网络虚拟化—如何理解Overlay和Underlay？

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已于 2024-08-25 21:50:39 修改 · 1.2k 阅读

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#网络 #Underlay #Overlay #网络虚拟化

于 2024-08-23 18:41:03 首次发布

overlay实现：

隧道技术（利用报文的封装与解封装，建立点到点之间的虚拟通信）
常见隧道技术：ipsec、mpls、gre、l2tp、VxLAN、SSL、PPPoE（广播链路上的隧道技术）

Overlay和Underlay特点：

Overlay：私有，隔离；Overlay协议只有特定的设备运行；针对特定用户
Underlay：共有，共享；Underlay协议所有设备都会运行；用户公用，不针对
通过一张underlay的网络构建出多张overlay的网络，实现一网多用

Overlay和Underlay典型场景及路由协议：

专线MPLS VPN：underlay协议（OSPF、ISIS、MPLS LDP）、Overlay协议（MP-BGP）
VPN：underlay协议（公网）、Overlay协议（IPsec、L2TP、SSL、GRE）
VxLAN：underlay协议（OSPF、BGP）、Overlay协议（VxLAN、EVPN）

常见应用场景中的Overlay名称：

MPLS和VPN中：企业私网
VxLAN EVPN：租户

Overlay类型：

主机Overlay：服务器主机建立隧道
网络Overlay：网络设备建立隧道
混合Overlay：网络+主机混合

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【重识云原生】第四章云网络4.6节——Underlay 和 Overlay概念

junbaozi的专栏

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2563

Underlay/Overlay也已经成为了从理念到实践都不可或缺的一部分。在数据中心之内或者数据中心互联（DCI）的场景下，运营方先建立一个底层的Underlay网络骨架，再通过运行IP网络协议比如ISIS或者BGP，来保证各个在网硬件单元之间的可达性。然后，通过隧道封装的方式将二层报文进行封装后在现有网络中进行透明传输，到达目的地之后再解封装得到原始报文，相当于一个大二层网络叠加（overlay）在现有的网络之上。............

什么是Overlay网络？Underlay 网络 vs. Overlay网络

dpdpdppp的博客

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聊聊Underlay、Overlay网络 Underlay 网络 vs. Overlay网络最近因为工作原因学习了overlay与underlay网络的知识，参考了什么是Overlay网络做出一些自己的总结。什么是Underlay网络，Overlay网络？ Underlay网络是由各类物理设备构成，通过使用路由协议保证其设备之间的IP连通性的承载网络。 Overlay网络是通过网络虚拟化技术，在同一张Underlay网络上构建出的一张或者多张虚拟的逻辑网络。不同的Overlay网络虽然共享Underla

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学会underlay、overlay，再也不会迷迷糊糊了

小杨学习云计算

02-01

9708

Underlay：现实的物理基础层网络设备，数据中心基础转发架构的网络比如：南京某机房、其他机房的网络有出口路由器-核心交换机-接入交换机-服务器-存储-防火墙等安全设备搭建而成的物理架构。网络的各个设备之间必须通过路由协议来确保之间IP的连通性，除了云主机，其他大部分为Underlay流量。云产品尝尝是通过DNAT一对一映射，私网转公网，这样公网访问云上产品。Underlay网络可以是二层也可以是三层网络。二层网络通常应用于以太网，通过VLAN进行划分；

【6】Underlay&Overlay

剪刀石头布

02-08

1267

控制链接确保设备与控制器安全通信，而 OMP 则是整个 SD-WAN 网络的核心协议，提供动态路由、路径优化和安全管理。OMP（Overlay Management Protocol）是思科 SD-WAN 中的核心协议，负责在 Overlay 网络中进行路由、策略和安全信息的分发。在思科 SD-WAN 中，控制链接用于建立 SD-WAN 设备（vEdge/cEdge）与控制器（vSmart、vManage、vBond）之间的安全通信通道。用于区分不同传输链路，例如 MPLS、Internet、LTE。

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underlay和overlay？ & 传统网络和数据中心网络？

喝醉酒的小白

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数据中心网络使用高级协议和技术，例如以太网、TCP/IP、VXLAN（虚拟可扩展局域网）、BGP（边界网关协议）、ECMP（等价多路径路由）等，以提供高可靠性、弹性和可伸缩性。：数据中心网络通常采用扁平化的拓扑结构，例如二层或三层的全互连网络，其中多个交换机（如 ToR、MoR 和 CoR）直接连接到彼此，以实现高带宽和低延迟的通信。：传统网络通常包含基本的安全措施，例如防火墙、访问控制列表（ACL）、VPN（虚拟专用网络）等，以保护网络免受潜在的威胁。，以满足分布式系统和应用程序的需求。

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西木风落

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网络是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。网络通信是通过网络将各个孤立的设备进行连接，通过信息交换实现计算机与计算机之间的通信。Overlay与Underlay通信区别在于：underlay就是底层承载网，overlay就是基于底层网络互联互通的基础加上隧道技术去构建一个虚拟的网络，例如VPN隧道组成的网络就是overlay网络。Underlay的核心是底层的网络，Overlay的核心是上层的打隧道(tunnel)。

