Что такое обратные прокси: как они работают, кому и зачем нужны

В этой статье мы разберем все, что нужно знать об обратных прокси-серверах: как они функционируют, их преимущества, и проблемы, о которых следует знать пользователям. Но прежде чем мы продолжим, давайте кратко рассмотрим основы обратных прокси.

Что такое обратные прокси

Обратный прокси-сервер — это сервер, который существует между веб-сервером и клиентами, перехватывает запросы на подключение от клиентов и отправляет их на предполагаемый внутренний сервер. Независимо от того, размещено ли веб-приложение на одном или нескольких внутренних веб-серверах, прокси-сервер можно использовать для маршрутизации входящего трафика. 

Он может выполнять следующие операции: 

• балансировать нагрузку;
• кэшировать и фильтровать входящие данные, тем самым повышая безопасность веб-приложений и производительность веб-сайта. Например, когда клиент запрашивает доступ к веб-сайту, обратный прокси-сервер может решить, на какой сервер перенаправить запрос, в зависимости от его типа и конфигурации инициированного запроса.

Таким образом, обратные прокси снижают нагрузку, ускоряют работу и обеспечивают повышенный уровень безопасности в сети. 

Чем обратный прокси отличается от других типов?

Наиболее распространенными типами являются прямые и обратные прокси. Они различаются главным образом по своим целям и аудитории, которую они обслуживают. Давайте посмотрим, насколько они разные.

Основные различия между прямыми и обратными прокси

Прямые прокси

Действуют от имени клиента, получая запросы от пользователей и направляя их в открытый мир Интернета. Основная задача — обеспечить анонимность, фильтрацию контента и блокировку уклонений. Например, он скрывает ваш IP-адрес, что позволяет пользователям в одной стране иметь доступ к контенту, то есть телешоу, недоступным в этой стране.

Обратные прокси

Обратный прокси — промежуточный сервер, который принимает запросы клиентов, пытающихся получить доступ к доменам сайта, а затем пересылает их на бэкэнд. Его основные функции: балансировка нагрузки, шифрование SSL, кэширование контента и блокировка просмотра пользователями информации о сервере. 

Обратные прокси-серверы не позволяют пользователям просматривать внутренние веб-серверы сайта, тем самым повышая безопасность.

Зачем использовать обратный прокси, а не прямой?

Обратный прокси-сервер используется в основном для обеспечения безопасности и повышения производительности веб-приложений и веб-сайтов. Он действует как шлюз между клиентами и внутренними серверами, где исходные IP-адреса серверов скрыты, чтобы предотвратить попадание к ним каких-либо угроз во время обработки трафика и шифрования и дешифрования SSL. Обратные прокси повышают производительность и доступность сайта за счет кэширования ответов и оптимизации трафика. Прямой прокси-сервер здесь не будет работать просто потому, что его обычное использование — сокрытие IP-адреса клиента.

Как работает обратный прокси

Обратный прокси-сервер работает, выполняя три важные функции:

• Отправка запроса: пользователь что-то запрашивает — например, хочет перейти на определенную веб-страницу или использовать приложение. Однако вместо того, чтобы идти прямо на внутренний сервер, этот запрос отправляется на обратный прокси-сервер. 
• Обработка: Обратный прокси-сервер рассматривает этот запрос и определяет, какой внутренний сервер лучше всего сможет ответить. Иногда он может изменять запрос, добавляя такие вещи, как данные аутентификации или шифрования, прежде чем посылать его на целевой сервер.
• Доставка ответа: как только запрос обрабатывается внутренним сервером, он получает ответ от внутреннего сервера и пересылает его пользователю, не раскрывая детали внутреннего сервера.

По сути, обратный прокси-сервер служит посредником между пользователями и внутренними серверами и обеспечивает эффективность, безопасность и масштабируемость.

Преимущества наличия обратного прокси

1. Улучшенная безопасность

Обратный прокси-сервер может выполнять несколько важных ролей безопасности, в том числе:

• Скрывает внутренние серверы: он скрывает внутренние серверы, «размывая» их IP-адреса и делая их более защищенным от злоумышленников.
• Защита от DDoS: эта усовершенствованная система способна обнаруживать и отражать атаки распределенного отказа в обслуживании (DDoS), устраняя подозрительный трафик еще до того, как он попадет на серверы. Это защищает веб-приложения или сайты в Интернете, даже когда злоумышленники пытаются перегрузить их потоком фальшивого трафика.
• Брандмауэр веб-приложений (WAF). В большинство обратных прокси-серверов встроены WAF, что может стать полезным для перехвата вредоносных запросов на подключение и защиты от атак, таких как SQL-инъекция и межсайтовый скриптинг (XSS).

