网测科技_静态VXLAN测试案例

一、VXLAN概述

RFC7348定义了VLAN扩展方案VXLAN（Virtual eXtensible Local Area Network，虚拟扩展局域网）。VXLAN采用MAC in UDP（User Datagram Protocol）封装方式，是NVO3（Network Virtualization over Layer 3）中的一种网络虚拟化技术。

1.1 VXLAN网络架构及相关概念

通过VXLAN技术可以实现在已有三层网络上构建虚拟二层网络，实现主机之间的二层互通。VXLAN网络内互访如图1所示。

不同BD之间的主机不能直接进行二层通信，需要通过VXLAN三层网关实现主机的三层通信。VXLAN网络间互访网络架构如图所示。

VXLAN传输中涉及的相关概念
网络标识VNI（VXLAN Network Identifier）
类似于传统网络中的VLAN ID，用于区分VXLAN段，不同VXLAN段的租户不能直接进行二层通信。一个租户可以有一个或多个VNI，VNI由24比特组成，支持多达16M的租户。

广播域BD（Bridge Domain）
类似传统网络中采用VLAN划分广播域方法，在VXLAN网络中通过BD划分广播域。
在VXLAN网络中，将VNI以1:1方式映射到广播域BD，一个BD就表示着一个广播域，同一个BD内的主机就可以进行二层互通。

VXLAN隧道端点VTEP（VXLAN Tunnel Endpoints）
VTEP可以对VXLAN报文进行封装和解封装。
VXLAN报文中源IP地址为源端VTEP的IP地址，目的IP地址为目的端VTEP的IP地址。一对VTEP地址就对应着一条VXLAN隧道。在源端封装报文后通过隧道向目的端VTEP发送封装报文，目的端VTEP对接收到的封装报文进行解封装。

虚拟接入点VAP（Virtual Access Point）
VXLAN业务接入点，可以基于VLAN或报文流封装类型接入业务：
◾基于VLAN接入业务：在VTEP上建立VLAN与BD的一对一或多对一的映射。这样，当VTEP收到业务侧报文后，根据VLAN与BD的映射关系，实现报文在BD内进行转发。
◾基于报文流封装类型接入业务：在VTEP连接下行业务的物理接口上创建二层子接口，并配置不同的流封装类型，使得不同的接口接入不同的数据报文。同时，将二层子接口与BD进行一一映射。这样业务侧报文到达VTEP后，即会进入指定的二层子接口。即根据二层子接口与BD的映射关系，实现报文在BD内进行转发。

网络虚拟边缘NVE（Network Virtualization Edge）
NVE是实现网络虚拟化功能的网络实体。报文经过NVE封装转换后，NVE间就可基于三层基础网络建立二层虚拟化网络，图中的路由器设备即为NVE。

二层网关
类似传统网络的二层接入设备，在VXLAN网络中通过二层网关解决租户接入VXLAN虚拟网络，也可用于同一VXLAN虚拟网络的子网通信。

三层网关
类似传统网络中不同VLAN的用户间不能直接进行二层互访，不同VNI之间的VXLAN及VXLAN和非VXLAN之间也不能直接相互通信。为了使VXLAN之间，以及VXLAN和非VXLAN之间能够进行通信，引入了VXLAN三层网关的概念。
三层网关用于VXLAN虚拟网络的跨子网通信以及外部网络的访问。

VBDIF接口
类似于传统网络中采用VLANIF解决不同广播域互通的方法，在VXLAN中引入了VBDIF的概念。
VBDIF接口在VXLAN三层网关上配置，是基于BD创建的三层逻辑接口。通过VBDIF接口配置IP地址可实现不同网段的VXLAN间，及VXLAN和非VXLAN的通信，也可实现二层网络接入三层网络。

1.2 VXLAN报文封装格式

原始报文在封装过程中先被添加一个VXLAN帧头，再被封装在UDP报头中，并使用承载网络的IP、MAC地址作为外层头进行封装。

VXLAN报文格式说明

1.3 VXLAN转发原理

1.3.1报文识别

在VXLAN网络中，将VNI以1:1方式映射到广播域BD。当报文到达VTEP后，VTEP只要能够识别出报文所属的BD，就能够选择正确的VXLAN隧道进行转发。VTEP有两种方式识别报文所属的VXLAN。

基于VLAN识别报文所属的VXLAN
基于网络规划，在VTEP上建立VLAN与BD的一对一或多对一的映射。这样，当VTEP收到业务侧报文后，根据VLAN与BD以及BD与VNI的对应关系即能够选择相应的VXLAN隧道进行转发。

基于报文流封装类型识别报文所属的VXLAN
报文的流封装类型可概括地分为携带指定VLAN Tag与不携带VLAN Tag两种。基于此，在VTEP连接下行业务的物理接口上创建二层子接口，并配置二层子接口对报文的不同处理方式，同时将二层子接口与BD进行一一映射。这样业务侧报文到达VTEP后，即会进入指定的二层子接口。VTEP即能够根据二层子接口与BD的映射关系，以及BD与VNI的映射关系，选择正确的VXLAN隧道进行报文转发。
不同流封装类型的二层子接口对报文的处理方式分为四种：

如下图所示，VTEP基于物理接口Eth2/0/0有两个子接口，不同的流封装类型与不同的BD进行绑定。PC_1与PC_2分别属于VLAN 10和VLAN 30，二层交换机上行连接VTEP的接口上配置的接口类型是Trunk，允许通过的VLAN为10和30，PVID为VLAN 30。当PC_1发出的报文经过该接口时，由于接口的缺省VID与报文的VID不同，直接透传该报文到VTEP；当PC_2发出的报文经过该接口时，由于报文的VID与接口的缺省VID相同，剥离VID=30的Tag。因此，PC_1与PC_2发出的报文到达VTEP的Eth2/0/0接口时，一个是携带VLAN 10的，一个是不携带VLAN Tag的。为了区分两种报文，就必须要在Eth2/0/0上分别创建dot1q和untag类型的二层子接口：
•创建二层子接口Eth2/0/0.1流封装类型为dot1q，允许携带指定VLAN Tag为10的报文进入VXLAN隧道。
•创建二层子接口Eth2/0/0.2流封装类型为untag，允许不携带VLAN Tag的报文进入VXLAN隧道。
当PC_1或PC_2的报文到达VTEP时，根据报文的Tag情况选择进入不同的二层子接口，之后，VTEP根据子接口与BD，以及BD与VNI的映射关系，即能够选择正确的VXLAN隧道进行报文转发。

1.3.2 VXLAN隧道建立

VXLAN隧道由一对VTEP IP地址确定，创建VXLAN隧道实际上是两端VTEP获取对端VTEP IP地址的过程，只要对端VTEP IP地址是三层路由可达的，VXLAN隧道就可以建立成功。

如上图所示，Router1、Router2、Router3、Router4分别为企业的出口网关。为了实现租户分支之间以及租户分支与租户总部进行通信，需要建立VXLAN隧道。
VXLAN隧道建立情况分以下两种：
由于租户分支1与租户分支2位于同一子网，且两者属于同一VNI，属于同一VNI的租户处于同一个逻辑二层网络，彼此之间可以直接通过VXLAN隧道实现二层互联。为了实现租户分支1与租户分支2进行通信，需要在Router1和Router2上手动配置VNI和