VXLAN基本概述

最新推荐文章于 2024-04-14 10:53:04 发布

南岸青栀*

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分类专栏：网络

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VXLAN是一种网络虚拟化技术，旨在解决数据中心大二层网络的问题，如STP限制和虚拟机迁移灵活性。它通过在IP报文中封装VXLAN头，实现跨越IP网络的二层通信。VXLAN使用VNI来区分不同的虚拟网络，支持高达16M的网络段。VTEP是VXLAN的关键组件，负责报文的封装和解封装。VXLAN报文转发基于IP路由，利用MAC地址学习和隧道转发机制，支持快速收敛和高效数据传输。在云数据中心，VXLAN可通过静态或BGP EVPN方式配置，适应不同的组网需求。

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VxLAN基本概述

背景

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数据中心发展趋势

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VXLAN的价值

物理网路：

物理网络，带宽高，容量大
大二层网络需要STP解决环路问题
二层网络隔离受限，，仅4k VLAN
虚拟机迁移不够灵活，需要改变物理网络配置

Overlay网络

Overlay实现了某种程度的IP和位置信息的分离,有更好的移动性,满足二层网络弹性需求
Overlay按需部署业务网络，业务变化的时候Underlay网络不需要改变
兼容性好，通过Overlay实现与物理网络解耦。

VXLAN优点

1.网络依赖小：基于IP的overlay，仅需要边界设备间IP可达
2.环路避免：隧道间水平分割，IP overlayTTL避免环路
3.高效转发：数据流量基于IP路由SPF及ECMP快速转发
4.快速收敛：网络变化实时侦听全网拓扑，毫秒收敛
5.虚拟化：Overlay + VNI构建虚拟网络，支持多达16M的虚拟网络
6.部署灵活：物理设备、Switch均能够部署

VXLAN基本概念

（Virtual Extensible LAN，虚拟可扩展局域网）

VXLAN是NVO3中的一种网络虚拟化技术，通过将虚拟机发出的数据包封装在UDP中，并使用物理网络的IP、MAC作为outer-header进行封装，然后在IP网络上传输，到达目的地后由隧道终结点解封装并将数据发送给目标虚拟机。
NVO3（Network Virtualization Over Layer 3），基于三层 IP overlay网络构建虚拟网络技术统称为NVO3，目前比较有代表性的有∶ VXLAN、NVGRE、STT。
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。
VXLAN网关

VXLAN的简单理解（两次虚拟化）

1.第一次虚拟化：利用隧道技术将边缘设备互联透传二层报文，整网抽象理解为一台端口数目扩展的超大LAN SWITCH
2、第二次虚拟化利用VNI将这台超大的交换机虚拟出多个二层的广播域,和VLAN本质是一样的, VNI类比VLANID.并通过定义VXLAN header中的VNI字段,将子网范围由4K扩展至16M。