CCIE-VXLAN

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#网络 #网络协议 #信息与通信 #tcp/ip #网络安全

于 2023-05-20 12:52:02 首次发布

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文章介绍了VXLANBGPEVPN的基础知识，包括overlay和underlay网络概念，以及VXLAN数据帧结构。通过引入BGPEVPN，解决了VXLAN的泛洪学习问题并减少了泛洪范围。文中提到了五种BGPEVPN路由类型，并详细阐述了VXLAN/EVPN的转发机制，如BUM流量的处理方式和优化特性，如ARP抑制和分布式任意播网关。此外，还讨论了VXLANBGPEVPN在多租户设计、单播/组播转发及外部互联中的应用。

2.1 BUM流量，vxlan bgp evpn控制平面有两种选择

2.2 VXLAN BGP EVPN优化增强特性

2.3 VXLAN BGP EVPN 环境中虚拟portchannel（VPC）

第一章 VXLAN BGP EVPN基础

1.1 概述

spine-leaf VXLAN=2^24

如果外层头部是二层数据帧，那么添加覆盖层的做法就称为数据帧封装（trill、fabricpath、spb）

若果外层头部是三层数据包，则添加覆盖层的做法称为数据包封装（LISP、VXLAN、NVGRE）

传统上VXLAN采用泛洪学习机制，引入BGP EVPN来解决与学习机制有关的问题，并且减少泛洪范围

VXLAN新增50（54）字节头部

在IP底层环境中，在各个VTEP上使用一种路由协议（OSPF/IS-IS）彼此建立连接。IP底层需要某种方式来传输覆盖层流量，无论是单一目的流量还是多目的流量。多目的流量可以采用IP组播。

EVPN（以太网虚拟专用网络）

二层VPN技术
控制平面采用MP-BGP通告EVPN路由信息
数据平面采用VXLAN封装方式转发数据报文

EVPN网络模型

Vtep:EVPN的边缘设备，进行VXLAN的封装与解封装

VXLAN隧道：连个vtep节点之间的逻辑隧道

核心设备：underlay 核心网络中的设备

VXLAN网络/EVPN实例：用户网络可能包括分布在不同地理位置的多个站点内的虚拟机。在骨干网上可以利用VXLAN 隧道将这些站点连接起来，为用户提供一个逻辑的二层VPN。这个二层VPN 称为一个VXLAN 网络，也称为EVPN 实例。

VSI（Virtual Switch Instance，虚拟交换实例）：VSI 与VXLAN一一对应；

ES（Ethernet Segment，以太网段）：）：当一个站点通过多条链路接入到EVPN网络时，这些链路形成一个ES。每条链路在对应的VTEP上使用相同的ESI标识。

支持多归属：当同一个站点通过多台VTEP接入VXLAN网络时，连接该站点的多条路径均可以进行流量转发，以提高网络带宽利用率。

5种EVPN NLRI（Network Layer Reachability Information，网络层可达性信息），即EVPN路由：

1、Ethernet Auto-discovery Route(RT-1)：用来在站点多归属组网中通告ES信息，以便实现水平分割、Aliasing和主备备份等特性；

2、 MAC/IP Advertisement Route(RT-2)：用来通告MAC/IP地址信息；

3、Inclusive Multicast Ethernet Tag Route(RT-3)：用来通告VTEP及其所属VXLAN，以实现VTEP自动发现、自动建立VXLAN隧道；

4、Ethernet Segment Route(RT-4)：用来通告ES及其连接的VTEP信息，以便发现连接同一ES的VTEP冗余组其他成员，以及在冗余组之间选举指定转发器DF等

5、IP Prefix Advertisement Route(RT-5)：IP前缀路由，用来以IP前缀的形式通告引入的外部路由。

路由消息组成：

[路由类型]+[ESI]+ [表示MAC地址长度]+[mac地址]+[表示ip地址长度]+[ip地址]/总长度（bit）

路由类型：一个字节，现在只用到2/3/5类；ESI：现只支持单归属（取值0，四个字节）；表示mac地址长度：一个字节，取值48；MAC地址：6个字节；表示ip地址掩码长度：一个字节；ip地址：4个字节

