AWS NAT Gateway 与 Internet Gateway 全解析:构建高效安全的云网络

在 AWS 的 Virtual Private Cloud(VPC,虚拟私有云)中,Internet Gateway(互联网网关)NAT Gateway(网络地址转换) 是两种实现外网访问的关键组件。它们分别应用于不同的子网类型 —— 公共子网(public subnet)私有子网(private subnet),在云上网络设计中承担着核心角色。

本文将详细介绍两者的功能差异、部署方式及典型使用场景,帮助您构建一个高可用、可扩展且安全的云网络架构

什么是 Internet Gateway?

Internet Gateway 是一种托管在 AWS 上的逻辑网络组件,它使 VPC 中的实例能够通过公共 IP 地址或弹性 IP 地址(Elastic IP Address)访问互联网。每个 VPC 只能附加一个 Internet Gateway。它本身不限制带宽,流量瓶颈取决于关联的 Amazon EC2 实例类型

核心特性:
  • 可使具有 public IP address 的实例连接互联网

  • Route Table(路由表) 配合,将公共子网的出站流量引导至互联网

  • 是实现双向公网访问的前提条件

 

配置步骤示例:
  1. 创建 VPC,并附加一个 Internet Gateway

  2. 创建一个 public subnet,并在其 Route Table 中添加一条目标为 0.0.0.0/0 的路由,下一跳设为 Internet Gateway

  3. 启用子网内 EC2 实例的“自动分配公共 IP 地址”功能

✅ 此子网即为 公共子网,其内实例具备公网通信能力

 

什么是 NAT 网关(NAT Gateway)?

当子网中的实例不希望被公网直接访问,但又需要主动访问互联网(例如拉取更新、发送请求等),就需要使用 NAT(Network Address Translation)机制。

两种 NAT 实现方式:
1. NAT 实例(NAT Instance)

NAT 实例是运行在 EC2 上的自定义 NAT 服务器,您需要手动配置其安全组、路由表及关闭源/目标检查(source/destination check)。

缺点:

  • 需要自行运维和监控

  • 容易成为性能瓶颈(带宽受限于 EC2 实例类型)

2. NAT 网关(Managed NAT Gateway)

NAT Gateway 是由 AWS 托管的弹性、高可用服务,推荐用于生产环境。

NAT Gateway 优势:
  • 完全托管服务:无需维护服务器或配置防火墙

  • 高可用性:自动故障转移

  • 高带宽:最高可达 45 Gbps(视区域而定)

  • 支持弹性 IP Address:绑定公网出口

 

典型部署方式:

  • public subnet 中创建 NAT Gateway,并分配一个 Elastic IP

  • private subnet 的 Route Table 中添加 0.0.0.0/0 路由,目标设为 NAT Gateway

⚠️ NAT Gateway 只能用于出站流量。公网请求无法主动连接 NAT Gateway 后的私有实例。

 

Internet Gateway vs NAT Gateway:关键区别一览

特性 Internet Gateway NAT Gateway
连接方向 双向(入站/出站) 仅出站
适用子网 公共子网(public subnet) 私有子网(private subnet)
是否需要公共 IP 否(由 NAT 出口统一转换)
资源管理 AWS 托管 AWS 托管
可用性配置 支持全区域 需为每个可用区单独创建
安全组绑定 支持 不支持绑定安全组
使用弹性IP 可选 必须绑定一个 EIP

 

相关核心概念一览

为更好理解 NAT 和 Internet Gateway,以下概念需一并掌握:

  • Public NAT Gateway:部署在公共子网中并分配 EIP,用于私有子网出站访问

  • Private NAT Gateway:AWS 尚未原生支持(但可通过 Transit Gateway 实现类似逻辑)

  • Route Table(路由表):VPC 中的子网需通过路由表定义出口路径(例如到 Internet Gateway 或 NAT Gateway)

  • Private IP Address & Public IP Address:私有子网中使用私有 IP;如需公网访问必须配置弹性公网 IP 或使用 NAT

  • Virtual Private Gateway:用于 VPN 或 Direct Connect 连接企业数据中心与 AWS 网络

 

最佳实践与架构建议

✅ 公共子网架构:
  • 放置需要公网访问的服务(如 Web Server)

  • 配置 Internet Gateway 与公网 IP

✅ 私有子网架构:
  • 放置数据库、缓存等内网服务

  • 配置 NAT Gateway 供服务访问互联网资源

  • 搭配弹性负载均衡器(ELB)做入站访问的代理转发

 

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结语

通过合理使用 Internet Gateway 与 NAT Gateway,您可以根据业务安全策略灵活划分 VPC 中的子网访问权限,构建既安全又高效的网络架构。

掌握 AWS 网络服务的底层逻辑,不仅有助于成本优化,更为未来的系统可扩展性打下坚实基础。

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