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Grundlegende Informationen zu VXLANs

Virtual Extensible LAN Protocol (VXLAN)-Technologie ermöglicht Netzwerken die Unterstützung von mehr VLANs. Gemäß dem IEEE 802.1Q sind herkömmliche VLAN-Identifikatoren 12 Bits lang. Dieser Name beschränkt Netzwerke auf 4094 VLANs. Das VXLAN-Protokoll überwindet diese Einschränkung durch die Verwendung einer längeren logischen Netzwerkkennung, die mehr VLANs und daher eine logische Netzwerkisolierung für große Netzwerke wie z. B. Clouds, in denen üblicherweise viele virtuelle Maschinen enthalten sind, zulässt.

VXLAN Vorteile

VXLAN-Technologie ermöglicht es Ihnen, Ihre Netzwerke zu segmentieren (wie es VLANs tun), bietet jedoch Vorteile, die VLANs nicht bieten können. Hier sind die wichtigsten Vorteile bei der Verwendung von VXLANs:

  • Sie können theoretische 16 Millionen VXLANs in einer administrativen Domäne erstellen (im Gegensatz zu 4094 VLANs auf einem Juniper Networks).

    • Router und EX9200-Switches der MX-Serie unterstützen bis zu 32.000 VXLANs, 32.000 Multicastgruppen und 8.000 virtuelle Tunnel-Endpunkte (VTEPs). VXLANs auf Der Basis von Routern der MX-Serie ermöglichen daher eine Netzwerksegmentierung in dem Umfang, den Cloud-Builder zur Unterstützung einer sehr großen Anzahl von Mandanten erforderlich machen.

    • QFX10000-Serie unterstützen 4.000 VXLANs und 2.000 Remote-VTEPs.

    • QFX5100-, QFX5110-, QFX5200-, QFX5210- und EX4600-Switches unterstützen 4.000 VXLANs, 4.000 Multicastgruppen und 2.000 Remote-VTEPs.

    • EX4300-48MP-Switches unterstützen 4.000 VXLANs.

  • Sie können die Migration virtueller Maschinen zwischen Servern, die in separaten Layer-2-Domänen vorhanden sind, aktivieren, indem Sie den Datenverkehr über Layer-3-Netzwerke tunneln. Mit diesen Funktionen können Sie Ressourcen innerhalb von oder zwischen Rechenzentren dynamisch zuweisen, ohne durch Layer-2-Grenzen eingeschränkt oder zu großen oder geografisch gestreckten Layer 2-Domänen gezwungen zu werden.

Wenn Sie mit VXLANs kleinere Layer 2-Domänen erstellen, die über ein Layer-3-Netzwerk verbunden sind, müssen Sie das Spanning Tree Protocol (STP) nicht zum Konvergieren der Topologie verwenden, sondern können stattdessen robustere Routingprotokolle im Layer-3-Netzwerk verwenden. Ohne STP werden keine Ihrer Links blockiert. Das bedeutet, dass Sie alle beim Kauf erhältlichen Ports voll nutzen können. Mithilfe von Routingprotokollen zur Verbindung Ihrer Layer-2-Domänen können Sie außerdem den Datenverkehr lastausgleichen, um sicherzustellen, dass Sie Ihre verfügbare Bandbreite optimal nutzen. Angesichts der Menge an Ost-West-Datenverkehr, der oft innerhalb von oder zwischen Rechenzentren fließt, ist eine Maximierung Ihrer Netzwerkleistung für diesen Datenverkehr sehr wichtig.

Das Video "Why Use an Overlay Network in a Data Center" (Warum sollte man ein Overlay-Netzwerk in einem Rechenzentrum verwenden?) bietet einen kurzen Überblick über die Vorteile der Verwendung von VXLANs.

Wie funktioniert VXLAN Daten?

