VLAN和VXLAN,两者有何区别?VXLAN运用场景有哪些?

Mark发布于:2022-08-07 09:26:34阅读:0

随着网络技术的发展,云计算凭借其系统利用率高、人力/管理成本低、灵活性/可扩展性优势,已成为各大行业IT建设的新趋势。作为云计算的核心技术之一,服务器虚拟化也得到了越来越多的应用,大大提高了数据中心的计算密度;同时,为了实现业务的灵活变更和部署,虚拟机在二层网络中的无限迁移需求越来越迫切。传统的二、三层网络不能完全满足这些需求。

VLAN和VXLAN,两者有何区别?VXLAN运用场景有哪些?

比如传统的VLAN(虚拟局域网)技术最多只能支持4096个VLAN,但是VXLAN(虚拟可扩展局域网)该技术受到青睐,因为它可以通过将第二层扩展到第三层网络来构建大型多租户数据中心VLAN扩展的局限性。

一、什么是VLAN?

1.VLAN概念:

VirtualLocalAreaNetwork由802组成的虚拟局域网是交换机实现过程中涉及的概念.1Q标准的定义。由于交换机是一种在链路层工作的网络设备,连接到同一交换机的终端在同一三层网络中,也在同一广播领域。当交换机访问更多的终端时,任何终端都会发送广播报告(例如:ARP请求),报纸会传遍整个网络。

2.VLAN优点:

对于大型网络场景,广播报纸的泛滥将对网络通信产生更大的影响。VLAN技术为这个问题提供了解决方案,VLAN将同一网络划分为多个逻辑虚拟子网络,并规定当收到广播报纸时,仅在其位置VLAN广播,防止广播报纸泛滥。VLAN在链路层的层次上,技术实现了广播域的隔离,一张图可以理解VLAN作用:

虽然有这些优点,但其缺点也很明显:

  • 虚拟化技术的发展促使大数据和云计算技术公司利用单个物理设备虚拟多台虚拟机组网,因此得到支持VLAN此外,数量要求也在增加VLAN最多支持4094项技术VLAN,所以已经不能满足需求了。

  • 公有云提供商的业务要求将实体网络租赁给多个不同的用户,这些用户对网络有不同的要求,而不同用户租赁的网络很有可能出现IP地址、MAC传统地址的重叠VLAN它只解决了同一链路层网络广播域的隔离问题,不涉及网络地址的重叠。因此,需要一种新技术来确保在多个租户网络中地址重叠时仍能有效通信。

  • 虚拟化技术的出现增加了交换机的负担。对于大型数据中心,单个交换机必须支持几十个主机的通信连接,以满足应用程序的需要。虚拟化技术使单个主机能够同时虚拟化多个虚拟机,每个虚拟机都有自己的独特性MAC地址。这样,为了保证集群中所有虚拟机器的正常通信,交换机必须保存每个虚拟机器MAC这导致了交换机中的地址MAC表格异常大,影响交换机的转发性能。

基于上述需求,VXLAN提出了技术。

二、什么是VXLAN

1.VXLAN概念:

VirtualextensibleLocalAreaNetwork,局域网虚拟扩展。IETF定义NVO采用标准技术之一MAC-in-UDP通过三层协议封装,实现二层网络在三层范围内的扩展,满足数据中心二层虚拟机迁移和多租户的需求;VXLAN通过三层网络结构,技术可以构建二层虚拟网络VLAN该技术可以在同一逻辑链路层网络中集成不同网段的网络设备。对于终端用户来说,这些网络设备似乎真实地部署在同一链路层网络中。

也就是说,它可以将第二层扩展到第三层网络,建立一个大型的多租户数据中心,将虚拟网络与物理基础设施分离,实现无与伦比的网络可靠性和可扩展性。所以,你可以使用它VXLAN创建多达1600万个网络的技术。

2.VXLAN术语介绍:

  • NVE:NetworkVirtualizationEdge,建立网络虚拟边缘VxLAN隧道网络设备;

  • VTEP:VxLANtunnelEndPoint,VxLAN隧道端点,是指建立VxLAN隧道的NVE设备端点IP,可用于静态VxLAN配置及动态VxLAN配置;

  • VNI:VirtualNetworkIdentifier,虚拟网络ID,一个VNI即一个VxLAN广播域,实现VxLAN广播域隔离相当于VLAN中的VLANID;

  • BD:BridgeDomain,定义一个VxLAN广播域,可配合配置BDIF,实现跨VxLAN路由,一个BD唯一映射一个VNI;

  • VxLAN报文格式:

3.VXLAN技术的优势和局限性

相比VLAN技术,VXLAN该技术具有以下优点:

  • 24位长度的VNI字段值可以支持更多数量的虚拟网络,解决了VLAN数量上限为4094的局限性。

  • VXLAN该技术通过隧道技术在物理三层网络中处于虚拟二层网络中VXLAN网络终端无法察觉VXLAN通信过程使逻辑网络拓扑和物理网络拓扑在一定程度上解耦,减少了对物理设备配置的依赖,使配置更加灵活方便。

  • VLAN该技术只解决了二层网络广播域的分割问题VXLAN该技术还具有多租户支持的特点VXLAN分割时,每个租户都可以独立组网通信,解决了地址分配与多个租户的地址冲突。

为了保证VXLAN机制通信过程的正确性,rfc涉及7348标准VXLAN通信的IP所有报纸都不允许分片,这就要求实现物理网络的链路层必须足够大MTU值,保证VXLAN报纸的顺利传输可以理解为当前VXLAN技术的局限性。

4.VXLAN应用场景:

VXLAN虚拟机迁移在云数据中心之间的应用,如企业在不同的数据中心有不同的业务应用,经常遇到虚拟机迁移。为了确保虚拟机迁移过程中的业务不中断,有必要确保虚拟机的迁移IP地址、MAC地址等参数保持不变,这就要求虚拟机迁移前后属于统一的二层网络。如果用传统的方法解决这个问题,可能需要购买新的物理设备来分离流量,并可能导致流量VLAN分散、网络环、系统和管理费用。

为了在业务不中断的情况下成功实现虚拟机的迁移,可以通过VXLAN技术实现。VXLAN是MACinUDP只要物理网络支持网络虚拟化技术IP转发,所有IP路由可达的终端用户可以建立的交换机上建立大规模的二层网络VXLAN虚拟机上联交换机之间建立相关信息VXLAN隧道和VXLAN网关,通过VXLAN隧道和VXLAN网关可以在不同数据中心之间成功迁移虚拟机,并确保网络在虚拟机迁移过程中没有感知和业务中断。

VXLAN在SDN应用环境,SDN可通过环境SDN实现控制器VXLAN的IP和VID相关信息的对应关系,SDN可作为控制器ARP大大提高了代答设备VXLAN灵活性和扩展性VXLAN技术在SDN可广泛应用于环境中。

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