一文读懂VLAN和VXLAN技术

VLAN基础知识介绍VLAN（虚拟局域网）是一种在物理上互相连接的设备，可以根据逻辑上的属性划分成多个虚拟网络的技术。

VLAN可以提高网络的性能、可管理性和安全性，同时可以降低网络成本。

在企业网络中，VLAN常常被用来按照不同部门或功能来分割网络，同时可以有效地控制流量的传输和访问权限。

VLAN的基本概念1.VLAN标识符:VLAN标识符是一个用于区分不同VLAN的整数值，通常在1到4096之间。

不同VLAN使用不同的标识符来标识其所属的VLAN。

2.VLAN成员:VLAN成员是指被分配到一些VLAN中的设备或端口。

一个设备或端口可以是一个或多个VLAN的成员。

3.VLAN接口:VLAN接口是物理设备上的一个逻辑接口，用来连接不同的VLAN之间的通信。

通常交换机上的端口可以配置为不同的VLAN接口。

4.VLAN域:VLAN域是指一个包含一组VLAN的范围或区域。

不同VLAN可以属于同一个VLAN域，也可以不属于同一个VLAN域。

5.VLAN数据包:VLAN数据包是在网络中传输的数据包，其中包含了VLAN标识符信息，用来标识数据包所属的VLAN。

VLAN的类型1.静态VLAN:静态VLAN是一种基于端口或MAC地址分配的VLAN，管理员需要手动配置每个端口或设备所属的VLAN。

静态VLAN的管理较为复杂，但相对来说也更加安全和可靠。

2.动态VLAN:动态VLAN是一种根据具体情况自动划分的VLAN，通过协议或者特定策略实现VLAN的动态划分。

动态VLAN相对于静态VLAN来说更加适应网络变化和扩展。

3. 动态VLAN的实现方式包括VLAN Trunking、VLAN Tagging和VLAN Membership Policy Server（VMPS）等。

VLAN的优点1.增强网络安全性:通过VLAN可以将不同的部门或功能分隔开来，避免不同部门之间的通信，有效提高网络的安全性。

2.简化网络管理:VLAN可以将网络管理划分为多个逻辑区域，简化网络配置和维护，减少网络故障排查的难度。

vxlan 原理VXLAN原理。

VXLAN（Virtual Extensible LAN）是一种网络虚拟化技术，它可以扩展传统的VLAN技术，允许在现有网络基础设施上构建大规模的虚拟化网络。

VXLAN技术的出现，为数据中心网络提供了更大的灵活性和可扩展性，使得虚拟机可以在不同的物理网络之间进行迁移，同时也解决了传统VLAN技术中VLAN数量受限的问题。

