新华三：2026年VXLAN技术白皮书（30页）.pdf

1、VXLAN 技术白皮书 Copyright 2023 新华三技术有限公司 版权所有，保留一切权利。非经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。除新华三技术有限公司的商标外，本手册中出现的其它公司的商标、产品标识及商品名称，由各自权利人拥有。本文中的内容为通用性技术信息，某些信息可能不适用于您所购买的产品。i 目 录 1 概述 1 1.1 产生背景 1 1.2 技术优点 1 2 VXLAN 技术实现 2 2.1 网络模型 2 2.2 VXLAN 支持 IPv6 3 2.3 报文封装格式 4 2.4 运行机制 5 2.4.1 运行机制概述 5

2、2.4.2 建立 VXLAN 隧道并将其与 VXLAN 关联 5 2.4.3 识别报文所属的 VXLAN 6 2.4.4 学习 MAC 地址 6 2.4.5 转发单播流量 7 2.4.6 转发泛洪流量 9 2.4.7 ARP/ND 泛洪抑制 12 2.5 VXLAN IP 网关 14 2.5.1 独立的 VXLAN IP 网关 14 2.5.2 集中式 VXLAN IP 网关 14 2.5.3 集中式 VXLAN IP 网关保护组 16 2.5.4 分布式 VXLAN IP 网关 17 3 Comware 实现的技术特色 22 3.1 VXLAN 支持 M-LAG 22 4 典型组网应用 24

3、 4.1 VXLAN 二层互通组网 24 4.2 集中式 VXLAN IP 网关组网 24 4.3 分布式 VXLAN IP 网关组网 25 4.4 VXLAN 数据中心互联组网 26 4.5 VXLAN 与 SDN 控制器配合组网 27 5 参考文献 28 1 1 概述概述 1.1 产生背景 随着虚拟化技术的快速发展，数据中心的规模不断扩大，数据中心租户和虚拟机的数量呈爆发式增长，传统的二层网络面临着巨大的挑战：VLAN 资源不足 传统的二层网络隔离技术 VLAN，因其标识相互隔离的虚拟二层网络的 Tag 域只有 12 比特，仅能划分出 4096 个相互隔离的虚拟二层网络，远远无法满足大二层

4、网络中隔离大量租户的需求。虚拟机迁移 为了实现网络业务和资源的灵活调配，虚拟机跨设备甚至跨数据中心的迁移越来越频繁。为了保证虚拟机迁移过程中业务不中断，虚拟机迁移前后的 IP 地址和 MAC 地址需要保持不变，而传统网络技术无法实现虚拟机迁移前后的 IP、MAC 不变。同时，随着数据中心多中心的部署，虚拟机的跨数据中心迁移、灾备，跨数据中心业务负载分担等需求，使得二层网络的扩展不仅是在数据中心的边界为止，还需要考虑跨越数据中心机房的区域，延伸到同城备份中心、远程灾备中心。一般情况下，多数据中心之间是通过路由连通的，天然是一个三层网络。而要实现通过三层网络连接的两个二层网络互通，就必须实现“L2

5、 over L3”。VXLAN（Virtual eXtensible LAN，可扩展虚拟局域网络）是基于 IP 网络、采用“MAC in UDP”封装形式的二层 VPN 技术。VXLAN 可以基于已有的服务提供商或企业 IP 网络，为分散的物理站点提供二层互联，并能够为不同的租户提供业务隔离。VXLAN 主要应用于数据中心网络和园区接入网络。1.2 技术优点 支持大量的租户：使用 24 位的标识符，最多可支持 2 的 24 次方（16777216）个 VXLAN，支持的租户数目大规模增加，解决了传统二层网络 VLAN 资源不足的问题。虚拟机迁移 IP、MAC 不变：采用了 MAC in UDP

6、 的封装方式，实现原始二层报文在 IP 网络中的透明传输，保证虚拟机迁移前后的 IP 和 MAC 不变。易于维护：基于 IP 网络组建大二层网络，使得网络部署和维护更加容易，并且可以充分地利用现有的 IP 网络技术，例如利用等价路由进行负载分担等；只有 IP 核心网络的边缘设备需要进行 VXLAN 处理，网络中间设备只需根据 IP 头转发报文，降低了网络部署的难度和费用。2 2 VXLAN技术实现技术实现 2.1 网络模型 图1 VXLAN 网络模型示意图 如图 1 所示，VXLAN 的典型网络模型中包括如下几部分：用户终端（Terminal）：用户终端设备可以是 PC 机、无线终端设备、服务