Proxy TCP como um proxy reverso e um balanceador de carga

Um proxy do protocolo de controlo de transporte (TCP) funciona no nível TCP do modelo Open System Interconnection (OSI). O servidor proxy TCP é um proxy intermédio entre o cliente e o servidor de destino. O cliente estabelece uma ligação com o servidor proxy TCP, que por sua vez estabelece uma ligação com o servidor de destino. O servidor proxy TCP

Um proxy do protocolo de controlo de transporte (TCP) funciona no nível TCP do modelo Open System Interconnection (OSI). O servidor proxy TCP é um proxy intermédio entre o cliente e o servidor de destino. 

O cliente estabelece uma ligação com o servidor proxy TCP, que por sua vez estabelece uma ligação com o servidor de destino. O servidor proxy TCP actua como servidor e cliente para aceder a serviços que restringem as ligações com base no endereço de rede.

Algumas páginas Web só podem ser acedidas a partir de máquinas internas e o utilizador recebe uma mensagem de erro de acesso negado quando as acede a partir de outro local. No entanto, pode ver esta página a partir de um navegador Web em qualquer parte da Internet, utilizando um proxy numa das máquinas internas.

O servidor Web pensa que está a servir os dados a um cliente na máquina que executa o proxy. No entanto, o proxy encaminha os dados para fora da rede para o cliente real. 

O servidor proxy aceita ligações de vários clientes e reencaminha-as utilizando várias ligações ao servidor. O cliente ou o servidor devem ler ou escrever dados nas suas ligações e não devem bloquear o servidor proxy, recusando-lhe qualquer operação.

Modelo OSI - Uma antevisão

Os modelos OSI conceptualizam o processo de ligação em rede dos computadores. Tem sete camadas:

• Camada física
• Camada de ligação de dados
• Camada de rede
• Camada de transporte
• Camada de sessão
• Camada de apresentação
• Camada de aplicação

A camada de transporte é responsável pela transferência de dados através de uma rede. Utiliza dois protocolos diferentes, o TCP e o User Datagram Protocol (UDP). O TCP é normalmente utilizado para a transferência de dados e este protocolo orienta a forma de enviar os dados. Divide a mensagem em segmentos e depois envia-os da origem para o destino.

Ligação da tomada

Há um emissor e um recetor que transmitem pedaços de dados em circunstâncias normais. O emissor e o recetor estão a comunicar com máquinas diferentes ao mesmo tempo, pelo que o proxy estabelece uma ligação de socket entre o emissor e o recetor envolvidos numa comunicação.

O socket é uma ligação lógica entre ambos utilizando o IP e o número da porta. O proxy estabelece uma ligação de tomada no lado do emissor e do recetor. O endereço da tomada, constituído por um endereço IP e um número de porta, é único para a comunicação entre o emissor e o recetor.

O endereço único do socket garante que a transmissão de dados se efectua em paralelo e que os pacotes não colidem uns com os outros.

Implementação de um proxy na camada TCP

Um proxy TCP recebe o tráfego de entrada e abre uma tomada de saída através da qual leva o tráfego de entrada para o servidor de destino. Move dados entre o cliente e o servidor, mas não pode alterar quaisquer dados, uma vez que não os compreende.

Um proxy neste nível tem acesso ao endereço IP e ao número da porta a que o recetor tenta ligar-se no servidor backend. Se o servidor utilizar o número de porta 3306 para ouvir os pedidos, o proxy implementa-o neste nível e também ouve nesta porta. 

O proxy escuta essa porta e retransmite as mensagens para o servidor. O proxy TCP cria uma ligação através de um socket através de uma única combinação de anfitrião: porta.

A implementação de um proxy na camada de transporte é leve e rápida, uma vez que a camada é responsável apenas pela transferência de dados.

Os proxies actuam como um meio para passar mensagens para trás e para a frente e não podem ler as mensagens. Estes proxies ajudam a monitorizar a rede, a esconder a rede interna da rede pública, a colocar as ligações em fila de espera para evitar a sobrecarga do servidor e a limitar as ligações. É a melhor solução para serviços de balanceamento de carga que comunicam através de TCP, como o tráfego de bases de dados para MYSQL e Postgres.

Proxy TCP como proxy reverso

Um proxy reverso aceita um pedido de um cliente, encaminha-o para um servidor que o pode satisfazer e devolve a resposta do servidor ao cliente. Pode implementar um proxy invertido mesmo que exista apenas um servidor ou aplicação.

O proxy invertido é visto publicamente por outros utilizadores na rede. É implementado na extremidade da rede do sítio para aceitar pedidos de navegadores Web e aplicações móveis. 

A implementação de um proxy TCP como um proxy reverso tem as seguintes vantagens:

Segurança - Aumenta a segurança da rede. Os clientes maliciosos não podem aceder aos servidores backend, uma vez que estes não são visíveis para a rede exterior. Não podem aceder-lhes diretamente para explorar quaisquer vulnerabilidades.

Prevenir ataques DDOS - Os servidores backend são protegidos pelo proxy reverso para protegê-los contra a negação de serviço distribuída (DDOS).

Regulação do tráfego - Pode rejeitar o tráfego de um determinado endereço IP do cliente (lista negra) ou limitar o número de ligações do cliente.