VXLAN的原理主要包括数据包封装、隧道传输和VXLAN网络的组网方式。

首先，VXLAN使用数据包封装技术将原始的以太网帧封装在一个新的以太网帧中。

在VXLAN中，每个虚拟机被分配一个唯一的24位VXLAN网络标识符（VNI），用于标识属于同一个VXLAN网络的虚拟机。

当虚拟机发送数据包时，数据包会被封装在一个VXLAN头部中，VXLAN头部包含VNI以及其他必要的信息，然后再封装在一个UDP数据包中进行传输。

其次，VXLAN使用隧道传输技术将封装后的数据包在底层网络中进行传输。

VXLAN数据包通过底层网络传输时，会被封装在UDP数据包中，源IP地址和目的IP地址分别为VXLAN隧道的源和目的地址。

这样，VXLAN数据包就可以在底层网络中进行传输，同时也可以跨越不同的物理网络进行通信。

最后，VXLAN网络的组网方式通常采用VTEP（VXLAN Tunnel Endpoint）设备来实现。

VTEP设备是支持VXLAN技术的交换机或路由器，它负责VXLAN数据包的封装和解封装，同时也负责VXLAN网络中虚拟机的位置发现和数据包的转发。

VTEP设备通常会维护一个VNI到物理网络的映射表，用于确定VXLAN数据包的转发路径。

总的来说，VXLAN技术通过数据包封装、隧道传输和VTEP设备的组网方式，实现了虚拟化网络的构建和管理。

它能够有效地扩展现有网络基础设施，提供更大的网络规模和更灵活的网络拓扑结构，同时也能够满足大规模数据中心网络的需求。

在实际应用中，VXLAN技术可以与其他网络虚拟化技术（如SDN）结合使用，以实现更灵活、高效的数据中心网络架构。

数据中⼼⼤⼆层⽹络技术-VXLAN随着⽹络技术的发展，云计算凭借其在系统利⽤率⾼、⼈⼒/管理成本低、灵活性/可扩展性强等⽅⾯表现出的优势，已经成为⽬前企业IT建设的新趋势。

⽽服务器虚拟化作为云计算的核⼼技术之⼀，得到了越来越多的应⽤。

服务器虚拟化技术的⼴泛部署，极⼤地增加了数据中⼼的计算密度；同时，为了实现业务的灵活变更，虚拟机VM（Virtual Machine）需要能够在⽹络中不受限迁移，这给传统的“⼆层+三层”数据中⼼⽹络带来了新的挑战。

数据中⼼⽹络⾯临的挑战虚拟机规模受⽹络设备表项规格的限制在传统⼆层⽹络环境下，数据报⽂是通过查询MAC地址表进⾏⼆层转发。

服务器虚拟化后，VM 的数量⽐原有的物理机发⽣了数量级的增长，伴随⽽来的便是VM⽹卡MAC地址数量的空前增加。

⽽接⼊侧⼆层设备的MAC地址表规格较⼩，⽆法满⾜快速增长的VM数量。

⽹络隔离能⼒有限VLAN作为当前主流的⽹络隔离技术，在标准定义中只有12⽐特，因此可⽤的VLAN数量仅4096个。

对于公有云或其它⼤型虚拟化云计算服务这种动辄上万甚⾄更多租户的场景⽽⾔，VLAN的隔离能⼒⽆法满⾜。

虚拟机迁移范围受限由于服务器资源等问题（如CPU过⾼，内存不够等），虚拟机迁移已经成为了⼀个常态性业务。

虚拟机迁移是指将虚拟机从⼀个物理机迁移到另⼀个物理机。

为了保证虚拟机迁移过程中业务不中断，则需要保证虚拟机的IP地址、MAC地址等参数保持不变，这就要求虚拟机迁移必须发⽣在⼀个⼆层⽹络中。

⽽传统的⼆层⽹络，将虚拟机迁移限制在了⼀个较⼩的局部范围内。

为了应对传统数据中⼼⽹络对服务器虚拟化技术的限制，VXLAN技术应运⽽⽣，其能够很好的解决上述问题。

VXLAN技术的优势针对虚拟机规模受设备表项规格限制VXLAN将管理员规划的同⼀区域内的VM发出的原始报⽂封装成新的UDP报⽂，并使⽤物理⽹络的IP和MAC地址作为外层头，这样报⽂对⽹络中的其他设备只表现为封装后的参数。

vxlan概述-回复什么是VXLAN？VXLAN（Virtual Extensible LAN）是一种网络虚拟化技术，用于在计算机网络之上创建虚拟局域网（VLAN）。

