 内部 IPv6 地址：在此 Codelab 中，我们将让转发规则从子网自动分配 IPv6 地址

创建健康检查

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute health-checks create tcp tcp-hc-22 \
    --project=$projectname \
    --region=us-central1 \
    --port=22

创建后端服务

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute backend-services create bes-ilb-clientvpc \
    --project=$projectname \
    --load-balancing-scheme=internal \
    --protocol=tcp \
    --network=client-vpc \
    --region=us-central1 \
    --health-checks=tcp-hc-22 \
    --health-checks-region=us-central1

gcloud compute backend-services create bes-ilb-servervpc \
    --project=$projectname \
    --load-balancing-scheme=internal \
    --protocol=tcp \
    --network=server-vpc \
    --region=us-central1 \
    --health-checks=tcp-hc-22 \
    --health-checks-region=us-central1

将实例组添加到后端服务

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute backend-services add-backend bes-ilb-clientvpc \
    --project=$projectname \
    --region=us-central1 \
    --instance-group=gateway-instance-group \
    --instance-group-zone=us-central1-a
gcloud compute backend-services add-backend bes-ilb-servervpc \
    --project=$projectname \
    --region=us-central1 \
    --instance-group=gateway-instance-group \
    --instance-group-zone=us-central1-a

创建转发规则

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute forwarding-rules create fr-ilb-clientvpc \
    --project=$projectname \
    --region=us-central1 \
    --load-balancing-scheme=internal \
    --network=client-vpc \
    --subnet=client-subnet \
    --ip-protocol=TCP \
    --ip-version=IPV6 \
    --ports=ALL \
    --backend-service=bes-ilb-clientvpc \
    --backend-service-region=us-central1

gcloud compute forwarding-rules create fr-ilb-servervpc \
    --project=$projectname \
    --region=us-central1 \
    --load-balancing-scheme=internal \
    --network=server-vpc \
    --subnet=server-subnet \
    --ip-protocol=TCP \
    --ip-version=IPV6 \
    --ports=ALL \
    --backend-service=bes-ilb-servervpc \
    --backend-service-region=us-central1

在 Cloud Shell 中，通过发出以下命令记录这两个转发规则的 IPv6 地址：

export fraddress_client=$(gcloud compute forwarding-rules \
    describe fr-ilb-clientvpc \
    --project $projectname \
    --format="value(IPAddress)" \
    --region us-central1)

export fraddress_server=$(gcloud compute forwarding-rules \
    describe fr-ilb-servervpc \
    --project $projectname \
    --format="value(IPAddress)" \
    --region us-central1)

7. 创建并测试到负载平衡器的路线（使用负载平衡器地址）

在本部分中，您将使用负载平衡器的 IPv6 地址作为下一个跃点，将路由添加到客户端和服务器 VPC。

记下服务器地址

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute instances list \
   --project $projectname \
   --zones us-central1-a \
   --filter="name~server-instance" \
--format='value[separator=","](name,networkInterfaces[0].ipv6Address)'

这应该会输出服务器实例名称及其 IPv6 前缀。示例输出

server-instance,fd20:3df:8d5c:0:0:0:0:0

记下服务器地址，因为您稍后将在客户端实例的 curl 命令中使用它。遗憾的是，环境变量无法轻松用于存储这些信息，因为它们不会通过 SSH 会话传输。

从客户端向 ULA 服务器实例运行 curl 命令

在添加任何新路线之前，先查看行为。从客户端实例向 server-instance1 运行 curl 命令。

在 Cloud Shell 中，登录客户端实例：

gcloud compute ssh client-instance \
    --project=$projectname \
    --zone=us-central1-a \
    --tunnel-through-iap

在客户端实例中，使用 server1 实例的 ULA IPv6 地址执行 curl 命令（该命令设置了 5 秒的短超时，以避免 curl 等待时间过长）

curl -m 5.0 -g -6 'http://[ULA-ipv6-address-of-server1]:80/'