第2类路由既有只携带mac的路由，也有携带mac/ip的路由；

第3类路由传递的是route id信息，只含有ip，没有携带mac；

第5类路由传递的是网段路由信息，只含有ip；

1.2 overlay

1.3 underlay

1.4 VXLAN 数据帧

1.5 VXLAN BGP EVPN

1.5.1 MP-BGP

MP-BGP在多租户和路由策略方面功能强大。

RD（路由标识符）：区分BGP路由表中路由，理想的做法是给每台路由器每个VRF分配一个独立的RD，其目的是把各个逻辑虚拟路由器实例唯一标识出来。

RT（路由目标）：RT是一种打在路由上的标记，用来标识哪些路由需要进入哪些VRF中（BGP表中标识条目前缀，控制前缀导入导出）

1.5.2 BGP EVPN路由类型

BGP EVPN路由类型

路由类型	描述
1	以太网自动发现路由
2	MAC/IP通告路由
3	包含组播以太网标记路由
4	以太网段路由
5	IP前缀路由

类型2路由定义了MAC/IP通告路由，负责在BGP EVPN环境中分发MAC和IP地址可达性信息。路由中包含RT和VNI来提供二层和三层信息。

类型3路由包含组播以太网标记路由，一般用来为入站复制创建分发列表。提供了通过单播来复制多目的流量的方式。

类型5即IP前缀路由

第二章 VXLAN/EVPN转发

2.1 BUM流量

2.1.1 底层的组播复制机制

2.1.2 入站复制机制

2.2 VXLAN BGP EVPN优化增强特性

2.2.1 ARP抑制

2.2.2 分布式IP任意播网关

2.2.3 集成路由和桥接

2.2.4 端点移动性

2.2.5 VPC

2.2.6 DHCP

第三章底层设计

第四章多租户设计

第五章单播/组播转发

VXLAN BGP EVPN：二层桥接数据包流、三层路由数据包流、负责BUM流量的组播数据包流

5.1 子网内单播转发

5.2 子网间单播转发

5.3 二层组播转发

5.4 三层组播转发

第六章外部连通性

第七章多POD、多矩阵和数据中心互联

第八章四-七层服务集成

第九章 SR

介绍一下SR-TE、SR-BE。

SR-TE、SR-BE都是Segment Routing 协议自带的两种隧道类型。

SR-BE隧道是通过扩展IGP协议将标签在IGP域中扩散，动态生成的隧道。使用一个SID来指导设备进行最短路径转发的形式，我们称它为SR-BE（Best Effort）。SR-BE本质是实现传统IGP和LDP的最短路径转发。如果中间存在多个等价路径，也可以实现业务流量的负载分担。

SR-TE隧道，TE为流量工程，SR-TE隧道是满足流量工程的隧道类型。 SR-TE隧道使用多个SID组合来实现一条转发路由，使用多个SID，实际上是对网络路径进行了一定的约束，能够满足业务的TE流量工程需求。SR-TE隧道有三种组合方式，第一种是使用多个Node SID组合，第二种是使用多个Adjacency SID（邻接SID）进行组合，第三种是Node SID与Adjacency SID两者进行组合。

使用Adjacency SID组成的路径是严格指定的，必须沿着指定的出接口，沿着特定的链路进行转发，这种形式也称为严格SR-TE。使用Node SID组成的路径由于在两个节点之间可能存在等价路由，也可能存在更优路由，他不会指定走哪条路径，只会通过更优的路径到达下一个节点，这种形式也被称为松散形式的SR-TE。使用Node SID和Adjacency SID组成的路径，松散形式与严格形式相结合，仅网络中部分路径是严格指定的，其他部分可以走最短路径转发。也可以进行负载分担。这就是SR-TE.