VXLAN oft als Overlay-Technologie beschrieben, da Sie damit Layer-2-Verbindungen über ein intervening Layer 3-Netzwerk ausdehnen können, indem Sie Ethernet-Frames (Tunneling) in einem VXLAN-Paket mit IP-Adressen einkapseln. Geräte, die VXLANs unterstützen, werden als Virtual Tunnel Endpoints (VTEPs)bezeichnet und können End-Hosts, Netzwerk-Switches oder Router sein. VTEPs verkapseln VXLAN Datenverkehr und entkapselt diesen Datenverkehr, wenn er den VXLAN verlässt. Um einen Ethernet-Frame zu verkapseln, fügen VTEPs eine Reihe von Feldern hinzu, einschließlich der folgenden Felder:

  • Outer MAC (MAC)-Zieladresse (MAC-Adresse) (MAC-Adresse des Tunnel endpoint VTEP)

  • Äußere MAC-Quelladresse (MAC-Adresse der Tunnel source VTEP)

  • Äußere IP-Zieladresse (IP-Adresse des Tunnelendpunkts VTEP)

  • Äußere IP-Quelladresse (IP-Adresse der Tunnel-Quell VTEP)

  • Äußerer UDP-Header

  • Ein VXLAN-Header mit einem 24-Bit-Feld namens VXLAN Network Identifier (VNI),das zur eindeutigen Identifizierung des Pakets VXLAN. Der VNI ist ähnlich wie eine VLAN-ID, aber mit 24 Bits können Sie viel mehr VXLANs erstellen als VLANs.

Hinweis:

Da VXLAN dem originalen Ethernet-Frame 50 bis 54 Byte zusätzlicher Header-Informationen hinzufügt, könnte dies die MTU des zugrunde liegenden Netzwerks erhöhen. Konfigurieren Sie in diesem Fall die MTU der physischen Schnittstellen, die am VXLAN-Netzwerk beteiligt sind, und nicht den MTU der logischen VTEP-Quellschnittstelle, die ignoriert wird.

Abbildung 1 zeigt das VXLAN Paketformat.

Abbildung 1: VXLAN Packet-Format VXLAN Packet Format

VXLAN Implementierungsmethoden

Junos OS unterstützt die Implementierung von VXLANs in den folgenden Umgebungen:

  • Manuelle VXLAN: In dieser Umgebung fungiert ein Juniper Networks-Gerät als Transitgerät für Downstream-Geräte, die als VTEPs agieren, oder als Gateway, das die Konnektivität für Downstream-Server bietet, die virtuelle Maschinen (VMs), die über ein Layer-3-Netzwerk kommunizieren. In dieser Umgebung werden keine das SDN bereitgestellt.

    Hinweis:

    QFX10000-Switches unterstützen keine manuellen VXLANs.

  • OVSDB-VXLAN: In dieser Umgebung verwenden das SDN-Controller das Open vSwitch Database (OVSDB)-Verwaltungsprotokoll, um ein Mittel zu erhalten, über das Controller (z. B. ein VMware NSX- oder Juniper Networks Contrail-Controller) und Juniper Networks-Geräte, die OVSDB unterstützen, kommunizieren können.

  • EVPN-VXLAN: Ethernet VPN (EVPN) ist eine Control Plane-Technologie, die es ermöglicht, Hosts (physische Server und VMs) überall in einem Netzwerk zu platziert und mit demselben logischen Layer-2-Overlay-Netzwerk verbunden zu bleiben, und VXLAN erstellt die Datenebene für das Layer 2-Overlay-Netzwerk.

Mit QFX5100-, QFX5110-, QFX5120-, QFX5200-, QFX5210-, EX4300-48MP- und EX4600-Switches mit VXLANs

Sie können die Switches so konfigurieren, dass sie alle folgenden Rollen übernehmen:

  • (Alle Switches außer EX4300-48MP) Agieren Sie in einer Umgebung ohne das SDN Controller als Transit-Layer 3-Switch für Downstream-Hosts, die als VTEPs fungieren. In dieser Konfiguration müssen Sie keine Konfigurationsfunktionen VXLAN Switches erstellen. Sie müssen IGMP und PIM konfigurieren, damit der Switch die Multicastbäume für die VXLAN castgruppen bilden kann. (Siehe manuelle VXLANs erfordern PIM, um weitere Informationen zu erhalten.)

