Что такое VXLAN и зачем он нужен?

Поскольку облачные инициативы и технологии виртуализации постоянно формируют наше понимание сетей и требования к ним, VXLAN как ключевая технология постепенно выходит на первый план, изменяя ограничения традиционных сетей и открывая совершенно новые возможности для сетевой архитектуры. В этой статье вы получите всестороннее представление о VXLAN, его роли в сетях и причинах, по которым он нам необходим.

Что такое VXLAN и необходим ли он?

VXLAN — это технология виртуализационной сети, созданная Internet Engineering Task Force в 2014 году. Она является расширением VLAN второго уровня и предназначена для обеспечения аналогичной функциональности VLAN, но с более высокой масштабируемостью и гибкостью. VXLAN позволяет нескольким организациям или пользователям совместно использовать одну физическую сеть, при этом каждый пользователь не может видеть сетевой трафик других организаций. По сути, VXLAN — это туннельная технология, которая устанавливает логический туннель в IP-сети между исходным и целевым сетевыми устройствами, инкапсулируя и перенаправляя пакеты со стороны пользователя через туннель.

Итак, почему необходима технология VXLAN? Это необходимо объяснить с нескольких аспектов:

Масштабируемость:

Из-за ограничения VLAN, имеющего идентификаторы размером всего 12 бит, он может поддерживать максимум 4096 уникальных VLAN. Это ограничение делает его непригодным для крупномасштабных центров обработки данных или приложений облачных вычислений. VXLAN, с другой стороны, использует 24-битные идентификаторы сети VXLAN (VNI) и может поддерживать до 16777215 уникальных идентификаторов VXLAN. Эта функция обеспечивает более высокую масштабируемость для удовлетворения требований любого сценария.

Адаптация к крупномасштабной виртуализации:

VXLAN поддерживает до 16777215 уникальных идентификаторов, что значительно превышает 4096 идентификаторов VLAN. По мере масштабирования сети VLAN требует индивидуальной настройки и управления для каждого пользователя. VXLAN обеспечивает логическую изоляцию, упрощая управление. VXLAN также позволяет виртуальным машинам и контейнерам обмениваться данными между разными подсетями, повышая гибкость и обеспечивая более свободную миграцию виртуальных машин и контейнеров без ограничений физической топологией.

Преодоление ограничений физической сети:

Инкапсуляция пакетов VXLAN с использованием UDP позволяет ему работать в любой сети, способной передавать пакеты UDP. Если пакеты UDP могут пересылаться от инкапсулирующей конечной точки туннеля VXLAN к декапсулирующей VTEP, физическая конфигурация и расстояние между узлами базовой сети становятся менее важными. Это ключевой фактор, благодаря которому VXLAN преодолевает ограничения физической сети.

В чем разница между VLAN и VXLAN?

VXLAN, будучи расширением VLAN, демонстрирует различия между ними, которые гораздо существеннее, чем может показаться на первый взгляд. Хотя оба относятся к области виртуализации сетей, они значительно различаются по таким аспектам, как изоляция сети и гибкость. Позвольте рассказать об их различиях:

Уровень работы:

VLAN, реализованная на канальном уровне (уровень 2), обеспечивает логическую изоляцию сети, разделяя разные порты на отдельные виртуальные сети в коммутаторе. В свою очередь, VXLAN, работающая на сетевом уровне (уровень 3), создает логические туннели в IP-сети, инкапсулируя и передавая пакеты данных от одной конечной точки сети VXLAN к другой, что обеспечивает взаимодействие между виртуальными сетями.

Размер поля идентификатора:

Как упоминалось ранее, VLAN ограничен 12-битным идентификатором VLAN и поддерживает не более 4096 уникальных VLAN. Хотя этого достаточно для некоторых небольших приложений, VLAN оказывается непригодным для крупномасштабных развертываний. В отличие от него, VXLAN использует 24-битный идентификатор сети VXLAN (VNI) и поддерживает целых 16777215 уникальных идентификаторов VXLAN, что делает его подходящим для более масштабных и сложных сетевых требований.

Изоляция сети и гибкость:

VLAN обеспечивает только базовую изоляцию сети, поэтому в крупномасштабных сетевых средах для каждого пользователя требуется отдельная настройка и управление. Кроме того, VLAN ограничивает взаимодействие между подсетями. VXLAN, напротив, вводит концепцию логической изоляции, упрощая управление. Более того, VXLAN позволяет виртуальным машинам и контейнерам взаимодействовать между разными подсетями, обеспечивая большую гибкость и упрощая миграцию.

Принцип работы:

VLAN использует стандарт 802.1Q, добавляя теги VLAN в заголовок кадра для обозначения виртуальной сети, которой принадлежит пакет данных. В отличие от него, VXLAN использует инкапсуляцию UDP, создавая логический туннель в IP-сети между исходным и целевым сетевыми устройствами. Он инкапсулирует кадры Ethernet уровня 2 в UDP и передает их через сети уровня 3. Преимущество VXLAN заключается в возможности работать в любой сети, поддерживающей передачу UDP-пакетов: физическая топология и расстояние между узлами нижележащей сети не накладывают ограничений, пока UDP-пакеты могут пересылаться от конечной точки туннеля VXLAN, выполняющей инкапсуляцию (VTEP), к VTEP, выполняющей декапсуляцию.

Применение VXLAN

В сетях центров обработки данных развертывание архитектуры spine-leaf используется для реализации центров обработки данных на основе VXLAN. Внедрение MLAG повышает надежность сетевой архитектуры и обеспечивает оптимальную производительность. Благодаря VXLAN это решение обеспечивает гибкое развертывание масштабных миграций виртуальных машин и пользовательских сервисов. Предназначенное для крупных центров обработки данных или облачных вычислительных сред, оно отвечает требованиям более масштабных и сложных сетевых инфраструктур.

Заключение

В заключение, VXLAN становится важной технологией для модернизации сетевых архитектур, устранения ограничений масштабируемости и обеспечения гибкого развертывания в крупных центрах обработки данных и облачных вычислительных средах. Как технология виртуализации сетей уровня 3, VXLAN не только обеспечивает конфиденциальность и безопасность пользователей, но и гарантирует независимость данных трафика. Если у вас есть дополнительные вопросы или вам нужны разъяснения, свяжитесь с инженерами QSFPTEK с сертификацией CCIE/HCIE по адресу [email protected].