第天学点网络知识-----------vxlan初识

一句话介绍vxlan就是在IP网络上构建虚拟二层网络。

VXLAN（Virtual eXtensible LAN，可扩展虚拟局域网络）是基于IP网络、采用“MACin UDP”封装形式的二层VPN技术。VXLAN可以基于已有的服务提供商或企业IP网络，为分散的物理站点提供二层互联，并能够为不同的租户提供业务隔离。VXLAN主要应用于数据中心网络。

VXLAN具有如下特点：

·     支持大量的租户：使用24位的标识符，最多可支持2的24次方（16777216）个VXLAN，使支持的租户数目大规模增加，解决了传统二层网络VLAN资源不足的问题。

·     易于维护：基于IP网络组建大二层网络，使得网络部署和维护更加容易，并且可以充分地利用现有的IP网络技术，例如利用等价路由进行负载分担等；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，降低了网络部署的难度和费用。

下面是一幅网络模型图:

Underlay network是实现的物理网络 ，Overlay network是基于vxlan构建出来的虚拟网络。

中间的IP核心网络对于Overlay network是透明的,对于Overlay network来说,两边的网络就像工作在同一个局域网中一样。

vxlan网络模型有以下几部分构成:

    VM（Virtual Machine，虚拟机）：在一台服务器上可以创建多台虚拟机，不同的虚拟机可以属于不同的VXLAN。属于相同VXLAN的虚拟机处于同一个逻辑二层网络，彼此之间二层互通；属于不同VXLAN的虚拟机之间二层隔离。VXLAN通过VXLANID来标识，VXLAN ID又称VNI（VXLAN Network Identifier，VXLAN网络标识符），其长度为24比特。

·     VTEP（VXLAN Tunnel End Point，VXLAN隧道端点）：VXLAN的边缘设备。VXLAN的相关处理都在VTEP上进行，例如识别以太网数据帧所属的VXLAN、基于VXLAN对数据帧进行二层转发、封装/解封装报文等。VTEP可以是一台独立的物理设备，也可以是虚拟机所在的服务器。

·     VXLAN隧道：两个VTEP之间的点到点逻辑隧道。VTEP为数据帧封装VXLAN头、UDP头和IP头后，通过VXLAN隧道将封装后的报文转发给远端VTEP，远端VTEP对其进行解封装。

·     核心设备：IP核心网络中的设备（如图的P设备）。核心设备不参与VXLAN处理，仅需要根据封装后报文的目的IP地址对报文进行三层转发。

      VSI（Virtual Switch Instance，虚拟交换实例）：VTEP上为一个VXLAN提供二层交换服务的虚拟交换实例。VSI可以看做是VTEP上的一台基于VXLAN进行二层转发的虚拟交换机，它具有传统以太网交换机的所有功能，包括源MAC地址学习、MAC地址老化、泛洪等。VSI与VXLAN一一对应。

vxlan的报文格式如下:

在原始二层数据帧外添加8字节VXLAN头、8字节UDP头和20字节IP头。其中，UDP头的目的端口号为VXLAN UDP端口号（缺省为4789）。VXLAN头主要包括两部分：

·     标记位：“I”位为1时，表示VXLAN头中的VXLAN ID有效；为0，表示VXLAN ID无效。其他位保留未用，设置为0。

·     VXLAN ID：用来标识一个VXLAN网络，长度为24比特。

  原始的二层数据报文在隧道源端进行vxlan封装，其中IP头的源和目的IP即为VXLAN隧道的源和目的IP。这样封装后的VXLAN报文就能通过三层网络传播，到达目的网络后再进行VXLAN解包还原出原始二层数据在本地转发。中间的过程对于两端是透明的，就像连接在一台交换机上的二层报文在传播一样。