  • (Alle Switches außer EX4300-48MP) Agieren Sie in einer Umgebung mit oder ohne einen das SDN Controller als Layer 2-Gateway zwischen virtualisierten und nichtvirtualisierten Netzwerken im selben Rechenzentrum oder zwischen Rechenzentren. Beispielsweise können Sie mit dem Switch ein Netzwerk, das VXLANs verwendet, mit einem Netzwerk verbinden, das VLANs verwendet.

  • (EX4300-48MP-Switches) Fungieren als Layer 2-Gateway zwischen virtualisierten und nichtvirtualisierten Netzwerken in einem Campus-Netzwerk. Beispielsweise können Sie mit dem Switch ein Netzwerk, das VXLANs verwendet, mit einem Netzwerk verbinden, das VLANs verwendet.

  • (Alle Switches außer EX4300-48MP) Fungieren als Layer 2-Gateway zwischen virtualisierten Netzwerken in ein und demselben oder verschiedenen Rechenzentren und lassen virtuelle Maschinen (VMotion) zwischen diesen Netzwerken und Rechenzentren bewegt werden. Wenn Sie z. B. VMotion zwischen Geräten in zwei verschiedenen Netzwerken zulassen möchten, können Sie in beiden Netzwerken dasselbe VLAN erstellen und beide Geräte in dieses VLAN setzen. Die mit diesen Geräten verbundenen Switches als VTEPs können dieses VLAN dem gleichen VXLAN zuordnen, und der VXLAN-Datenverkehr kann dann zwischen den beiden Netzwerken geroutet werden.

  • (QFX5110- QFX5120-Switches mit EVPN-VXLAN) Fungieren als Layer 3-Gateway zum Routen von Datenverkehr zwischen verschiedenen VXLANs im selben Rechenzentrum.

  • (QFX5110- QFX5120-Switches mit EVPN-VXLAN) Fungieren als Layer 3-Gateway zum Weiterleiten von Datenverkehr zwischen verschiedenen VXLANs in verschiedenen Rechenzentren über ein WAN oder das Internet mithilfe von Standard-Routingprotokollen oder VPLS-Tunneln (Virtual Private LAN Service).

Hinweis:

Wenn ein QFX5110- oder QFX5120-Switch ein Layer 3-VXLAN-Gateway in einer EVPN-VXLAN-Umgebung sein soll, müssen Sie integrierte Routing- und Bridging-Schnittstellen (IRB) konfigurieren, um die VXLANs zu verbinden, genau wie für das Routing von Datenverkehr zwischen VLANs.

Da die zusätzlichen Header 50 bis 54 Bytes hinzufügen, kann es sein, dass Sie die Anzahl MTU Paketen auf einem Paket auf VTEP erhöhen müssen. Wenn der Switch beispielsweise den standardmäßigen MTU Wert von 1514 Bytes verwendet und 1500-Byte-Pakete über die VXLAN weitergeleitet werden soll, müssen Sie den MTU erhöhen, um die erhöhte Paketgröße zu ermöglichen, die durch die zusätzlichen Header verursacht wird.

Ändern des UDP-Ports auf QFX5100-, QFX5110-, QFX5200-, QFX5210- und EX4600-Switches

Beginnend mit Junos OS Release 14.1X53-D25 auf QFX5100-Switches, Junos OS Release 15.1X53-D210 auf QFX5110- und QFX5200-Switches, Junos OS Release 18.1R1 auf QFX5210-Switches und Junos OS Release 18.2R1 auf EX4600-Switches können Sie den UDP-Port als Zielport für VXLAN-Datenverkehr konfigurieren. Geben Sie die folgende VXLAN ein, um den Zielport zu einem anderen als den Standard-UDP-Port (4789) zu konfigurieren:

set protocols l2-learning destination-udp-port port-number

Der von Ihnen konfigurierte Port wird für alle auf dem Switch konfigurierten VXLANs verwendet.

