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.
Вопросы и ответы
Вопрос 1: Чем VXLAN лучше обычных VLAN?
VLAN ограничен 4094 сегментами и пределами одного домена
второго уровня. VXLAN поддерживает около 16 миллионов
сегментов и работает поверх любой IP-сети, в том числе
между площадками.
Вопрос 2: Какой MTU нужен для VXLAN?
Инкапсуляция добавляет около 50 байт. Чтобы кадры размером
1500 байт проходили без фрагментации, MTU транспортной сети
устанавливают не менее 1550 байт; на практике часто включают
jumbo-кадры (технология в компьютерных сетях, позволяющая
передавать кадры (фреймы) канального уровня модели OSI
с размером полезной нагрузки больше стандартного значения,
установленного для Ethernet (1500 байт)).
Вопрос 3: Зачем VXLAN нужен EVPN?
EVPN даёт VXLAN плоскость управления: адреса узлов
распространяются по BGP, а не изучаются лавинной рассылкой.
Это уменьшает объём служебного трафика и упрощает
маршрутизацию между сегментами.

