nmk

Лабораторна робота №3 (2 години)

Тема: Налаштування хмарної мережевої інфраструктури.

Створення та конфігурація Virtual Cloud Network (VCN) в Oracle Cloud або Virtual Private Cloud (VPC) в AWS; налаштування підмереж, таблиць маршрутизації та Internet Gateway; конфігурація груп безпеки та мережевих ACL; тестування зв’язності між ресурсами.

Мета: Набути практичні навички створення ізольованої хмарної мережі, налаштування підмереж і правил безпеки, а також тестування мережевої зв’язності між хмарними ресурсами.

Технологічний стек:

Oracle Cloud Free Tier (рекомендується) — повністю безкоштовно, без списання коштів; VCN є прямим аналогом AWS VPC
Альтернатива 1 — AWS Free Tier (потрібна банківська картка): VPC, EC2 t2.micro (750 год/міс безкоштовно 12 місяців)
Альтернатива 2 — LocalStack Community (без картки, локально): симулює AWS API на вашому ПК через Docker

Варіант А. Oracle Cloud Free Tier (рекомендований)

Реєстрація (якщо ще не зроблено)

Зайдіть на https://www.oracle.com/cloud/free/
Натисніть Start for free → заповніть форму будь-якою email-адресою (Gmail підходить)
Введіть дані картки — кошти не знімаються, картка потрібна лише для верифікації особистості
Оберіть Home Region (наприклад, Germany Central або UK South)
Після підтвердження email отримаєте доступ до консолі

Always Free ресурси Oracle Cloud: 2 AMD Compute VM (1 OCPU, 1 GB RAM кожна), 200 GB Block Volume, 1 VCN з необмеженою кількістю підмереж — назавжди, без обмеження 12 місяців.

Завдання

Створити Virtual Cloud Network (VCN) з адресним простором 10.0.0.0/16
Створити дві підмережі: публічну (10.0.1.0/24) та приватну (10.0.2.0/24)
Налаштувати Internet Gateway та таблицю маршрутизації для публічної підмережі
Створити Security List з правилами для SSH (порт 22) та HTTP (порт 80)
Запустити дві VM у різних підмережах і перевірити зв’язність між ними
Задокументувати архітектуру мережі у вигляді схеми або таблиці

Хід виконання роботи

Крок 1. Вхід до Oracle Cloud Console

Відкрийте https://cloud.oracle.com та увійдіть до акаунту
У верхньому меню переконайтесь, що обрано правильний Region (той, що обрали при реєстрації)
У головному меню (☰) → Networking → Virtual Cloud Networks

Крок 2. Створення VCN

Натисніть Create VCN
Заповніть поля:
- Name: lab03-vcn
- IPv4 CIDR Block: 10.0.0.0/16
- DNS Resolution: увімкнено
Натисніть Create VCN

Після створення ви побачите деталі VCN. Запишіть OCID VCN — він знадобиться пізніше.

Крок 3. Створення Internet Gateway

У деталях VCN → ліве меню Internet Gateways → Create Internet Gateway
Name: lab03-igw
Натисніть Create Internet Gateway

Крок 4. Налаштування таблиці маршрутизації для публічної підмережі

У деталях VCN → Route Tables → Create Route Table
Name: lab03-public-rt
Додайте правило маршрутизації:
- Destination CIDR: 0.0.0.0/0
- Target Type: Internet Gateway
- Target: lab03-igw
Натисніть Create

Крок 5. Налаштування Security List

У деталях VCN → Security Lists → Create Security List
Name: lab03-public-sl

Додайте Ingress Rules (вхідні правила):

Stateless	Protocol	Source CIDR	Port	Призначення
No	TCP	`0.0.0.0/0`	22	SSH
No	TCP	`0.0.0.0/0`	80	HTTP
No	ICMP	`0.0.0.0/0`	Type 3, Code 4	MTU discovery
No	ICMP	`10.0.0.0/16`	Type 8	Ping у межах VCN

Egress Rules (вихідні): залишіть дефолтне правило 0.0.0.0/0 All Traffic

Крок 6. Створення публічної підмережі

У деталях VCN → Subnets → Create Subnet
Заповніть:
- Name: lab03-public-subnet
- Subnet Type: Regional
- IPv4 CIDR Block: 10.0.1.0/24
- Route Table: lab03-public-rt
- Security List: lab03-public-sl
Натисніть Create Subnet

Крок 7. Створення приватної підмережі

Create Subnet ще раз:
- Name: lab03-private-subnet
- IPv4 CIDR Block: 10.0.2.0/24
- Route Table: Default Route Table (без Internet Gateway)
- Security List: Default Security List
Натисніть Create Subnet

Крок 8. Запуск VM у публічній підмережі

☰ → Compute → Instances → Create Instance
Налаштування:
- Name: vm-public
- Image: Oracle Linux 8 або Ubuntu 22.04 (Always Free eligible)
- Shape: VM.Standard.E2.1.Micro (Always Free)
- Networking: оберіть lab03-vcn → lab03-public-subnet
- Public IP address: Assign automatically
Add SSH keys: завантажте або вставте свій публічний SSH-ключ (~/.ssh/id_rsa.pub)
Натисніть Create

