O que é VXLAN e por que precisamos dele?

Com iniciativas de nuvem e tecnologias de virtualização moldando continuamente nossa compreensão e nossas demandas por redes, VXLAN, como uma tecnologia-chave, está emergindo discretamente, alterando as restrições das redes tradicionais e trazendo possibilidades totalmente novas para a arquitetura de rede. Este artigo fornecerá a você uma compreensão abrangente de VXLAN, seu papel em redes e os motivos pelos quais precisamos dela.

O que é VXLAN, é uma necessidade?

VXLAN é uma tecnologia de rede de virtualização criada pela Internet Engineering Task Force em 2014. É uma extensão da VLAN de camada dois, projetada para fornecer funcionalidade semelhante à da VLAN, mas com maior escalabilidade e flexibilidade. A VXLAN permite que várias organizações ou usuários compartilhem uma única rede física, sem que cada usuário consiga ver o tráfego de rede de qualquer outra organização. Essencialmente, a VXLAN é uma tecnologia de tunelamento que estabelece um túnel lógico em uma rede IP entre o dispositivo de rede original e o dispositivo de rede de destino, encapsulando e encaminhando pacotes do lado do usuário por meio do túnel.

Então, por que a tecnologia VXLAN é necessária? Isso precisa ser explicado a partir de vários aspectos:

Escalabilidade:

Devido à limitação da VLAN de ter apenas identificadores de 12 bits, ela pode suportar no máximo 4096 VLANs únicas. Essa limitação a torna inadequada para data centers de grande escala ou aplicações de computação em nuvem. A VXLAN, por outro lado, usa Identificadores de Rede VXLAN (VNIs) de 24 bits e pode suportar até 16777215 identificadores VXLAN únicos. Esse recurso proporciona maior escalabilidade para atender às demandas de qualquer cenário.

Adaptação à virtualização em larga escala:

Com o VXLAN oferecendo até 16777215 identificadores únicos, muito acima dos 4096 da VLAN. À medida que a rede escala, a VLAN exige configuração e gerenciamento individuais para cada usuário. O VXLAN introduz isolamento lógico, simplificando o gerenciamento. O VXLAN também permite que máquinas virtuais e contêineres se comuniquem entre diferentes sub-redes, aumentando a flexibilidade e permitindo uma migração mais irrestrita de máquinas virtuais e contêineres, sem restrição pela topologia física.

Superando Limitações Físicas da Rede:

O encapsulamento de pacotes do VXLAN usando UDP permite que ele opere em qualquer rede capaz de transmitir pacotes UDP. Desde que os pacotes UDP possam ser encaminhados do endpoint de túnel VXLAN encapsulador para o VTEP de desencapsulamento, o layout físico e a distância entre os nós da rede subjacente se tornam menos importantes. Esse é um fator crucial que permite ao VXLAN superar as limitações impostas pela rede física.

Qual é a diferença entre VLAN e VXLAN?

VXLAN, como uma extensão da VLAN, apresenta diferenças entre elas que são muito mais significativas do que poderiam parecer inicialmente. Embora ambas pertençam ao âmbito da virtualização de rede, elas diferem significativamente em aspectos como isolamento de rede e flexibilidade. Deixe-me guiá-lo por suas distinções:

Camada de operação:

A VLAN, implementada na camada de enlace de dados (Camada 2), alcança o isolamento lógico da rede ao segregar diferentes portas em redes virtuais distintas em um switch. Por outro lado, a VXLAN, operando na camada de rede (Camada 3), estabelece túneis lógicos em uma rede IP, encapsulando e transmitindo pacotes de dados de um endpoint de rede VXLAN para outro, facilitando a comunicação entre redes virtuais.

Tamanho de bits do identificador:

Como mencionado anteriormente, a VLAN é limitada a um identificador de VLAN de 12 bits, suportando no máximo 4096 VLANs exclusivas. Embora seja suficiente para algumas aplicações de pequena escala, a VLAN se mostra inadequada para implantações em larga escala. Em contraste, o VXLAN conta com um identificador de rede VXLAN (VNI) de 24 bits, suportando impressionantes 16777215 identificadores VXLAN exclusivos, o que o torna adequado para requisitos de rede mais amplos e complexos.

Isolamento e flexibilidade da rede:

A VLAN fornece apenas isolamento básico de rede, exigindo configuração e gerenciamento separados para cada usuário em ambientes de rede de grande escala. Além disso, a VLAN impõe limitações à comunicação entre sub-redes. A VXLAN, no entanto, introduz o conceito de isolamento lógico, simplificando o gerenciamento. Além disso, a VXLAN permite que máquinas virtuais e contêineres se comuniquem entre diferentes sub-redes, proporcionando maior flexibilidade e facilitando a migração.

Mecanismo operacional:

A VLAN utiliza o padrão 802.1Q, adicionando tags de VLAN ao cabeçalho do quadro para marcar a rede virtual à qual um pacote de dados pertence. Em contraste, a VXLAN emprega encapsulamento UDP, criando um túnel lógico em uma rede IP entre os dispositivos de rede de origem e destino. Ela encapsula quadros Ethernet de Camada 2 em UDP e os transmite por redes de Camada 3. A vantagem da VXLAN está em sua capacidade de operar em qualquer rede que suporte a transmissão de pacotes UDP, sem que o layout físico e a distância entre os nós de rede subjacentes imponham limitações, desde que os pacotes UDP possam ser encaminhados do endpoint de túnel VXLAN encapsulador (VTEP) para o VTEP desencapsulador.

Aplicação de VXLAN

Em redes de data center, a implantação de uma arquitetura spine-leaf é empregada para criar data centers baseados em VXLAN. A incorporação de MLAG aumenta a confiabilidade da arquitetura de rede, garantindo ao mesmo tempo um desempenho ideal. Com a presença do VXLAN, esta solução garante a implantação flexível de migrações extensas de máquinas virtuais e serviços de usuário. Adaptada para data centers de grande escala ou ambientes de computação em nuvem, ela atende às demandas de requisitos de rede maiores e mais complexos.

Conclusão

Em conclusão, a VXLAN surge como uma tecnologia crucial para modernizar arquiteturas de rede, abordar limitações de escalabilidade e permitir implantações flexíveis em data centers de grande escala e ambientes de computação em nuvem. Como uma tecnologia de virtualização de rede de camada 3, a VXLAN não apenas garante a privacidade e a segurança do usuário, mas também assegura a independência dos dados de tráfego. Para quaisquer dúvidas adicionais ou esclarecimentos, sinta-se à vontade para entrar em contato com os engenheiros CCIE/HCIE da QSFPTEK em [email protected].