虛擬可擴展局域網 (VXLAN) 是一種隧道協議，可通過 IP(第 3 層)網絡對以太網(第 2 層)流量進行隧道傳輸。

由于三個主要原因，傳統的第 2 層網絡存在問題：

生成樹。

VLAN 數量有限。

大型 MAC 地址表。

生成樹阻止任何冗余鏈接以避免循環。阻止鏈接以創建無環路拓撲可以完成工作，但這也意味著我們為無法使用的鏈接付費。我們可以切換到第 3 層網絡，但某些技術需要第 2 層網絡。

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

由于服務器虛擬化，我們交換機的 MAC 地址表中的地址數量呈指數增長。在服務器虛擬化之前，交換機只需為每個交換機端口學習一個 MAC 地址。通過服務器虛擬化，我們在單個物理服務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習許多 MAC 地址。

數據中心的架頂式 (ToR) 交換機可以連接到 24 或 48 臺物理服務器。一個數據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。與沒有服務器虛擬化的網絡相比，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 使用覆蓋和底層網絡：

覆蓋網絡是在物理底層網絡之上運行的虛擬網絡。即使你以前從未聽說過這個術語，你也可能見過它。GRE 隧道是覆蓋網絡的一個簡單示例。GRE 隧道在物理底層網絡之上運行。

使用 VXLAN，覆蓋是第 2 層以太網。底層網絡是第 3 層 IP 網絡。底層網絡的另一個名稱是傳輸網絡。

底層網絡簡單;它唯一的工作是從 A 到 B 獲取數據包。我們在這里不使用任何第 2 層，只使用第 3 層。當我們使用第 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。

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

VXLAN 網絡標識符 (VNI)標識 VXLAN ，并具有與常規 VLAN 的 VLAN ID 類似的功能。我們為 VNI使用24 位，這意味著我們可以創建 16,777,215(約 1600 萬)個 VXLAN。與那些具有 12 位 VLAN ID 的 4094 個 VLAN 相比，這已經很多了。我們可以創建大量的 VXLAN，這意味著擁有數千名客戶的大型服務提供商可以根據需要為每個客戶使用盡可能多的 VXLAN。

VXLAN 隧道端點 (VTEP)是負責封裝和解封裝第 2 層流量的設備。該設備是覆蓋網絡和底層網絡之間的連接。VTEP 有兩種形式：

軟件(基于主機)

硬件(網關)

讓我們看看這兩個選項。

當我談論主機時，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。底層網絡不知道 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 網關，因為它將常規 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 地址的底層網絡。該接口封裝和解封裝以太網幀。

VNI 接口： 在物理接口上保持網絡流量分離的虛擬接口。類似于 SVI 接口。

審核編輯：湯梓紅