网络虚拟化VXLAN网络架构

作者：MirageWang 2019-06-27 15:08:04

云计算

虚拟化 VXLAN是NVO3中的一种网络虚拟化技术，通过将原主机发出的数据包封装在UDP中，并使用物理网络的IP、MAC作为外层头进行封装，然后在IP网络上传输，到达目的地后由隧道终结点解封装并将数据发送给目标主机。

 VXLAN是NVO3中的一种网络虚拟化技术，通过将原主机发出的数据包封装在UDP中，并使用物理网络的IP、MAC作为外层头进行封装，然后在IP网络上传输，到达目的地后由隧道终结点解封装并将数据发送给目标主机。

通过VXLAN，虚拟网络可接入大量租户，且租户可以规划自己的虚拟网络，不需要考虑物理网络IP地址和广播域的限制，降低了网络管理的难度，同时满足数据中心大二层虚拟迁移和多租户的需求。

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类似于传统的VLAN网络，VXLAN网络也有VXLAN网络内互访和VXLAN网络间互访。

VXLAN网络内互访

通过VXLAN技术可以实现在已有三层网络上构建虚拟二层网络，实现VM之间的二层互通。VXLAN网络内互访如图1所示。

图1 VXLAN网络内互访

VXLAN网络内互访中涉及的概念如下：

网络标识VNI(VXLAN Network Identifier)

类似于传统网络中的VLAN ID，用于区分VXLAN段，不同VXLAN段的租户不能直接进行二层通信。一个租户可以有一个或多个VNI，VNI由24比特组成，支持多达16M的租户。

广播域BD(Bridge Domain)

类似传统网络中采用VLAN划分广播域方法，在VXLAN网络中通过BD划分广播域。

在VXLAN网络中，将VNI以1:1方式映射到广播域BD，一个BD就表示着一个广播域，同一个BD内的VM就可以进行二层互通。

VXLAN隧道端点VTEP(VXLAN Tunnel Endpoints)

VTEP可以对VXLAN报文进行封装和解封装。

VXLAN报文中源IP地址为源端VTEP的IP地址，目的IP地址为目的端VTEP的IP地址。一对VTEP地址就对应着一条VXLAN隧道。在源端封装报文后通过隧道向目的端VTEP发送封装报文，目的端VTEP对接收到的封装报文进行解封装。

虚拟接入点VAP(Virtual Access Point)

VXLAN业务接入点，可以基于VLAN或报文流封装类型(相关介绍参考报文识别)接入业务：

基于VLAN接入业务：在VTEP上建立VLAN与BD的一对一或多对一的映射。这样，当VTEP收到业务侧报文后，根据VLAN与BD的映射关系，实现报文在BD内进行转发。

基于报文流封装类型接入业务：在VTEP连接下行业务的物理接口上创建二层子接口，并配置不同的流封装类型，使得不同的接口接入不同的数据报文。同时，将二层子接口与BD进行一一映射。这样业务侧报文到达VTEP后，即会进入指定的二层子接口。即根据二层子接口与BD的映射关系，实现报文在BD内进行转发。

网络虚拟边缘NVE(Network Virtualization Edge)

NVE是实现网络虚拟化功能的网络实体。报文经过NVE封装转换后，NVE间就可基于三层基础网络建立二层虚拟化网络，图中的交换机设备即为NVE。

二层网关

类似传统网络的二层接入设备，在VXLAN网络中通过二层网关解决租户接入VXLAN虚拟网络，也可用于同一VXLAN虚拟网络的子网通信。

VXLAN网络间互访

不同BD之间的VM不能直接进行二层通信，需要通过VXLAN三层网关实现VM的三层通信。VXLAN网络间互访网络架构如图2所示。

图2 VXLAN网络间互访

VXLAN网络间互访中涉及的概念如下：

三层网关

类似传统网络中不同VLAN的用户间不能直接进行二层互访，不同VNI之间的VXLAN及VXLAN和非VXLAN之间也不能直接相互通信。为了使VXLAN之间，以及VXLAN和非VXLAN之间能够进行通信，引入了VXLAN三层网关的概念。

三层网关用于VXLAN虚拟网络的跨子网通信以及外部网络的访问。

VBDIF接口

类似于传统网络中采用VLANIF解决不同广播域互通的方法，在VXLAN中引入了VBDIF的概念。

VBDIF接口在VXLAN三层网关上配置，是基于BD创建的三层逻辑接口。通过VBDIF接口配置IP地址可实现不同网段的VXLAN间，及VXLAN和非VXLAN的通信，也可实现二层网络接入三层网络。