Hinweis:

Wenn Sie diese Änderung auf einem Switch in einem Switch in einem Switch VXLAN, müssen Sie dieselbe Änderung auf allen Geräten treffen, die die auf Dem Switch konfigurierten VXLANs beenden. In anderen Unternehmen wird der Datenverkehr für alle auf Ihrem Switch konfigurierten VXLANs unterbrochen. Beim Ändern des UDP-Ports gehen die zuvor erlernten Remote-VTEPs und Remote-MACs verloren und der VXLAN-Datenverkehr wird unterbrochen, bis der Switch die Remote-VTEPs und Remote-MACs neu lernt.

Steuerung des Transit-Multicast-Datenverkehrs auf QFX5100-, QFX5110-, QFX5200-, QFX5210- und EX4600-Switches

Wenn der Switch, der als Paket VTEP, ein Broadcast-, unbekanntes Unicast- oder Multicast-Paket empfängt, führt er die folgenden Aktionen auf dem Paket aus:

  1. Es verkapselt das Paket und übergibt es an die lokal verbundenen Hosts.

  2. Anschließend fügt er die VXLAN-Einkapselung erneut hinzu und sendet das Paket an die anderen VTEPs im VXLAN.

Diese Aktionen werden von der loopback-Schnittstelle ausgeführt, die als Tunneladresse VXLAN wird, und kann somit die dem Netzwerk zur Verfügung stehenden Bandbreite negativ VTEP. Dies beginnt mit Junos OS Release 14.1X53-D30 für QFX5100-Switches, Junos OS Release 15.1X53-D210 für QFX5110- und QFX5200-Switches, Junos OS Release 18.1R1 für QFX5210-Switches und Junos OS Release 18.2R1 für EX4600-Switches, wenn Ihnen bekannt ist, dass keine Multicast-Empfänger an die VXLAN angeschlossen sind, die Datenverkehr für eine bestimmte Multicastgruppe können Sie die Verarbeitungslast auf der Loopback-Schnittstelle verringern, indem Sie die folgende Aussage eingeben:

In diesem Fall wird kein Datenverkehr für die angegebene Gruppe weitergeleitet, aber der andere Multicast-Datenverkehr wird weitergeleitet. Wenn Sie keinen Multicast-Datenverkehr an andere VTEPs in der VXLAN möchten, geben Sie die folgende Anweisung ein:

Verwendung eines Routers der MX-Serie, EX9200-Switches oder QFX10000-Switches als VTEP

Sie können einen Router der MX-Serie, einen EX9200-Switch oder einen QFX10000-Switch so konfigurieren, dass er als Router VTEP und alle folgenden Rollen ausführen kann:

  • Fungieren als Layer 2-Gateway zwischen virtualisierten und nichtvirtualisierten Netzwerken im selben Rechenzentrum oder zwischen Rechenzentren. Sie können beispielsweise einen Router der MX-Serie verwenden, um ein Netzwerk, das VXLANs verwendet, mit einem Netzwerk zu verbinden, das VLANs verwendet.

  • Fungieren als Layer 2-Gateway zwischen virtualisierten Netzwerken in ein und demselben oder verschiedenen Rechenzentren und lassen virtuelle Maschinen (VMotion) zwischen diesen Netzwerken und Rechenzentren bewegt werden.

  • Fungieren als Layer 3-Gateway zum Routen von Datenverkehr zwischen verschiedenen VXLANs im selben Rechenzentrum.

  • Fungieren als Layer 3-Gateway zum Weiterleiten von Datenverkehr zwischen verschiedenen VXLANs in verschiedenen Rechenzentren über ein WAN oder das Internet mithilfe von Standard-Routingprotokollen oder VPLS-Tunneln (Virtual Private LAN Service).