2. Балансировка нагрузки и управление трафиком

Такие прокси эффективно разделяют входящий трафик между несколькими серверами, чтобы избежать перегрузки одного из них и обеспечить бесперебойную работу. Он также поддерживает лучшее управление аварийным переключением путем маршрутизации трафика на работающие серверы в случае сбоя одного из них, таким образом обеспечивает самую высокую скорость доступа. 

3. Упрощение масштабирования 

Это вытекает из предыдущего пункта. Так как потоки трафика равномерно распределяются, можно отключать или подключать новые сервера не затрагивая пользователей или их запросы.

4. Кэширование контента и повышение производительности

Обратные прокси-серверы повышают производительность за счет кэширования часто используемого контента, такого как веб-страницы и изображения, что позволяет быстрее реагировать и снижать нагрузку на сервер. Размещение кэшированного контента рядом с пользователями значительно снижает задержку, тем самым сокращая время отображения контента пользователям, поскольку страница загружается быстрее. Такое разумное использование кэширования еще больше оптимизирует пропускную способность, поскольку определенный контент можно доставлять непосредственно из кэша, не загружая его постоянно.

5. Конфиденциальность и анонимность данных

Данные серверов всегда скрыты, тем самым предотвращается немедленные атаки. Обратные прокси облегчают соблюдение требований, маршрутизируя трафик и скрывая конфиденциальные данные от конечных пользователей, которые в худшем случае могут оказаться злоумышленниками.

Варианты использования обратного прокси

Ниже приведены некоторые типичные способы использования обратных прокси:

1. Защита неуправляемых устройств
   Конечные пользователи используют неуправляемые или персональные устройства для доступа к ресурсам компании, создавая тем самым угрозы безопасности. Безопасность можно обеспечить путем фильтрации и обработки запросов от этих неуправляемых устройств до того, как они получат доступ к внутренним системам через обратный прокси-сервер. Например, его можно настроить так, чтобы разрешить безопасный доступ к конфиденциальным приложениям только для тех устройств, которые соответствуют конкретным требованиям безопасности, пример условия — фильтровать все устройства с устаревшим ПО.
2. Защита данных компании
   Обратные прокси-серверы позволяют ввести дополнительный уровень защиты через шифрование к сообщений и скрывая IP-адреса внутренних серверов от возможного раскрытия. Например, корпоративный бизнес может реализовать обратный прокси-сервер для защиты транзакционных данных клиента с возможностью управления шифрованием и сокрытием сведений о сервере. Добраться до клиентских данных становится в несколько раз сложнее. 
3. Обнаружение и предотвращение угроз еще на этапе обращения к прокси-серверу
   Безопасность — это просто защита и предотвращение вредоносного трафика на внутренние серверы. Используя барьер, обратный прокси-сервер проверяет входящие запросы (заголовки HTTP), выявляя любые признаки вредоносного поведения и фильтруя известные атаки, такие как DDoS, вредоносное ПО и несанкционированные запросы.
4. Успешная балансировка нагрузки
   Компаниям необходимо эффективно управлять высоким уровнем трафика и поддерживать работу серверов даже в периоды пиковой нагрузки. Например, Netflix и другие потоковые и стриминговые платформы используют обратные прокси-серверы для распределения трафика между различными центрами обработки данных, чтобы обеспечить непрерывную потоковую передачу видео миллионам пользователей по всему миру.

Проблемы, с которыми сталкиваются пользователи обратных прокси

Хотя обратные прокси-серверы предлагают ряд преимуществ, они также создают некоторые проблемы, которые организациям необходимо преодолеть, чтобы обеспечить бесперебойное функционирование. 

Вот некоторые из них:

1. Сложная настройка

Настройка — это сложная координация работы с внутренними серверами, балансировщиками нагрузки и уровнями безопасности. Неправильная конфигурация приводит к простоям или потере маршрутизации запросов. 