VXLAN在网络中封装数据包，使其可以在现有的IP网络基础上进行传输。

它旨在解决传统VLAN技术在大规模数据中心网络中面临的限制，如VLAN数量受限和扩展性差等问题。

1. VXLAN的起源VXLAN最初由VMware、Cisco和Arista共同推出。

它被设计用于在云计算环境中，特别是大规模虚拟化环境中提供更好的虚拟局域网解决方案。

为了解决传统VLAN技术所面临的限制，VXLAN采用了一种新的封装方法。

2. VXLAN的工作原理VXLAN通过将原始数据包封装在一个UDP数据包中，以实现在IP网络上进行传输。

VXLAN使用一个24位的虚拟网络标识符（VNI），将传输的数据包与特定VXLAN网络相关联。

这样可以实现虚拟隔离、多租户隔离和跨子网通信等功能。

VXLAN数据包的源和目的地IP地址是物理网络中用于传输的设备。

3. VXLAN的组成要素VXLAN由三个主要组成要素构成：VXLAN头、内部数据报和UDP封装。

VXLAN头包含VNI和VXLAN网络标识符标志，用于标识传输的虚拟网络。

内部数据报是原始数据包的载体，其将被封装在VXLAN头之后。

UDP 封装则用于在IP网络上传输VXLAN数据包。

4. VXLAN的优势相比传统的VLAN技术，VXLAN具有以下几个优势：- 扩展性: VXLAN支持数量庞大的虚拟网络标识符（VNI），可以满足大规模数据中心网络的需求。

- 多租户隔离: VXLAN通过虚拟隔离，可以为不同的用户或组织提供独立的虚拟网络，提高了网络的安全性和隔离性。

- 跨子网通信: VXLAN可以在不同的子网之间进行通信，解决了传统VLAN技术在这方面的限制。

- 灵活性: VXLAN可以在现有的IP网络基础上部署，不需要对底层网络进行修改或改造。

深度：什么是VxLANVXLAN即虚拟扩展局域网，是大二层网络中广泛使用的网络虚拟化技术。

在源网络设备与目的网络设备之间建立一条逻辑VXLAN隧道，采用MAC in UDP（User Datagram Protocol）封装方式，即，将虚拟机发出的原始以太报文完整的封装在UDP报文中，然后在外层使用物理网络的IP报文头和以太报文头封装，这样，封装后的报文就像普通IP报文一样，可以通过路由网络转发，这就像给二层网络的虚拟机插上了路由的翅膀，使虚拟机彻底摆脱了二、三层网络的结构限制。

为什么需要VXLAN？为什么需要VXLAN呢？这和服务器的虚拟化趋势紧密相关，一方面出现了虚拟机动态迁移，要求虚拟机在迁移前后的IP和MAC地址不能改变；另一方面，租户数量激增，需要网络提供隔离海量租户的能力。

虚拟机动态迁移服务器虚拟化技术是把一台物理服务器虚拟化成多台逻辑服务器，这种逻辑服务器被称为虚拟机（VM）。

通过服务器虚拟化，可以有效地提高服务器的利用率，降低能源消耗，降低运营成本，所以虚拟化技术目前得到了广泛的应用。

在服务器虚拟化后，虚拟机动态迁移变得常态化，为了保证迁移时业务不中断，就要求在虚拟机迁移时，不仅虚拟机的IP地址不变，而且虚拟机的运行状态也必须保持原状（例如TCP会话状态），所以虚拟机的动态迁移只能在同一个二层域中进行，而不能跨二层域迁移。

传统的三层网络架构限制了虚拟机的动态迁移范围，如下图所示，迁移只能在一个较小的局部范围内进行，应用受到了极大的限制。

传统的三层网络架构限制了虚拟机的动态迁移范围为了打破这种限制，实现虚拟机的大范围甚至跨地域的动态迁移，就要求把VM迁移可能涉及的所有服务器都纳入同一个二层网络域，这样才能实现VM的大范围无障碍迁移。