Крок 9. Запуск VM у приватній підмережі

Аналогічно створіть другий екземпляр:
- Name: vm-private
- Networking: lab03-vcn → lab03-private-subnet
- Public IP address: Do not assign

Крок 10. Тестування зв’язності

Підключення до public VM через SSH:

ssh -i ~/.ssh/id_rsa opc@<PUBLIC_IP_vm-public>

Тест зв’язності між VM (з public до private):

# На vm-public — перевірити ping до private VM
ping 10.0.2.x   # IP вашої приватної VM

# Перевірити маршрути
ip route show

# Спробувати SSH до приватної VM через публічну (jump host)
ssh -J opc@<PUBLIC_IP> opc@<PRIVATE_IP>

Перевірка Security List (що SSH із зовні приходить):

# З вашого ПК перевірити доступність порту 22
nc -zv <PUBLIC_IP> 22
nc -zv <PUBLIC_IP> 80   # має бути closed, бо HTTP-сервер не запущений

Крок 11. Перегляд мережевої топології

В Oracle Cloud Console:

☰ → Networking → Virtual Cloud Networks → lab03-vcn → вкладка Topology
Зробіть скриншот топології мережі для звіту

Варіант Б. LocalStack (без облікового запису у хмарі)

Якщо немає можливості зареєструватись у хмарі — можна симулювати AWS VPC локально.

Встановлення та Налаштування

# Потрібен Docker Desktop (https://www.docker.com/products/docker-desktop)
# Встановлюємо пакети LocalStack, awscli та обгортку awslocal (з прапорцем --user для уникнення помилок прав доступу)
pip install --user awscli localstack awscli-local

# Запуск LocalStack у Docker
docker run --rm -d \
  -p 4566:4566 \
  -e SERVICES=ec2,route53 \
  --name localstack \
  localstack/localstack

Важливо для Windows (PowerShell): Якщо після встановлення команди aws або awslocal не розпізнаються, переконайтеся, що шлях до скриптів Python додано у змінні середовища PATH.

Щоб додати шлях у PATH, виконайте цю команду (але зверніть увагу: замініть teach на ім’я вашого користувача Windows, а Python311 на вашу версію Python, якщо вона відрізняється):
[Environment]::SetEnvironmentVariable("Path", $env:Path + ";C:\Users\teach\AppData\Roaming\Python\Python311\Scripts", "User"); $env:Path += ";C:\Users\teach\AppData\Roaming\Python\Python311\Scripts"

Далі необхідно налаштувати фіктивні облікові дані, оскільки AWS CLI вимагає їх наявності:

aws configure
# Введіть наступні значення, коли інструмент попросить:
# AWS Access Key ID: test
# AWS Secret Access Key: test
# Default region name: us-east-1
# Default output format: json

Робота з симульованим VPC

Використовуйте команду awslocal замість aws. Вона автоматично перенаправлятиме запити до локального LocalStack-контейнера.

# Створити VPC
awslocal ec2 create-vpc --cidr-block 10.0.0.0/16

# Створити підмережу (змініть <VPC_ID> на отриманий вище)
awslocal ec2 create-subnet --vpc-id <VPC_ID> --cidr-block 10.0.1.0/24

# Створити Internet Gateway
awslocal ec2 create-internet-gateway

# Прикріпити IGW до VPC (змініть на свої <VPC_ID> та <IGW_ID>)
awslocal ec2 attach-internet-gateway --vpc-id <VPC_ID> --internet-gateway-id <IGW_ID>

# Переглянути стан VPC та підмереж
awslocal ec2 describe-vpcs
awslocal ec2 describe-subnets

Практичне значення локальної симуляції

Як це використовується на практиці у розробці?

Створення подібної віртуальної мережі локально має величезне значення для сучасних інженерів (DevOps та Backend):

Безпечне тестування мікросервісів: Ви можете запустити свої сервіси так, як вони б працювали в хмарі. Наприклад, розмістити базу даних у “приватній підмережі” (без доступу до інтернету), а веб-сервер — у “публічній”. LocalStack дозволить перевірити, чи дійсно веб-сервер має до неї доступ, а комп’ютери ззовні — ні.
Інтеграційні тести (CI/CD): В автоматичних конвеєрах (наприклад, GitHub Actions чи GitLab CI) розробники часто піднімають тимчасовий контейнер LocalStack, створюють у ньому VPC, бази S3, черги SQS, запускають тести свого коду, а потім знищують контейнер. Це абсолютно безкоштовно і працює миттєво.
Навчання роботі з інфраструктурою: Для вивчення інструментів оркестрації (наприклад, Terraform, Ansible чи AWS CDK) не обов’язково купувати хмарний акаунт і боятися зламати інфраструктуру або отримати величезний рахунок за ресурси. Більшість хмарних архітектур наразі можуть бути повністю написані в коді та вживу протестовані саме через такий локальний інструмент.

