BGP EVNP VXLAN流量转发特性
本文将介绍以下内容：
（因为 virtual private network =VNP）
- 增强BGP EVNP特性例如：arp 抑制，未知单播抑制，多播抑制 ；
- VXLAN EVNP中的分布式网关；
- 双宿主环境下VTEP 任播部署；
- 对称和非对称IRB
1 多个目的地址流量处理
BGP EVNP VXLAN下，为实现BUM流量转发，通常有两种方式处理方式，一种是在underlay部署组播，另一种是使用头端复制，将流量复制多分，发送多个目的。
1.1在underlay 中利用组播
这种情况下，一个二层VNI对应一个组播组，必须在VNI对应的VTEP上配置映射关系。配置完成后，VTEP就会加入对应的组播树，接受组播流量。由于VNI有16m个，远多于组播地址，因此需要将多个VNI映射到一个组播地址上，这种情况下，会出现VTEP收到本地没有VNI的组播包，VTEP会将该数据包丢弃。例如，VNI 3000,VNI 2000映射的组播地址是239.1.1.1，VTEP A上配置了VNI 2000和239.1.1.1的映射关系，当VTEP A收到来自239.1.1.1 的组播包，如果数据包的VNI是3000，就会将该数据包丢弃。
1.2使用头端复制
组播方式下需要underlay 支持组播，提高了对设备的要求和以及运维的复杂度，另一个解决方案是使用头部复制
如果使用头端复制技术，源VTEP会将收到的BUM数据包复制，使用单播发送给每个和该VNI相关的的VTEP。
头端复制需要解决的问题是VTEP如何获知其他VTEP所关注的VNI，如何知道要发送给哪个VTEP。
这个问题可以通过静态配置或BGP EVNP 方式的type 3 路由解决，type 3携带了本端VTEP IP和VNI信息，可以用于建立复制转发列表。
2 VXLAN BGP EVNP 增强
2.1 ARP抑制
主机ARP 请求发送到VTEP时，如果ARP所请求的地址已经在在VTEP中已经存在，VTEP直接会将IP和MAC地址映射回应给主机，ARP就不会泛洪到网络中。
如果ARP请求的地址在本地VTEP中还没有，VTEP就会将ARP请求进行封装后泛洪。如图：
虽然也是使用泛洪的方式，和传统以太网对比，好处就是只要一个VTEP知道了IP 和MAC地址映射，就会通过BGP eVNP将信息传递到全网。
2.1.1 未知单播抑制
对于未知单播的抑制（无IP地址的二层数据包，普通查询DMAC数据包）需要启用一个额外的未知单播抑制特性。特性启用后，未知单播流量泛洪只会在本地进行泛洪，不会传递到VXLAN中。
2.1.2 多播抑制
多播抑制指的是VLXAN 网络中host使用多播，如何避免不必要的多播在网络中传播,通过IGMP snooping来实现。
未启用IGMP snooping时，可能会出现RCVR接收到了不感兴趣的多播流量。
启用IGMP snooping后，减少了多播流量在VXLAN中的传播。
2.2 分布式任播网关
分布式IP任播网关是指在所有VTEP上配置网段的任播网关地址，这样主机就能够就近选择网关设备。在配置分布式任播网关时，需要为所有同网段的任播网关配置相同的MAC地址。这一点在主机迁移的场景中显得尤为重要，因为迁移完成后主机还保留着原有的默认网关IP地址和MAC地址的映射，如果迁移后，网关的MAC地址不一致，就会产生丢包问题，保持同一子网所有任播地址的MAC地址一致，可以确保迁移后，主机和外部通信不受影响。
配置了分布式任播网关后，如果一个数据包需要前往另一个网段未被发现的主机，会进行一下过程：
- 查找会查找路由表，因为配置了分布式任播网关，源VTEP会收到其他VTEP关于该网段的路由信息。
- 根据选路原则选择最佳的下一跳，对数据包进行VXLAN封装后送往目的VTEP；
- 目的VTEP收到数据包，进行解封装后，发送ARP请求到本地网络，同时该将ARP请求进行VXLAN分装后，根据头端复制列表，发送到VXLAN网络中。
- 如果目的VTEP不是主机所在的VTEP,主机所在的VTEP收到数据包后，进行解封装,发送给主机，主机进行回应。IP/MAC地址信息就通过BGP EVNP进行传播。
2.2 集成路由和桥接(IRB)
传统方式下，跨网段通信必须到集中式三层网关后才能进行跨网段的交换。当同一个PE下不同网段的租户想要通信时，就必须到网关进行交换后再回到PE，这就导致了次优路径。因此提出了IRB概念，使得同一个PE下不同网段可以进行路由和桥接。
2.2.1 IRB模型
- IP-VRF表代表一个IPVNP的实例；
- MAC-VRF 代表EVNP实例的转发表。一个EVNP实例由一个或多个bridge table（BT），每一个BT对应一个VLAN；
- 每个BT通过IRB接口连接到IP-VRF;