注意：请务必使用 curl 命令的 IPv6 等效命令：

curl -g -6 ‘http://[ip-address-of-server]:80/'

示例：curl -g -6 ‘ http://[fd20:987:cc5e::]:80/*'*

此 curl 命令应会超时，因为客户端 VPC 尚无指向服务器 VPC 的路由。

我们来尝试解决这个问题！现在退出 SSH 会话。

在客户端 VPC 中添加自定义路由

因为客户端 VPC 缺少指向 ULA 前缀的路由。现在，我们通过创建一个按地址指向客户端 ILB 的路由来添加它。

注意：IPv6 内部直通负载平衡器会分配 /96 地址。必须先从地址中移除 /96 掩码，然后才能将其传递给下一个命令。（下面使用了 bash 就地替换）

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute routes create client-to-server-route \
   --project=$projectname \
   --destination-range=$server_subnet \
   --network=client-vpc \
   --next-hop-ilb=${fraddress_client//\/96}

通过 SSH 返回客户端实例：

gcloud compute ssh client-instance \
    --project=$projectname \
    --zone=us-central1-a \
    --tunnel-through-iap

在客户端实例中，再次尝试 curl 到服务器实例。（该命令设置了 5 秒的短超时，以避免 curl 等待时间过长）

curl -m 5.0 -g -6 'http://[ULA-ipv6-address-of-server1]:80/'

此 curl 命令仍会超时，因为服务器 VPC 尚无通过网关实例返回客户端 VPC 的路由。

退出 SSH 会话，继续完成此 Codelab。

在服务器 VPC 中添加自定义路由

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute routes create server-to-client-route \
   --project=$projectname \
   --destination-range=$client_subnet \
   --network=server-vpc \
  --next-hop-ilb=${fraddress_server//\/96}

通过 SSH 返回客户端实例：

gcloud compute ssh client-instance \
    --project=$projectname \
    --zone=us-central1-a \
    --tunnel-through-iap

在客户端实例中，再次尝试对服务器实例执行 curl 命令。

curl -m 5.0 -g -6 'http://[ULA-ipv6-address-of-server1]:80/'

此 curl 命令现在会成功运行，这表明您已实现从客户端实例到 ULA 服务器实例的端到端可单播。目前，只有使用将 next-hop-ilb 作为下一个跃点的 IPv6 自定义路由，才能实现这种连接。

输出示例

<user id>@client-instance:~$ curl -m 5.0 -g -6 'http://[fd20:3df:8d5c:0:0:0:0:0]:80/'
<!doctype html><html><body><h1>Hello World! From Server Instance!</h1></body></html>

退出 SSH 会话，继续完成此 Codelab。

8. 创建并测试到负载平衡器的路线（使用负载平衡器名称）

或者，next-hop-ilb 也可以引用负载平衡器的名称，而不是其 IPv6 地址。在本部分中，我们将介绍执行此操作的步骤，并测试客户端和服务器之间是否仍保持连接。

删除之前的路线

我们来删除使用实例名称的自定义路由，将环境恢复到添加任何自定义路由之前的状态。

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute routes delete client-to-server-route  --quiet --project=$projectname
gcloud compute routes delete server-to-client-route  --quiet --project=$projectname

从客户端向 ULA 服务器实例运行 curl 命令

如需确认之前的路由是否已成功删除，请从客户端实例向 server-instance1 运行 curl 命令。

在 Cloud Shell 中，登录客户端实例：

gcloud compute ssh client-instance \
    --project=$projectname \
    --zone=us-central1-a \
    --tunnel-through-iap

在客户端实例中，使用 server1 实例的 ULA IPv6 地址执行 curl 命令（该命令设置了 5 秒的短超时，以避免 curl 等待时间过长）

curl -m 5.0 -g -6 'http://[ULA-ipv6-address-of-server1]:80/'

注意：请务必使用 curl 命令的 IPv6 等效命令：

curl -g -6 ‘http://[ip-address-of-server]:80/'

