学习VXLAN -- 报文结构、原理和配置

VXLAN

什么是VXLAN

VXLAN（Virtual Extensible LAN）可扩展虚拟局域网。是一种隧道技术，能在三层网络的基础上建立二层以太网网络隧道，从而实现跨地域的二层互连，并能够为不同的租户提供业务隔离

VLAN的作用是从逻辑上隔离局域网中的设备，VXLAN是将两个局域网打通

VXLAN的优势

1. 支持大量的租户：使用24位标识符，最多可支持2^24（16777216）个VXLAN，解决了传统二层网络VLAN资源不足的问题
2. 虚机迁移需要保证IP、MAC不变：若虚机迁移的两台硬件服务器是在不同的三层网络下，虚拟机从一个子网到另一个子网，IP地址就会变化，可能会造成业务中断。采用MAC in UDP的封装方式，将以太文封装在IP报文上，通过路由在网络中传输，无需关注虚拟机的IP地址，可以保证在传输过程中数据包的MAC地址不变
3. 易于维护：基于IP网络组建大二层网络，可以充分利用现有的IP网络技术；只有IP核心网络的边缘设备需要进行VXLAN处理，网络中间设备只需根据IP头转发报文

二层网络为什么能保证IP不变？
在二层网络中，数据包的转发是基于设备的MAC地址进行的

三层网络如何导致IP变化？
如虚机移动到不同子网时，可能需要分配新的IP来适应新的子网范围；虚机迁移到新网络时，可能会与新网络中的设备发生IP冲突等

为什么用udp协议？
UDP协议是一种简单、无连接的传输协议，通常在网络设备（如路由器、交换机、防火墙）上有更好的支持，且传输速度快

VXLAN报文结构

• 外层以太头
  • 14字节，若包含VLAN tag则为18字节
  • 源MAC为源VM所属VTEP的MAC地址
  • 目的MAC为到达目标VTEP路径上下一跳设备的MAC地址
• 外层IP头
  • 可以是ipv4（20字节）也可以是ipv6（40字节）
  • 源IP为源VTEP的IP地址，目标IP为目标VTEP的IP地址
• 外层UDP头（8字节）
  • 目的端口号缺省为4789，表示内层封装报文为VXLAN报文。源端口为本地随机获取
  • 可用于VTEP之间的多路负载分担的计算
  • 基于UDP来实现VXLAN隧道，VXLAN头部对于网络而言是一个服务，可以避免NAT、防火墙的影响，做到穿越NAT
  • 迁移虚机是做内存迁移，所以传输的数据小，时间够快，做到轻量级
• VXLAN头（8字节）
  • 标记位8bit，其中I位为1时&