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在云网络中，Overlay 和 Underlay 是两个关键的概念，它们在构建和管理云网络基础设施方面起着重要作用。以下是关于云网络中 Overlay 和 Underlay 的详细解析： ### Overlay 网络 #### 定义与基本原理 Overlay 网络是建立在现有网络基础之上的虚拟网络。它通过使用隧道技术（如 VXLAN、GRE 等）将数据包封装在底层网络的数据包中进行传输。这种方式使得 Overlay 网络可以独立于底层物理网络进行拓扑设计和管理，为用户提供灵活的网络配置选项。例如，在一个数据中心中，不同的租户可能需要不同的网络拓扑结构，Overlay 网络可以为每个租户创建独立的虚拟网络，而不需要对底层物理网络进行大规模的改造。 #### 技术实现 - **VXLAN（Virtual eXtensible Local Area Network）**：是一种广泛应用的 Overlay 网络技术。它使用 UDP 作为传输协议，将原始的以太网帧封装在 UDP 数据包中，并通过 IP 网络进行传输。VXLAN 引入了 VXLAN 网络标识符（VNI），类似于 VLAN ID，但 VNI 的范围更大（可达 1600 万个），可以满足大规模数据中心的网络隔离需求。 ```python # 简单示例：模拟 VXLAN 封装过程 def vxlan_encapsulation(ethernet_frame, vni): # 模拟添加 VXLAN 头部 vxlan_header = f"VXLAN Header (VNI: {vni})" udp_packet = vxlan_header + ethernet_frame ip_packet = "IP Header" + udp_packet return ip_packet ``` - **GRE（Generic Routing Encapsulation）**：GRE 是另一种隧道技术，它可以将各种网络层协议（如 IP、IPX 等）封装在 GRE 隧道中进行传输。GRE 隧道提供了一种通用的方法来扩展网络，允许不同类型的网络之间进行通信。 #### 优点 - **灵活性**：Overlay 网络可以根据用户的需求快速创建、修改和删除虚拟网络，无需对底层物理网络进行复杂的配置。 - **网络隔离**：通过 VNI 等标识符，可以实现不同虚拟网络之间的隔离，提高网络的安全性和可靠性。 - **扩展性**：可以轻松地扩展网络规模，适应不断增长的业务需求。 #### 缺点 - **性能开销**：由于数据包的封装和解封装过程，会增加一定的处理开销，可能导致网络延迟增加。 - **复杂性**：Overlay 网络的配置和管理相对复杂，需要专业的技术人员进行操作。 ### Underlay 网络 #### 定义与基本原理 Underlay 网络是指承载 Overlay 网络的底层物理网络。它提供了基本的网络连接和传输能力，包括交换机、路由器、服务器等硬件设备以及相关的网络协议（如 Ethernet、IP 等）。Underlay 网络的主要任务是确保数据包在物理设备之间的可靠传输。 #### 技术实现 - **以太网（Ethernet）**：是最常用的 Underlay 网络技术。它使用 CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议来控制网络中的数据传输，提供了高速、可靠的局域网连接。 - **IP 网络**：IP 协议是互联网的核心协议，Underlay 网络通过 IP 地址来实现不同设备之间的通信。路由器根据 IP 地址转发数据包，实现网络的互联互通。 #### 优点 - **高性能**：Underlay 网络基于物理设备进行数据传输，具有较高的带宽和较低的延迟。 - **稳定性**：经过长期的发展和优化，Underlay 网络技术相对成熟，稳定性较高。 #### 缺点 - **灵活性差**：Underlay 网络的拓扑结构和配置相对固定，一旦确定，很难进行大规模的修改。 - **扩展性受限**：随着网络规模的不断扩大，Underlay 网络的扩展性可能会受到物理设备和网络带宽的限制。 ### Overlay 与 Underlay 网络的关系 #### 相互依赖 Overlay 网络依赖于 Underlay 网络提供的物理传输能力，而 Underlay 网络为 Overlay 网络提供了基础的网络连接。两者相互协作，共同构建了云网络的整体架构。 #### 协同工作流程当一个数据包需要在 Overlay 网络中传输时，首先在源端设备上进行 Overlay 封装，将原始数据包封装在隧道协议中。然后，封装后的数据包通过 Underlay 网络进行传输，到达目标设备后，再进行解封装，恢复原始数据包。 ### 应用场景 #### 数据中心网络在数据中心中，Overlay 网络可以为不同的租户或应用程序提供独立的虚拟网络，实现网络隔离和灵活的资源分配。Underlay 网络则负责提供高速、可靠的物理连接，确保数据中心内部和外部的通信顺畅。 #### 云计算环境云计算服务提供商可以使用 Overlay 网络为用户提供弹性的网络服务，用户可以根据自己的需求创建和管理虚拟网络。Underlay 网络则为云计算平台提供了底层的网络支撑，保证了云计算服务的稳定性和可靠性。 ### 挑战与发展趋势 #### 挑战 - **性能优化**：如何在保证 Overlay 网络灵活性的同时，减少其带来的性能开销，是当前面临的一个重要挑战。 - **网络管理复杂性**：Overlay 和 Underlay 网络的协同管理需要高效的网络管理工具和技术，以降低管理成本和提高管理效率。 #### 发展趋势 - **融合技术**：未来，Overlay 和 Underlay 网络技术可能会进一步融合，形成更加高效、灵活的云网络架构。 - **自动化与智能化**：借助人工智能和自动化技术，实现云网络的自动配置、监控和优化，提高网络的可靠性和性能。 ### 总结 Overlay 和 Underlay 网络在云网络中都扮演着重要的角色。Overlay 网络提供了灵活的虚拟网络配置选项，而 Underlay 网络则确保了物理网络的高性能和稳定性。两者相互配合，共同推动了云网络技术的发展。随着云计算和大数据等技术的不断发展，Overlay 和 Underlay 网络将面临更多的挑战和机遇，需要不断地进行技术创新和优化。