Демонстрація: Запуск EC2-інстансу у нашій створеній підмережі

Для перевірки роботи нашої мережі, ми можемо створити віртуальний сервер (EC2) та помістити його в конкретну створену нами підмережу:

# 1. Знаходимо ID нашої підмережі (SubnetId) з попереднього виводу (наприклад: subnet-fdb77180834222214)

# 2. Запускаємо віртуальну машину (t2.micro) всередині нашої підмережі
awslocal ec2 run-instances --image-id ami-000001 --count 1 --instance-type t2.micro --subnet-id <ВАШ_SUBNET_ID>

Очікувана відповідь від LocalStack (фрагмент):
```json
...
"InstanceId": "i-a4064262069363936",
"ImageId": "ami-000001",
"State": {
    "Code": 0,
    "Name": "pending"
},
...
"SubnetId": "subnet-fdb77180834222214",
"VpcId": "vpc-523f98001c2638213",
"PrivateIpAddress": "10.0.1.4"
...

Що означає ця відповідь:

InstanceId — ідентифікатор нашого нового віртуального сервера.
State (pending) — статус сервера: він щойно почав запускатися і буде доступний за кілька секунд.
VpcId та SubnetId — LocalStack розмістив сервер рівно у тій мережі та підмережі, яку ми створили раніше.
PrivateIpAddress (10.0.1.4) — локальний DHCP-сервер у нашій VPC автоматично видав віртуальній машині вільну приватну IP-адресу з діапазону 10.0.1.0/24.

3. Перевіряємо, що сервер запустився і отримав IP-адресу з нашого діапазону (10.0.1.X)

awslocal ec2 describe-instances

### Приклад: Налаштування доступу до Інтернету для нашої підмережі (Public Subnet)

У попередніх кроках ми створили `VPC`, Підмережу (`Subnet`) та Інтернет-шлюз (`Internet Gateway`). Але зараз наша підмережа "приватна" — з неї немає виходу в Інтернет.

Щоб зробити підмережу "публічною" (наприклад, щоб наш створений EC2-сервер міг завантажувати оновлення), нам потрібно налаштувати **Таблицю маршрутизації (Route Table)**. Це типова задача для хмарного інженера:

```bash
# 1. Створюємо нову таблицю маршрутизації для нашої VPC
awslocal ec2 create-route-table --vpc-id <ВАШ_VPC_ID>

# З відповіді копіюємо RouteTableId (наприклад: rtb-0123456789abcdef0)

# 2. Додаємо маршрут, який направляє весь невідомий трафік (0.0.0.0/0) до Інтернет-шлюзу (який ми створили раніше)
awslocal ec2 create-route \
    --route-table-id <ВАШ_ROUTE_TABLE_ID> \
    --destination-cidr-block 0.0.0.0/0 \
    --gateway-id <ВАШ_IGW_ID>

# Зверніть увагу: для Windows (PowerShell) запишіть команду вище в один рядок:
# awslocal ec2 create-route --route-table-id <ВАШ_ROUTE_TABLE_ID> --destination-cidr-block 0.0.0.0/0 --gateway-id <ВАШ_IGW_ID>

# 3. Прив'язуємо цю таблицю маршрутизації до нашої підмережі
awslocal ec2 associate-route-table \
    --route-table-id <ВАШ_ROUTE_TABLE_ID> \
    --subnet-id <ВАШ_SUBNET_ID>

# Для Windows (PowerShell):
# awslocal ec2 associate-route-table --route-table-id <ВАШ_ROUTE_TABLE_ID> --subnet-id <ВАШ_SUBNET_ID>

Цей конкретний приклад показує, як за допомогою декількох команд ми будуємо складну мережеву топологію: ми щойно перетворили ізольовану частину мережі на публічну зону (DMZ), куди тепер можна безпечно виставляти веб-сервери, залишаючи бази даних в інших (приватних) підмережах цієї ж VPC.

Контрольні запитання

Що таке Virtual Private Cloud (VPC/VCN)? Чим він відрізняється від звичайної мережі?
Поясніть різницю між публічною та приватною підмережею у хмарній мережі.
Для чого потрібен Internet Gateway? Що відбудеться, якщо його видалити з публічної підмережі?
Що таке Security List (Oracle) або Security Group (AWS)? Чим вони відрізняються від мережевих ACL?
Поясніть маршрут 0.0.0.0/0 у таблиці маршрутизації. Що він означає?
Чому приватна VM не має публічного IP? Як до неї можна отримати доступ?
Що таке CIDR-нотація? Скільки хостів можна розмістити у підмережі /24?

Вимоги до звіту

Скриншот топології мережі (Oracle Cloud → Topology або AWS → VPC Topology)
Скриншот таблиці підмереж (IP-адреси, CIDR, тип — публічна/приватна)
Виведення команди ip route show з vm-public
Скриншот успішного ping між vm-public та vm-private
Відповіді на контрольні запитання у файлі lab03.md
Посилання на GitHub-репозиторій або файл з матеріалами — надіслати в Classroom