三、VXLAN BGP EVPN基本原理
VXLAN BGP EVPN基本原理
- 1、BGP EVPN
- 2、BGP EVPN路由
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- 2.1、Type2路由——MAC/IP路由
- 2.2、Type3路由——Inclusive Multicast路由
- 2.3、Type5路由——Inclusive Multicast路由
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1、BGP EVPN
EVPN是一种用于二层网络互联的VPN技术。EVPN技术采用类似于BGP/MPLS IP VPN的机制，在BGP协议的基础上定义了一种新的网络层可达信息NLRI即EVPN NLRI，EVPN NLRI定义了几种新的BGP EVPN路由类型，用于处在二层网络的不同站点之间的MAC地址学习和发布。
原有的VXLAN实现方案没有控制平面，是通过数据平面的流量泛洪进行VTEP发现和主机信息（包括IP地址、MAC地址、VNI、网关VTEP IP地址）学习的，这种方式导致VXLAN网络存在很多泛洪流量。为了解决这一问题，VXLAN引入了EVPN作为控制平面，通过在VTEP之间交换BGP EVPN路由实现VTEP的自动发现、主机信息相互通告等功能，从而避免了不必要的数据流量泛洪。
EVPN应用于VXLAN网络中，可以使VTEP发现和主机信息学习从数据平面转移到控制平面。
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2、BGP EVPN路由
在EVPN NLRI中定义了如下几种应用于VXLAN控制平面的BGP EVPN路由类型：
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2.1、Type2路由——MAC/IP路由
Type2路由-MAC/IP路由
Route Distinguisher：该字段为EVPN实例下设置的RD（Route Distinguisher）值。
Ethernet Segment Identifier：该字段为当前设备与对端连接定义的唯一标识。
Ethernet Tag ID：该字段为当前设备上实际配置的VLAN ID。
MAC Address Length：该字段为此路由携带的主机MAC地址的长度。
MAC Address：该字段为此路由携带的主机MAC地址。
IP Address Length：该字段为此路由携带的主机IP地址的掩码长度。
IP Address：该字段为此路由携带的主机IP地址。
MPLS Label1：该字段为此路由携带的二层VNI。
MPLS Label2：该字段为此路由携带的三层VNI。
该类型路由在VXLAN控制平面中的作用包括：
主机MAC地址通告
要实现同子网主机的二层互访，两端VTEP需要相互学习主机MAC。作为BGP EVPN对等体的VTEP之间通过交换MAC/IP路由，可以相互通告已经获取到的主机MAC。
主机ARP通告
MAC/IP路由可以同时携带主机MAC地址+主机IP地址，因此该路由可以用来在VTEP之间传递主机ARP表项，实现主机ARP通告。其中，MAC Address和MAC Address Length字段为主机MAC地址，IP Address和IP Address Length字段为主机IP地址。此时的MAC/IP路由也称为ARP类型路由。
主机ARP通告主要用于以下两种场景：
ARP广播抑制
当三层网关学习到其子网下的主机ARP时，生成主机信息（包含主机IP地址、主机MAC地址、二层VNI、网关VTEP IP地址），然后通过传递ARP类型路由将主机信息同步到二层网关上。这样当二层网关再收到ARP请求时，先查找是否存在目的IP地址对应的主机信息，如果存在，则直接将ARP请求报文中的广播MAC地址替换为目的单播MAC地址，实现广播变单播，达到ARP广播抑制的目的。
分布式网关场景下的虚拟机迁移
当一台虚拟机从当前网关迁移到另一个网关下之后，新网关学习到该虚拟机的ARP（一般通过虚拟机发送免费ARP实现），并生成主机信息（包含主机IP地址、主机MAC地址、二层VNI、网关VTEP IP地址），然后通过传递ARP类型路由将主机信息发送给虚拟机的原网关。原网关收到后，感知到虚拟机的位置发生变化，触发ARP探测，当探测不到原位置的虚拟机时，撤销原位置虚拟机的ARP和主机路由。
主机IP路由通告
在分布式网关场景中，要实现跨子网主机的三层互访，两端VTEP（作为三层网关）需要互相学习主机IP路由。作为BGP EVPN对等体的VTEP之间通过交换MAC/IP路由，可以相互通告已经获取到的主机IP路由。其中，IP Address Length和IP Address字段为主机IP路由的目的地址，同时MPLS Label2字段必须携带三层VNI。此时的MAC/IP路由也称为IRB类型路由。
ARP类型路由携带的有效信息有：主机MAC地址+主机IP地址+二层VNI；IRB类型路由携带的有效信息有：主机MAC地址+主机IP地址+二层VNI+三层VNI。因此，IRB类型路由包含着ARP类型路由，不仅可以用于主机IP路由通告，也能用于主机ARP通告。
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2.2、Type3路由——Inclusive Multicast路由
该类型路由是由前缀和PMSI属性组成，报文格式如下图所示：
Route Distinguisher：该字段为EVPN实例下设置的RD（Route Distinguisher）值。
Ethernet Tag ID：该字段为当前设备上的VLAN ID。在此路由中为全0。
IP Address Length：该字段为此路由携带的本端VTEP IP地址的掩码长度。
Originating Router’s IP Address：该字段为此路由携带的本端VTEP IP地址。
Flags：该字段为标志位，标识当前隧道是否需要叶子节点信息。在VXLAN场景中，该字段没有实际意义。
Tunnel Type：该字段为此路由携带的隧道类型。目前，在VXLAN场景中，支持的类型只有“6：Ingress Replication”，即头端复制，用于BUM报文转发。
MPLS Label：该字段为此路由携带的二层VNI。
Tunnel Identifier：该字段为此路由携带的隧道信息。目前，在VXLAN场景中，该字段也是本端VTEP IP地址。
该类型路由在VXLAN控制平面中主要用于VTEP的自动发现和VXLAN隧道的动态建立。作为BGP EVPN对等体的VTEP，通过Inclusive Multicast路由互相传递二层VNI和VTEP IP地址信息。其中，Originating Router’s IP Address字段为本端VTEP IP地址，MPLS Label字段为二层VNI。如果对端VTEP IP地址是三层路由可达的，则建立一条到对端的VXLAN隧道。同时，如果对端VNI与本端相同，则创建一个头端复制表，用于后续BUM报文转发。
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2.3、Type5路由——Inclusive Multicast路由
Route Distinguisher：该字段为EVPN实例下设置的RD（Route Distinguisher）值。
Ethernet Segment Identifier：该字段为当前设备与对端连接定义的唯一标识。
Ethernet Tag ID：该字段为当前设备上实际配置的VLAN ID。
IP Prefix Length：该字段为此路由携带的IP前缀掩码长度。
IP Prefix：该字段为此路由携带的IP前缀。
GW IP Address：该字段为默认网关地址。该字段在VXLAN场景中没有实际意义。
MPLS Label：该字段为此路由携带的三层VNI。
该类型路由的IP Prefix Length和IP Prefix字段既可以携带主机IP地址，也可以携带网段地址：
当携带主机IP地址时，该类型路由在VXLAN控制平面中的作用与IRB类型路由是一样的，主要用于分布式网关场景中的主机IP路由通告。
当携带网段地址时，通过传递该类型路由，可以实现VXLAN网络中的主机访问外部网络。