Escalabilidade e flexibilidade - é flexível alterar a configuração do backend porque o cliente só pode ver o endereço do proxy invertido. Para equilibrar a carga no servidor, pode aumentar ou diminuir o número de servidores para corresponder à alteração do volume de tráfego.

Aceleração Web - Reduz o tempo necessário para gerar uma resposta para o cliente que a solicita. 

Compressão - o proxy TCP responde antes de retornar ao cliente, reduzindo a quantidade de largura de banda necessária para transmitir os dados pela rede.

Encriptação - O tráfego entre o cliente e o servidor na rede requer encriptação. O processo de encriptação representa uma sobrecarga para o cliente e para o servidor, uma vez que é computacionalmente exaustivo. O proxy invertido efectua a encriptação e a desencriptação, libertando assim os servidores backend para se dedicarem apenas a servir os clientes.

Cache - O proxy invertido armazena uma cópia do pedido no seu sistema local antes de o servir ao cliente. O proxy inverso serve o pedido a partir da cache em vez de o reencaminhar para o servidor e ir buscar o mesmo pedido quando o cliente o solicita novamente. 

Proxy TCP como balanceador de carga

Um equilibrador de carga é um proxy que gere o tráfego quando existem vários servidores. Permite que o servidor funcione de forma eficiente e dimensiona o servidor quando o tráfego é elevado. O balanceador de carga distribui o tráfego entre os servidores e encaminha as ligações originais diretamente dos clientes para um servidor backend saudável, sem interrupções.

O proxy TCP utiliza o retorno direto do servidor para levar as respostas dos servidores backend saudáveis para os clientes diretamente e não para os balanceadores de carga. O servidor backend termina o tráfego SSL (secure socket layer) e não o balanceador de carga. 

Afinidade de sessão

O tráfego TCP entre o cliente e o servidor suporta a afinidade de sessão. A afinidade de sessão é quando o cliente pode enviar pedidos para o mesmo servidor backend, desde que este seja saudável e capaz. 

Monitorizar servidores

O proxy TCP efectua verificações de saúde do servidor backend, monitorizando periodicamente a sua prontidão. Quando o servidor backend não consegue lidar com o tráfego, é um nó não saudável, e o servidor redirecciona o tráfego para outros servidores backend saudáveis.

O proxy TCP apresenta as seguintes características quando actua como um equilibrador de carga:

Comportamento assíncrono - O proxy TCP tem um comportamento assíncrono, o que significa que se um cliente deixar subitamente de ler a partir do socket para o proxy, os outros clientes não devem notar quaisquer interrupções de serviço através do proxy.

Suporte de outros protocolos - O proxy TCP suporta HTTP e também outros protocolos da camada de aplicação, como FTP.

Atuar como proxy inverso - Um utilizador pode utilizar um proxy TCP como proxy inverso com base na localização da implementação. No lado do servidor, regula o tráfego do cliente para o utilizador. 

Opção de escala de janela

A janela de receção TCP é a quantidade de dados que um recetor pode tratar, em bytes, que pode armazenar em buffer durante uma ligação. O recetor deve atualizar o tamanho da sua janela antes de iniciar a comunicação e aguardar o aviso de receção. 

O remetente envia dados com base no tamanho da janela. O design da pilha TCP/IP do Windows ajusta-se à alteração do tamanho dos dados e utiliza um tamanho de janela maior. Cada vez que o remetente transmite, ele usa um tamanho de janela maior do que o usado na transmissão anterior.

O tamanho da janela não é fixo porque pode ser redimensionado ajustando o tamanho máximo do segmento (MSS). O cliente e o servidor negoceiam o MSS durante a configuração da ligação. Ajustar a janela de receção para incrementos do MSS aumenta a percentagem de segmentos TCP de tamanho completo utilizados durante as transmissões de dados em massa.

A dimensão da janela de receção é determinada da seguinte forma:

O cliente envia o primeiro pedido de ligação ao servidor, anunciando um tamanho de janela de receção de 16K (16.384 bytes). Quando a ligação é estabelecida, o cliente ajusta o tamanho da janela de receção com base no MSS. O tamanho da janela é ajustado para quatro vezes o MSS, até um tamanho máximo de 64 K, exceto se for utilizada a opção de escalonamento da janela.

Perguntas mais frequentes

1. Qual é a diferença entre um proxy reverso e um proxy de balanceamento de carga?

2. Diferença entre um proxy HTTP e um proxy TCP.

Considerações finais

Um proxy TCP actua como um proxy inverso e também como um equilibrador de carga. Ambos os tipos de aplicações residem entre clientes e servidores, aceitando pedidos dos primeiros e entregando respostas dos segundos.

Por vezes, o proxy invertido e o equilibrador de carga podem parecer a mesma coisa e gerar confusão. Explorar quando e por que razão pode implantá-los num sítio Web ajudá-lo-á a compreendê-lo.

A recolha de dados é uma tarefa imensa e é importante para uma empresa estabelecida ou para uma empresa em fase de arranque. É um processo que requer tendências de mercado, análise da concorrência e preferências dos clientes para a tomada de decisões. 

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