Интеграция с другими системами (например, сертификатами SSL или DNS) также может быть затруднительной. Для решения этих задач необходимы технические знания, а компаний, которые ими обладают, не так уж и много. Необходимо нанимать сторонних людей, а это дорого. Для небольших брендов поддержка прокси становится неподъемной с точки зрения финансов.

Как обойти проблему : 

• Используйте программное обеспечение с понятными пользовательскими интерфейсами, например Nginx, и качественную документацию.
• Автоматизируйте настройку с помощью сценариев или инструментов управления конфигурацией, таких как Ansible. 
• Регулярно тестируйте и проверяйте конфигурации в промежуточной среде перед развертыванием.

2. Возможные задержки в работе

Использование обратных прокси добавляет дополнительный шаг в сети, что может привести к задержке ответов. Например, неэффективная балансировка нагрузки или кэширование могут быть причиной задержки. Физическое расположение между прокси-сервером и пользователями также может создавать задержки, что в конечном итоге влияет на качество работы конечных пользователей.

Возможные решения проблемы:

• Использовать кэширования контента для устранения вызовов внутреннего сервера и устранения задержек.
• Используйте интеграцию CDN (сетей доставки контента), чтобы предоставлять кэшированный контент поблизости от пользователей, сокращая задержку. 
• Выделенное прокси-оборудование и высокопроизводительное программное обеспечение (например, Envoy, Traefik).

3. Неправильные настройки безопасности

Использование плохо настроенных обратный прокси-серверов может плохо сказываться на безопасности: в настройках серверы могут остаться открытыми, а не защитить их. Например, необновленное программное обеспечение обратного прокси-сервера может создать поверхность для атаки.

Как обойти проблему:

• Постоянно обновляйте программное обеспечение, чтобы устранить любые лазейки.
• Внедрите средства контроля безопасности, такие как брандмауэры веб-приложений (WAF) и надежные средства контроля доступа.
• Проводите регулярные проверки конфигураций, чтобы избежать непреднамеренного раскрытия информации.

4. Слабость в объединении точек входа

Если обратный прокси-сервер выходит из строя, все обслуживаемые им внутренние серверы также будут отдавать 500-е ответы. Отсутствие избыточности (использование одного сервера) может привести к простою, а перегруженные обратные прокси-серверы могут вызвать сбои, делая их неподходящими для клиентов.

Чтобы избежать этих рисков, выполните следующие действия:

• Используйте настройку высокой доступности (HA) с возможностями отказоустойчивости
• Используйте балансировку нагрузки между несколькими прокси-серверами.
• Используйте инструменты мониторинга производительности, такие как Prometheus или Grafana, для обнаружения проблем и их устранения до возникновения неполадки.

Ответы на часто задаваемые вопросы

1. Как обратный прокси защищает от DDoS-атак?

Обратный прокси — это очень мощный щит от DDoS-атак, устраняющий вредоносный трафик еще до того, как он достигнет внутренних серверов. Он эффективно ограничивает скорость запросов и защищает серверы от перегрузки, выявляет и блокирует подозрительные шаблоны трафика.

2. Может ли обратный прокси-сервер балансировать нагрузку на более чем один внутренний сервер?

Да, он может балансировать нагрузку сразу на несколько внутренних серверов. Обычно он используется для балансировки нагрузки, когда прокси-сервер распределяет запросы между серверами для повышения производительности, не перегружая ни один из них. Кроме того, есть возможность настроить их для балансировки трафика на основе скорости отклика, а также доступности любого сервера в определенный момент времени.

Однако будьте осторожны, такое распределение может быть опасным. Когда один прокси сервер распределяет нагрузку на несколько внутренних серверов, остается вероятность прекращения работы прокси и, как следствие, неисправностей на внутренних серверах: так как запрос пользователя просто до них не доходит.

3. В чем же тогда разница между обратным прокси и VPN?

Обратный прокси-сервер обеспечивает защиту сервера, экранируя входящие клиентские запросы и безопасно передавая их на внутренние серверы. VPN защищает пользователей, шифруя их интернет-трафик и скрывая их IP-адреса, тем самым защищая конфиденциальность во время просмотра веб-страниц. Эти два инструмента разработаны с целью предоставления различных функций безопасности, так как один защищает серверы, а другой отдает приоритет конфиденциальности пользователя, обеспечивая защищенное соединение.