vlan_必知 | VLAN和VXLAN，两者有何区别？VXLAN运用场景有哪些？

随着网络技术的发展，云计算因其系统利用率高、人工/管理成本低、灵活性/可扩展性强等优势，已成为主要行业信息技术建设的新趋势。作为云计算的核心技术之一，服务器虚拟化得到越来越多的应用，从而大大提高了数据中心的计算密度。同时，为了实现业务变化的灵活部署，对二级网络中虚拟机无限制迁移的需求越来越迫切。然而，传统的经典第2层和第3层网络已经不能完全满足这些要求。以

为例，传统的VLAN(虚拟局域网)技术只能支持4096个虚拟局域网，不能满足云提供商的严格要求，但VXLAN(虚拟可扩展局域网)技术很受欢迎，因为它可以通过将第2层网络扩展到第3层网络来构建大型多租户数据中心，可以有效克服VLAN带来的扩展限制

什么是虚拟局域网

虚拟局域网是指虚拟局域网，这是交换机实施中涉及的一个概念，由802.1Q标准定义由于交换机是在链路层工作的网络设备，因此连接到同一交换机的终端位于同一三层网络中，也位于同一广播域中。当交换机访问更多终端时，当任何终端发送广播消息(例如，ARP请求)时，该消息将在整个网络中传播

对于更大的网络场景，广播消息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将同一个网络划分为多个逻辑虚拟子网，并规定在接收广播消息时，只广播它们所在的VLAN，以防止广播消息泛滥。VLAN技术在链路层实现了广播域的隔离。一个数字可以理解VLAN的角色:

1。虚拟化技术的发展促使大数据和云计算公司使用单个物理设备来虚拟化多个虚拟机以实现联网。因此，支持的虚拟局域网数量也在增加。此外，VLAN技术可以支持多达4，094个虚拟局域网，这已经不能满足要求。

2，公共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。但是，不同用户租用的网络可能有重叠的IP地址和MAC地址。传统的VLAN只解决同一个链路层网络中广播域的隔离问题，而不涉及网络地址重叠的问题。因此，即使在多个租户网络中存在重叠地址，也需要一种新技术来确保有效的通信。

3年，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数十台主机的通信连接，以满足应用要求。虚拟化技术使单个主机能够虚拟化多个虚拟机以同时运行，并且每个虚拟机都有其唯一的MAC地址这样，为了确保集群中的所有虚拟机都能正常通信，交换机必须保存每个虚拟机的MAC地址，这导致交换机中的MAC表很大，从而影响交换机的转发性能

基于上述需求，提出了VXLAN技术

什么是VXLAN

虚拟可扩展局域网IETF定义了一种NVO3标准技术。采用媒体接入控制协议包封装方式。通过用三层协议封装第2层数据包，将第2层网络扩展到三层，满足了数据中心两层虚拟机和多租户迁移的需求。VXLAN技术可以在三层网络结构的基础上构建两层虚拟网络。通过VLAN技术，不同网段中网络设备可以集成到同一逻辑链路层网络中。对于最终用户来说，这些网络设备似乎“真正”部署在同一链路层网络中< br>

也就是说，它可以通过将第2层网络扩展到第3层网络来构建大型多租户数据中心，同时将虚拟网络与物理基础架构分离，并实现无与伦比的网络可靠性和可扩展性因此，您可以使用VXLAN技术创建多达1600万个网络

A，NVE:网络虚拟化边缘，网络虚拟边缘，用于建立VXLAN隧道的网络设备；

B，VTEP: VXLANTUNEL ENDPOINT，VxLAN隧道端点，指建立VxLAN隧道的NVE设备的端点IP，可用于静态VxLAN配置和动态VxLAN配置；

C，VNI:虚拟网络标识符，虚拟网络标识，VNI是虚拟局域网广播域，实现虚拟局域网广播域的隔离，相当于VLAN的VLAN标识；

D，BD:BridgeDomain，它定义了一个VxLAN广播域，可以用BDIF配置来实现跨VxLAN路由。一个BD只映射一个VNI；

E，VXLAN消息格式:

与VLAN技术相比，VXLAN技术具有以下优点:

(1)24位长度的VNI字段值可以支持更多数量的虚拟网络，解决了限制虚拟局域网数量为4094的限制。

(2) VXLAN技术通过隧道技术将物理三层网络中的两层网络虚拟化，VXLAN网络中的终端无法感知VXLAN的通信过程，从而实现了逻辑网络拓扑和物理网络拓扑之间一定程度的解耦，降低了网络拓扑配置对物理设备配置的依赖性，使得配置更加灵活方便

(3) VLAN技术只解决了第2层网络中广播域的划分问题，而VXLAN技术也具有多租户支持的特点。通过VXLAN划分，每个租户可以独立组网和通信，解决了多个租户之间的地址冲突和地址分配问题。

为了保证VXLAN机制通信过程的正确性，rfc7348规定，与VXLAN通信相关的IP报文不允许分段。这要求在物理网络的链路层实现中必须提供足够的MTU值，以确保VXLAN消息的平滑传输。这可以理解为当前VXLAN技术的局限性。

VXLAN应用在云数据中心之间的虚拟机迁移，例如，一个企业在不同的数据中心有不同业务应用的虚拟机。经常会遇到数据中心之间的虚拟机迁移。为了确保虚拟机迁移过程中业务不中断，有必要确保迁移虚拟机的IP地址、MAC地址和其他参数保持不变，这就要求虚拟机在迁移前后属于一个统一的两层网络如果使用传统方法来解决这个问题，可能需要购买新的物理设备来分离流量，并且可能导致诸如VLAN碎片、网络循环、系统和管理开销等问题。

为了在不中断业务的情况下成功实现虚拟机迁移，可以使用VXLAN技术。虚拟局域网是一种网络虚拟化技术。只要物理网络支持IP转发，所有使用IP路由的终端用户都可以建立一个大规模的第2层网络。VXLAN相关信息在连接到虚拟机的交换机上配置。在连接到虚拟机的交换机之间建立VXLAN隧道和VXLAN网关。通过VXLAN隧道和VXLAN网关，可以实现虚拟机在不同数据中心之间的成功迁移，并且在虚拟机迁移过程中网络不会被察觉，服务不会被中断。

VXLAN在SDN环境中的应用。在虚拟专用网环境下，虚拟专用网的IP和VID之间的对应关系可以通过虚拟专用网控制器来实现。SDN控制器可以作为ARP的拾取设备，大大提高了虚拟专用网的灵活性和可扩展性。因此，虚拟专用网络技术可以广泛应用于传感和诊断网络环境