众所周知，同一台二层交换机可以实现下挂服务器之间的二层通信，而且服务器从该二层交换机的一个端口迁移到另一个端口时，IP 地址是可以保持不变的。

这样就可以满足虚拟机动态迁移的需求了。

vxlan概述-回复VXLAN概述VXLAN（Virtual Extensible LAN）是一种用于虚拟化数据中心网络的技术。

它被广泛应用于云计算环境中，旨在解决传统网络无法满足虚拟机（VM）快速迁移和扩容的问题。

1. 什么是VXLAN？VXLAN是一种网络封装技术，它允许在逻辑或虚拟网络中创建逻辑的二层网络如同在物理网络中一样，同时提供了高度伸缩性和灵活性的解决方案。

它通过在底层IP网络上添加一个额外的头部（VXLAN头部），将VM的二层数据包封装并传递到远程主机上。

2. VXLAN的工作原理是什么？VXLAN使用了UDP封装技术，在底层的IP网络上创建了一个虚拟二层网络。

源VM的数据包被封装在UDP数据包中，VXLAN头部包含了逻辑二层网络标识（VNI），用于标记不同的虚拟网络。

当目标主机收到UDP数据包后，将解析VXLAN头部并将数据包解封，将数据包传递给目标VM。

3. 为什么需要VXLAN？传统的二层网络无法满足虚拟机快速迁移和扩容等需求。

当一个虚拟机从一个物理服务器迁移到另一个物理服务器时，传统网络需要重新配置，并且会有网络中断。

而VXLAN可以在逻辑二层网络中保持虚拟机的连通性，实现无感知的迁移和扩容。

此外，VXLAN还提供了更高的网络伸缩性和灵活性。

传统的VLAN技术受限于VLAN ID的数量，而VXLAN可以支持上百万个逻辑二层网络，满足大规模VM的需求。

同时，VXLAN还支持跨物理网络的扩展，使得虚拟机可以在不同的数据中心间进行快速迁移。

4. VXLAN的部署方式是怎样的？VXLAN的部署可以分为两种方式：基于硬件的VXLAN和基于软件的VXLAN。

基于硬件的VXLAN需要网络设备（如交换机）支持VXLAN协议栈，这些设备通常被称为VTEP（VXLAN Tunnel End Point）。

VTEP会负责打包和解包数据包，将虚拟机的数据包封装在VXLAN头部中并发送至目标主机。

VXLAN技术介绍1VXLAN概述1.1什么是VXLANVXLAN（Virtual Extensible LAN）虚拟可扩展局域网，是一种overlay网络技术，将原始2层以太网帧进行UDP封装(MAC-in-UDP)，增加8字节VXLAN头部，8字节UDP头部，20字节IP头部和14字节以太网头部，共50字节。

1.2VXLAN优点VXLAN与VLAN相比能够提供更好的扩展性和灵活性，主要有以下特点：应用灵活部署：通过VXLAN封装后的2层以太网帧可以跨3层网络边界，让组网以及应用部署变得更加灵活，同时解决多租户网络环境中IP地址冲突问题。

更好的扩展性：传统VLAN ID字段为12-bit，VLAN数量最大为4096；VXLAN使用24-bit VNID（VXLAN network identifier），最大支持16,000,000逻辑网络。

提高网络利用率：传统以太网使用STP预防环路，STP导致网络冗余路径处于阻塞状态，VXLAN报文基于3层IP报头传输，能有效利用网络路径，支持ECMP （equal-cost multipath ）和链路聚合协议。

1.2.1 应用灵活部署 RT VM1Vswitch VM3VswitchRT VM4VM2VLAN 10:192.168.1.1VLAN 20:172.16.1.1图1-1 使用VXLAN 后可灵活部署应用，不受物理位置和3层网络边界限制如图1-1所示，在VXLAN 环境中应用部署不受物理位置和3层网络边界限制，例如某应用的地址段为192.168.1.0/24，在传统网络中所有该应用服务器或者虚拟机必须在同一3层网络内部署，否则会产生路由或者地址冲突问题。

1.2.2 更好的扩展性VM 1VTEP-1VTEP-2VM 2VM 3VM 4图1-2 使用VXLAN 后突破传统VLAN 数量限制传统网络通过VLAN 将客户网络逻辑隔离，VLAN ID 字段为12-bit，VLAN 数量最大为4096；VXLAN 使用24-bit VNID （VXLAN network identifier ），最大支持16,000,000逻辑网络，扩展性得到极大增强。

局域网扩展技术解析VLANVXLAN和SDN 局域网扩展技术解析：VLAN、VXLAN和SDN局域网（Local Area Network，LAN）是指在有限的范围内，由一组计算机和网络设备构成的通信网络。

