虛擬可擴展局域網(wǎng) (VXLAN) 是一種隧道協(xié)議，可通過 IP(第 3 層)網(wǎng)絡(luò)對以太網(wǎng)(第 2 層)流量進行隧道傳輸。

由于三個主要原因，傳統(tǒng)的第 2 層網(wǎng)絡(luò)存在問題：

生成樹。

VLAN 數(shù)量有限。

大型 MAC 地址表。

生成樹阻止任何冗余鏈接以避免循環(huán)。阻止鏈接以創(chuàng)建無環(huán)路拓撲可以完成工作，但這也意味著我們?yōu)闊o法使用的鏈接付費。我們可以切換到第 3 層網(wǎng)絡(luò)，但某些技術(shù)需要第 2 層網(wǎng)絡(luò)。

VLAN ID 是 12 位的，這意味著我們可以創(chuàng)建 4094 個 VLAN(0 和 4095 保留)。只有 4094 個可用 VLAN 對數(shù)據(jù)中心來說是個問題。例如，假設(shè)我們有一個擁有 500 個客戶的服務(wù)提供商。有了 4094 個可用 VLAN，他們只能為每個客戶提供 8 個 VLAN。

由于服務(wù)器虛擬化，我們交換機的 MAC 地址表中的地址數(shù)量呈指數(shù)增長。在服務(wù)器虛擬化之前，交換機只需為每個交換機端口學(xué)習(xí)一個 MAC 地址。通過服務(wù)器虛擬化，我們在單個物理服務(wù)器上運行許多虛擬機 (VM) 或容器。每個 VM 都有一個虛擬 NIC 和一個虛擬 MAC 地址。交換機必須在單個交換機端口上學(xué)習(xí)許多 MAC 地址。

數(shù)據(jù)中心的架頂式 (ToR) 交換機可以連接到 24 或 48 臺物理服務(wù)器。一個數(shù)據(jù)中心可能有許多機架，因此每個交換機都必須存儲所有相互通信的虛擬機的 MAC 地址。與沒有服務(wù)器虛擬化的網(wǎng)絡(luò)相比，我們需要更大的 MAC 地址表。

在本課中，我將解釋 VXLAN 是什么，它是如何工作的，以及它如何解決上述第 2 層問題。

VXLAN 使用覆蓋和底層網(wǎng)絡(luò)：

覆蓋網(wǎng)絡(luò)是在物理底層網(wǎng)絡(luò)之上運行的虛擬網(wǎng)絡(luò)。即使你以前從未聽說過這個術(shù)語，你也可能見過它。GRE 隧道是覆蓋網(wǎng)絡(luò)的一個簡單示例。GRE 隧道在物理底層網(wǎng)絡(luò)之上運行。

使用 VXLAN，覆蓋是第 2 層以太網(wǎng)。底層網(wǎng)絡(luò)是第 3 層 IP 網(wǎng)絡(luò)。底層網(wǎng)絡(luò)的另一個名稱是傳輸網(wǎng)絡(luò)。

底層網(wǎng)絡(luò)簡單;它唯一的工作是從 A 到 B 獲取數(shù)據(jù)包。我們在這里不使用任何第 2 層，只使用第 3 層。當(dāng)我們使用第 3 層時，我們可以使用 OSPF 或 EIGRP 之類的 IGP，并在冗余鏈路上對流量進行負載平衡。

另一個優(yōu)點是overlay和underlay網(wǎng)絡(luò)是獨立的。覆蓋網(wǎng)絡(luò)是虛擬的，需要一個底層網(wǎng)絡(luò)，但您在覆蓋網(wǎng)絡(luò)中所做的任何更改都不會影響底層網(wǎng)絡(luò)。您可以在底層網(wǎng)絡(luò)中添加和刪除鏈接，只要您的路由協(xié)議可以到達目的地，您的覆蓋網(wǎng)絡(luò)將保持不變。

VXLAN 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符 (VNI)標(biāo)識 VXLAN ，并具有與常規(guī) VLAN 的 VLAN ID 類似的功能。我們?yōu)?VNI使用24 位，這意味著我們可以創(chuàng)建 16,777,215(約 1600 萬)個 VXLAN。與那些具有 12 位 VLAN ID 的 4094 個 VLAN 相比，這已經(jīng)很多了。我們可以創(chuàng)建大量的 VXLAN，這意味著擁有數(shù)千名客戶的大型服務(wù)提供商可以根據(jù)需要為每個客戶使用盡可能多的 VXLAN。

VXLAN 隧道端點 (VTEP)是負責(zé)封裝和解封裝第 2 層流量的設(shè)備。該設(shè)備是覆蓋網(wǎng)絡(luò)和底層網(wǎng)絡(luò)之間的連接。VTEP 有兩種形式：

軟件(基于主機)

硬件(網(wǎng)關(guān))

讓我們看看這兩個選項。

當(dāng)我談?wù)撝鳈C時，我指的是虛擬機管理程序，例如 VMWare 的 ESXi 或 Microsoft 的 Hyper-V。這些管理程序使用虛擬交換機，其中一些支持 VXLAN。這是一個插圖：

VXLAN 隧道位于管理程序的虛擬交換機之間。底層網(wǎng)絡(luò)不知道 VXLAN。

硬件 VTEP 是支持 VXLAN 的路由器、交換機或防火墻。我們也將硬件 VTEP 稱為VXLAN 網(wǎng)關(guān)，因為它將常規(guī) VLAN 和 VXLAN 段組合到單個第 2 層域中。一些交換機通過ASIC 支持 VXLAN，提供比軟件 VTEP 更好的 VXLAN 性能。這是它的樣子：

在上圖中，VXLAN 隧道位于物理交換機之間。連接到物理交換機的設(shè)備不知道 VXLAN。

每個 VTEP 有兩種接口類型：

VTEP IP 接口：將 VTEP 連接到具有唯一 IP 地址的底層網(wǎng)絡(luò)。該接口封裝和解封裝以太網(wǎng)幀。

VNI 接口： 在物理接口上保持網(wǎng)絡(luò)流量分離的虛擬接口。類似于 SVI 接口。

審核編輯：湯梓紅