示例：curl -g -6 ‘ http://[fd20:987:cc5e::]:80/*'*

此 curl 命令应超时，因为客户端 VPC 不再有指向服务器 VPC 的路由。

在客户端和服务器 VPC 中添加自定义路由

我们将在客户端和服务器 VPC 中重新添加自定义路由，但在命令中使用 ILB 的名称和区域，而不是使用 ILB 的地址。

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute routes create client-to-server-route \
   --project=$projectname \
   --destination-range=$server_subnet \
   --network=client-vpc \
   --next-hop-ilb=fr-ilb-clientvpc \
   --next-hop-ilb-region=us-central1

gcloud compute routes create server-to-client-route \
   --project=$projectname \
   --destination-range=$client_subnet \
   --network=server-vpc \
   --next-hop-ilb=fr-ilb-servervpc \
   --next-hop-ilb-region=us-central1

通过 SSH 返回客户端实例：

gcloud compute ssh client-instance \
    --project=$projectname \
    --zone=us-central1-a \
    --tunnel-through-iap

在客户端实例中，再次尝试 curl 到服务器实例。（该命令设置了 5 秒的短超时，以避免 curl 等待时间过长）

curl -m 5.0 -g -6 'http://[ULA-ipv6-address-of-server1]:80/'

此 curl 命令现在会成功运行，这表明您已实现从客户端实例到 ULA 服务器实例的端到端可单播。

9. 清理

清理自定义路由

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute routes delete client-to-server-route  --quiet --project=$projectname
gcloud compute routes delete server-to-client-route  --quiet --project=$projectname

清理 LB 组件

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute forwarding-rules delete fr-ilb-clientvpc --region us-central1 --quiet --project=$projectname
gcloud compute forwarding-rules delete fr-ilb-servervpc --region us-central1 --quiet --project=$projectname

gcloud compute backend-services delete bes-ilb-clientvpc --region us-central1 --quiet --project=$projectname
gcloud compute backend-services delete bes-ilb-servervpc --region us-central1 --quiet --project=$projectname

gcloud compute health-checks delete tcp-hc-22 --region us-central1 --quiet --project=$projectname

清理实例和实例模板

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute instances delete client-instance --zone us-central1-a --quiet --project=$projectname

gcloud compute instances delete server-instance --zone us-central1-a --quiet --project=$projectname


gcloud compute instance-groups managed delete gateway-instance-group --zone us-central1-a --quiet --project=$projectname

gcloud compute instance-templates delete gateway-instance-template --region us-central1 --quiet --project=$projectname

清理子网

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks subnets delete client-subnet --region=us-central1 --quiet --project=$projectname

gcloud compute networks subnets delete server-subnet --region=us-central1 --quiet --project=$projectname

清理防火墙规则

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute firewall-rules delete allow-iap-client  --quiet --project=$projectname
gcloud compute firewall-rules delete allow-iap-server  --quiet --project=$projectname
gcloud compute firewall-rules delete allow-gateway-client  --quiet --project=$projectname
gcloud compute firewall-rules delete allow-client-server  --quiet --project=$projectname

清理 VPC

在 Cloud Shell 中，执行以下操作：

gcloud compute networks delete client-vpc --quiet --project=$projectname
gcloud compute networks delete server-vpc --quiet --project=$projectname

10. 恭喜

您已成功使用将下一个跃点设置为 next-hop-ilb 的自定义 IPv6 静态路由。您还使用这些路由验证了端到端 IPv6 通信。

后续操作

查看下列 Codelab…

• 使用 IPv6 地址从本地主机访问 Google API
• IPv4 和 IPv6 IP 地址选项
• 使用 IPv6 静态路由的下一个跃点实例、下一个跃点地址和下一个跃点网关

拓展阅读材料和视频

• Google Cloud 上的 IPv6 简介

参考文档

• 对静态路由的 IPv6 支持
• IPv6 子网