VXLAN

VXLANはネットワーク仮想化技術です。現代のネットワーク仮想化における重要なツールとして、既存のネットワークインフラストラクチャ上に仮想ネットワークを構築し、大規模導入におけるVLANの制約を解決できます。この記事では、VXLANとは何か、その特徴について理解を深められるよう解説します。

VXLANとは

VXLANはVirtual Extensible Local Area Networkの略であり、IETFのネットワーク仮想化技術標準です。物理ネットワークを基盤として複数の独立した仮想ネットワークを構築し、複数の異なるユーザーが同じ物理ネットワーク上でそれぞれ異なる仮想ネットワークを共有できるようにします。これらの仮想ネットワークのネットワークトラフィックは分離されており、各ユーザーは他のユーザーのネットワークトラフィックを見ることができません。たとえば、物理ネットワークが大きな空間だとすると、VXLANはそれを独立したプライベート空間に分割します。プライベート空間内のあらゆる情報は、そのユーザーだけが把握できます。各VXLANは、共有物理ネットワーク内のプライベートネットワークセグメントのようなものです。

VXLANの仕組み

VXLANトンネリングプロトコルでは、Layer 2 Ethernetフレームを、それぞれ一意のVXLANネットワーク識別子（VNI）を持つLayer 4 UDPパケットにカプセル化することで、物理Layer 3ネットワーク上に仮想化されたLayer 2サブネットを作成できます。パケットのカプセル化とカプセル化解除は、VXLANトンネルエンドポイント（VTEP）によって処理されます。VTEPには、物理ルーターやスイッチなどのスタンドアロンネットワークデバイス、またはサーバー上で動作する仮想スイッチを使用できます。VTEPはEthernetフレームをVXLANパケットにカプセル化し、IPまたはLayer 3ネットワーク経由でターゲットVTEPに送信します。ターゲットVTEPはパケットのカプセル化を解除し、ターゲットサーバーに転送します。ベアメタルサーバーなど、独立してVTEPとして機能できないデバイスの場合、一部のハードウェアVTEP（特定のJuniperスイッチやルーターなど）がパケットのカプセル化とカプセル化解除を処理できます。また、VTEPはハイパーバイザーホスト（カーネルベースの仮想マシン（KVM）など）にも実装でき、仮想化環境を直接サポートできます。このタイプのVTEPはソフトウェアVTEPと呼ばれます。

VXLANの主な利点

VXLANはLayer 2 EthernetフレームをLayer 4 UDPパケットにカプセル化するため、UDP転送をサポートするあらゆるネットワーク環境で動作できます。VXLANトンネルエンドポイント（VTEP）がカプセル化側からカプセル化解除側へUDPパケットを正しく転送できる限り、基盤ネットワークノードの物理的な位置と地理的な距離は管理可能な要素となります。

VXLANをEVPNと組み合わせて使用すると、オペレーターは、同じレイヤー3ネットワーク内で標準をサポートする任意の物理スイッチ上のポートを使用して、仮想ネットワークを構築できます。たとえば、オペレーターはスイッチAから1つのポート、スイッチBから2つのポート、スイッチCから別のポートを選択して、仮想ネットワークを作成できます。接続されているすべてのデバイスから見ると、このネットワークは単一の物理ネットワークのように見えます。仮想ネットワークに参加するデバイスは、他のVXLAN内のトラフィックや基盤となるネットワーク構造を見ることはできません。

VXLANの適用

Spine-Leafアーキテクチャは、VXLANベースのデータセンターを実現するためにデータセンターネットワークに導入されます。MLAGを追加することで、ネットワークアーキテクチャの信頼性を高め、最適なパフォーマンスを確保できます。同時に、VXLANは、広範な仮想マシンの移行とユーザーサービスの柔軟な展開を保証できます。VXLANは、大規模データセンターやクラウドコンピューティングなどのアプリケーションにおいて、より大規模で複雑なネットワーク要件を満たすことができます。

結論

現代のネットワークアーキテクチャの重要な要素として、VXLANは大規模データセンターやクラウドコンピューティングアプリケーションに、より高い柔軟性と拡張性をもたらすとともに、ネットワークサービスプロバイダーにとってより便利な管理方法も提供します。物理ネットワークを複数の仮想ネットワークに分割し、それぞれが互いに干渉せず、他の仮想ネットワークのデータを参照できないようにすることで、ユーザーのセキュリティを確保し、プライバシーの漏洩を防ぎます。VXLANについてご不明な点がございましたら、QSFPTEKのCCIE/HCIEエンジニアまでお気軽にお問い合わせください [email protected].