VXLAN (Virtual Extensible LAN)

VXLAN (Virtual Extensible LAN) — технология туннелирования, которая упаковывает Ethernet-кадры в UDP-пакеты (пользовательские дейтаграммы) и создаёт виртуальные сети второго уровня поверх маршрутизируемой IP-сети. Технология описана в RFC 7348 (документ IETF (Internet Engineering Task Force), который стандартизирует технологию VXLAN) и применяется прежде всего в центрах обработки данных.

Формат инкапсуляции и идентификатор VNI

К исходному кадру добавляются заголовок VXLAN, заголовок UDP с портом назначения 4789, внешний IP-заголовок и внешний заголовок Ethernet. Накладные расходы составляют около 50 байт, поэтому в транспортной сети увеличивают MTU как минимум до 1550 байт. Сегмент задаётся 24-битным идентификатором VNI. Это даёт около 16 миллионов изолированных сетей против 4094 у классического VLAN с 12-битным тегом 802.1Q.

VTEP и плоскость управления

Инкапсуляцию выполняют конечные точки туннеля — VTEP. Ими служат коммутаторы, маршрутизаторы или виртуальные коммутаторы гипервизоров. В базовом варианте VTEP изучает соответствие MAC-адресов удалённым узлам по проходящему трафику, а широковещательные и неизвестные кадры рассылает через multicast-группы или копированием на каждый VTEP. Более масштабируемое решение — BGP EVPN (RFC 8365): сведения о MAC- и IP-адресах распространяются протоколом BGP, и лавинная рассылка сокращается.

Применение в ЦОД и ограничения

VXLAN — стандартная основа оверлейных сетей в ЦОД с топологией leaf-spine (двухуровневая сетевая архитектура, обычно используемая в центрах обработки данных для построения высокоскоростных и масштабируемых сетевых инфраструктур). Технология позволяет переносить виртуальные машины между стойками и площадками без смены IP-адресов, разделять арендаторов и растягивать сегменты между ЦОД. Поскольку транспорт маршрутизируемый, нагрузка распределяется по равноценным путям (ECMP): порт источника UDP вычисляется из хэша внутреннего кадра. Шифрования в VXLAN нет — конфиденциальность обеспечивают отдельными средствами.