- IP-VRF和MAC-VRF都通过各自的RT和RD来区分；
2.2.2 非对称IRB
非对称IRB对数据包采用交换-路由-交换的方式进行处理，本端进行MAC和路由查找，远端进行MAC查找。来回数据包使用的VNI不一致。图中host A和hostB需要进行跨网段的通信，将经过以下流程：
- Host A的数据包到达VTEP1后，VTEP1根据AC ID（VLAN）确认相应的MAC-VRF,然后进行MAC地址查找；
- 如果MAC地址指向IRB 接口，说明是跨网段通信；
- 在相应的IP-VRF 进行查找，确定了到一个IRB接口的本地邻接关系，该IRB接口和出方向子网MAC-VRF关联；
- VTEP从ARP表中获取Host C 的MAC地址，对数据包进行封装，内层地址DMAC地址为Host C Mac地址，SMAC为IRB 接口MAC地址；
- 根据MAC地址查找MAC-VRF，得出BGP下一跳和相应的VNI标签，PE进行封装后转发；
- 到达VTEP2后解封装，VNI 30002映射到VLAN 20,在VLAN 20内进行ARP请求后转发到本地；
同理，在回城数据包时，数据包也先从VLAN 20路由到VLAN10后使用VNI 30001进行VXLAN封装，到达VTEP1解封装后完成ARP请求后转发。
非对称IRB所有的VTEP必须配置一致的VNI,避免流量黑洞。上一个例子中，如果VTEP2没有配置VNI30001，在VTEP2就会导致流量丢弃。
2.2.3 对称IRB
非对称式的IRB对设备要求较高，可扩展性不佳，因此出现了对称性IRB，如图：
- Host A的数据包到达VTEP1后，VTEP1根据AC ID（VLAN）确认相应的MAC-VRF,然后进行MAC地址查找；
- 如果MAC地址指向IRB 接口，说明是跨网段通信；
- 进行IP-VRF查找，确定出方向PE地址和封装类型，标签；
- 如果是VXLAN封装，需要为数据包添加以太网头部，内层MAC源地址为入方向PE,目的地址为出方向PE；外层MAC源地址为PE的出接口，目的MAC为下一跳的入接口；
2.3 主机迁移
主机迁移后，整个网络中会有两条该主机的路由，必须通过一定的机制来决定哪个路由更新。目前通过在type 2路由增加MAC迁移序列号这个BGP 的扩展属性属性来确定哪条路由更新，每当发生一次迁移，序列好就会增加1.
如图，VTEP3在本地接收到Host A的IP/MAC地址信息时，就知道原本位于VTEP1的主机迁移到了本地。因此VTEP3将host A type 2 路由seq 加1 ，然后通告给RR,再由RR添加通告给其他客户端。
如果ARP,MAC,BGP table中的IP/MAC地址信息超时，seq同样会被设置为0；超时后再次出现，会被认为时新学习的，seq会被设置为0。
VXLAN BGP EVNP中部署 vPC
典型VXLAN VPC拓扑如下：
- 首先需要开启vPC特性，配置VPC peer link和vPC peer keepalive link,VPC keepalive link可以使用VXLAN网络实现,vPC peer link使用直连线。当前Cisco Nexus 9000 CloudScale ASICs已经可以实现使用VXLAN Fabic作为VPC Peer link,无需再使用物理接口。
- 两台vPC 交换机配置一个共同的虚拟任播IP,该任播IP作为连接到vPC domain endpoint 的BGP 下一跳。图中VTEP1的地址是10.200.200.1/32，VTEP2的地址是10.200.200.2/32，两个VTEP都配置了一个虚拟的地址10.200.200.254，在向VXLAN fabric 通告host A 路由时，路由属性的下一跳时10.200.200.254.
- 其他VTEP收到host A路由后，就可以通过ECMP的到达10.200.200.254；
- Vxlan vPC中，无论时Host B,还是Host A的路由，在通告给VXLAN fabric时，下一跳都是VIP。为避免VTP2上行中断导致Host B中断，建议在VTEP1，VTEP2之间的vPC peer link部署路由协议作为备份路径。
- vPC domain中的交换机会忽略来自同一个domain交换机端 BGP VNP路由更新(根据BGP soo属性），因为它们之间的更新已经通过vPC peer link发送；
在vPC domain两台交换机所接的主机不是严格对称的情况下，有可能因为数据包到达VTEP不是目的地址所在的VTEP而导致数据包丢失，这种情况下需要启用新特性advertise-pip。如图：
每一个交换机都有一个唯一的PIP和一个共享的VIP。在通告路由时，如果一条路由只出现在其中一个vPC交换机上，那么在通告这条路由时，下一跳就的地址就是PIP地址。