在多个局域网之间进行通信时，需要使用扩展技术来实现互联和数据传输。

本文将对局域网扩展技术中的VLAN、VXLAN和SDN进行详细解析。

一、VLAN（Virtual Local Area Network）VLAN是指通过逻辑方式将物理局域网划分为多个虚拟局域网的技术。

利用VLAN技术可以实现虚拟局域网之间的隔离和划分，增强网络的灵活性和安全性。

VLAN的工作原理是通过在交换机上设置VLAN标识（VLAN ID），将多个端口划分到不同的VLAN中。

交换机通过标识不同的VLAN，可以在逻辑上分割物理网络，使得不同的VLAN之间的通信变得有序化。

VLAN的优点是能够将广播域划分为多个较小的广播域，减少广播风暴对整个网络带来的影响；同时可以隔离不同的用户组，提高网络的安全性。

然而，VLAN的配置和维护相对复杂，需要额外的管理和控制。

二、VXLAN（Virtual Extensible LAN）VXLAN是一种用于虚拟化数据中心网络的扩展技术。

它将传统的以太网帧封装在UDP（User Datagram Protocol）数据包中，以在现有的IP网络上实现虚拟局域网的扩展。

VXLAN通过引入逻辑网络标识（VNI，VXLAN Network Identifier）来扩展虚拟局域网。

VNI是一个24位的标识符，用于区分不同的虚拟局域网，允许在同一个物理网络上同时存在多个虚拟网络。

使用VXLAN可以实现跨子网的虚拟网络互连，提高数据中心网络的扩展性和灵活性。

同时，VXLAN还可以通过隧道技术将虚拟机迁移过程中的数据传输在底层网络中加密，提高了网络的安全性。

然而，VXLAN也增加了网络的复杂性和对硬件设备的要求。

三、SDN（Software-Defined Networking）SDN是一种以软件编程方式定义和控制网络行为的网络架构。

vxlan概述-回复什么是VXLAN？VXLAN (Virtual Extensible LAN) 是以太网扩展技术的一种实现方式，旨在解决传统以太网局域网(LAN) 的扩展性和可伸缩性问题。

VXLAN通过在传统以太网上建立逻辑网络，可以在不同的物理网络之间扩展虚拟化环境。

它提供了一种用于创建、管理和扩展虚拟局域网的机制。

为什么需要VXLAN？随着云计算和虚拟化技术的快速发展，越来越多的应用程序和服务在私有云和公有云中进行部署。

虚拟机(VMs) 的数量增加，需要在不同的物理服务器和数据中心之间进行迁移。

然而，传统的以太网技术存在局限性，包括可伸缩性差、广播风暴、二层网络边界等问题，限制了虚拟机的迁移和扩展。

VXLAN使用了一个24位的虚拟网络标识符(VNI) 来克服这些限制，将原始以太网帧封装在一个UDP包中，允许在物理网络上创建逻辑网络，并提供隔离和可扩展性。

通过创建虚拟拓扑，VXLAN可以实现透明的二层扩展，使虚拟机可以在不同的物理网络之间移动。

VXLAN如何工作？VXLAN使用了一种称为VXLAN封装的技术，将原始以太网帧封装在一个UDP包中。

在发送端，VXLAN网关将原始以太网帧封装在UDP包中，添加了一个VXLAN头，其中包含了一个24位的VNI。

该VNI用于标识虚拟网络，不同的虚拟网络可以在同一物理网络上共存。

在接收端，VXLAN网关解开UDP包，提取原始以太网帧，并根据VNI将帧转发到相应的虚拟网络。

这种方式实现了虚拟机在不同虚拟网络之间的通信和迁移，同时保持了原始以太网帧的完整性。

VXLAN还利用了一种称为VTEP (VXLAN Tunnel End Point) 的元素，它负责在物理网络与虚拟网络之间进行封装和解封装操作。

VTEP允许原始以太网帧在不同物理网络之间传递，同时提供更多的灵活性和可扩展性。

VXLAN的优势和应用场景VXLAN具有许多优势，使其在现代虚拟化环境中得到广泛应用。