翻译-什么是VXLAN及其工作原理？

什么是VXLAN及其工作原理？

来自 pcolomes | 2015年11月6日星期五 | 一般 | 3条评论

云基础架构和虚拟数据中心非常棒。没有人可以否认它。如果您不喜欢它，可以通过几次点击启动整个基础架构并将其扔掉。很酷，不是吗？这些令人惊叹的技术需要全新的协议，覆盖技术，安全措施和其他许多东西，我们这些网络人员必须关心为上层人员提供良好，可靠，快速，冗余，安全和稳定的网络。地板。VXLAN是去年发布的这些新解决方案之一。

虚拟可扩展LAN的想法是，如果需要，在两个站点上使用相同的子网IP块和相同的VLAN标记连接两个物理分离的网络。除此之外，VXLAN通过使用24位提供超过1600万个VLAN ID，推翻了802.1q缺乏灵活性，仅支持4096个不同的VLAN（12位）。这使得VXLAN成为虚拟化多租户环境的出色解决方案，并且可在虚拟数据中心（vDC）部署中使用非常可扩展的覆盖技术。VXLAN还可以使用多播来发现同一网络中的其他VTEP（在运行虚拟分布式交换机时非常有用，例如VMware的vSphere Distributed Switch或Cisco的Nexus 1000v，在多个物理服务器上）

要了解VXLAN的基础知识，我们将使用以下拓扑：

通过使用VXLAN作为覆盖传输，两个（或更多个）分离的虚拟机可以在两端的同一子网中工作，即使这些L2域由许多L3设备分隔。那么它是怎样工作的？它是纯粹的网络巫术
1）当VM1发送目的地为172.23.153.20（VM2）的IP数据包时，该数据包将被封装到一个普通的以太网帧中（假设没有VLAN标记以简化示例），并带有以下参数并被发送在我们的案例中，VTEP（VXLAN Tunnel EndPoint），VTEP-1：

目标IP      ：172.23.153.20（VM2）
源IP                 ：172.23.153.10（VM1）
目标MAC：00：BB：AA：00：00：12（VM2）
源MAC            ：00：AA：AA：00：00：11（ VM1）

我们将此帧称为“内部以太网帧”，我们将假设此IP数据包在两个VM之间传输SSH数据（SSH数据+ TCP头）。在这个例子中，我们将传输92字节的纯SSH加密数据+一个32字节的TCP标头（不要忘记TCP标头的最小大小是20个字节，最大值是60）这使得一个124字节长的TCP段成为在IP数据包内传输，额外增加20个字节。到目前为止，我们有一个144字节的IP数据包被封装到以太网帧中，并从VM1传输到下一站（VTEP-1）：

该内部以太网帧具有14字节头（前导码未计数，目的地MAC 6字节，源MAC 6字节，类型/长度2字节）加上正常的4字节FCS尾部。

2）一旦该消息到达VTEP-1，就会添加一个包含VNI（VXLAN网络ID）5000的8字节VXLAN报头，除了FCS之外，整个帧在新的UDP数据报中被视为有效负载，我们称之为“外部” UDP”。VXLAN使用UDP端口8472.此UDP数据报添加了新的IPv4标头（外部IPv4），并再次封装到新的外部以太网帧中。

此帧从VTEP-1传输到IP骨干网中的下一个路由器，内部数据包被视为任何普通IP数据包，因为它根据目标IP地址（VTEP-2）进行路由。

该外框具有以下参数：

目的地MAC：00：CC：CC：12：34：56（VTEP-1的默认网关）
源MAC            ：00：DD：DD：22：22：22（VTEP-1）

用于到达VTEP-2的外部IP数据包包含：

目的地IP      ：197.23.66.214（VTEP-2）
来源IP                 ：88.25.190.2（VTEP-1）

3）在到达VTEP-2之前，我们可以看一下外部IP数据包及其封装帧

如您所见，我们的外部IPv4数据包或其内容没有任何变化，但只添加了最后一个路由器和VTEP-2之间的源和目标MAC。

4）VTEP-2接收外部帧并对其进行解封装，剥离IPv4数据包，删除UDP头并检查VXLAN VNI（5000）。其内部配置表明VNI 5000仅允许连接到VM2。现在，内部以太网帧移动到VM2，就像它连接在同一物理LAN上一样。

此时，内部以太网帧的内容与步骤1中的相同：

这种能力允许基础设施通过将数百万个VNI封装在支持重叠IP地址和重叠MAC的普通UDP数据包中来处理多个租户网络（当然不在同一个VNI内）

 

多租户网络设计对于实施云解决方案至关重要，VXLAN正成为为客户提供安全性和灵活性的首选协议之一。GRE有什么区别？许多，但最明显的是GRE需要3个不同的IP子网（站点A，隧道和站点B）和VXLAN只需要一个（加上正常的路由核心子网）。有人可能会说QinQ就够了，但遗憾的是，QinQ只是一种L2技术，没有人愿意在如此糟糕的设计中支持整个网络基础设施。VXLAN正在成为网络虚拟化的事实上的标准，并且在这里待了很长时间。