Hinweis:

Wenn eines der in diesem Abschnitt beschriebenen Geräte ein VXLAN Layer 3-Gateway sein soll, müssen Sie integrierte Routing- und Bridging-Schnittstellen (IRB) konfigurieren, um die VXLANs zu verbinden, genau wie für das Routing von Datenverkehr zwischen VLANs.

Manuelle VXLANs erfordern PIM

In einer Umgebung mit einem Controller (z. B. einem VMware NSX- oder Juniper Networks Contrail-Controller) können Sie VXLANs auf einem gerät Juniper Networks bereitstellen. Ein Controller bietet auch eine Steuerungsebene, mit der VTEPs ihre Erreichbarkeit werben und die Erreichbarkeit anderer VTEPs erfahren. Sie können auch VXLANs manuell auf Juniper Networks und nicht auf einem Controller erstellen. Wenn Sie diesen Ansatz verwenden, müssen Sie auch Protocol Independent Multicast (PIM) auf den VTEPs konfigurieren, damit sie tunnel zwischen VXLAN erstellen können.

Sie müssen auch jede VTEP in einer bestimmten Konfiguration VXLAN, um ein Mitglied der gleichen Multicastgruppe zu sein. (Wenn möglich, sollten Sie jedem Benutzer eine andere Multicastgruppenadresse VXLAN, die nicht erforderlich ist. Mehrere VXLANs können dieselbe Multicastgruppe gemeinsam haben.) Die VTEPs können dann ARP-Anforderungen, die sie von ihren verbundenen Hosts erhalten, an die Multicastgruppe senden. Die anderen VTEPs in der Gruppe entkapseln die VXLAN und (wenn sie Mitglieder desselben VXLAN sind), senden sie die ARP-Anforderung an die verbundenen Hosts. Wenn der Zielhost die ARP-Anforderung empfängt, antwortet er mit seiner MAC-Adresse. Der ARP-VTEP Antwort an die Quelladresse VTEP. Während dieses Vorgangs lernen die VTEPs die IP-Adressen der anderen VTEPs im VXLAN und die MAC-Adressen der mit den anderen VTEPs verbundenen Hosts an.

Die Multicastgruppen und -strukturen werden auch zur Übertragung von Broadcast-, unbekanntem Unicast- und Multicast-Datenverkehr (BUM) zwischen VTEPs verwendet. So wird verhindert, dass BUM-Datenverkehr unnötigerweise außerhalb der VXLAN.

Hinweis:

Multicast-Datenverkehr, der über einen Tunnel VXLAN wird nur an die entfernten VTEPs im Netzwerk VXLAN. Das bedeutet, dass der einkapselende VTEP die Pakete entsprechend des Multicast tree nicht kopiert und sendet. Sie weitergeleitet die empfangenen Multicastpakete nur an die Remote-VTEPs. Die entkapselten VTEPs entkapselt die eingekapselten Multicastpakete und geben sie an die entsprechenden Layer 2-Schnittstellen weiter. Junos OS Release 18.1R1 für Switches QFX5210 Switches

Load Balancing VXLAN Datenverkehr

Die Layer-3-Routen, die VXLAN Tunnel bilden, verwenden standardmäßig das Load Balancing pro Paket. Dies bedeutet, dass Load Balancing implementiert wird, wenn ECMP-Pfade zum Remote-Netzwerk VTEP. Dies unterscheiden sich von dem normalen Routing-Verhalten, bei dem paketbasiertes Load Balancing standardmäßig nicht verwendet wird. (Normales Routing verwendet standardmäßig Load Balancing pro Präfix.)

Das Quellportfeld im UDP-Header wird zum Aktivieren des ECMP-Load Balancing des VXLAN Datenverkehrs im Layer-3-Netzwerk verwendet. Dieses Feld wird auf einen Hash der inneren Paketfelder festgelegt, was zu einer Variablen führt, die ECMP verwenden kann, um zwischen Tunneln (Datenflüssen) zu unterscheiden.

Keines der anderen Felder, die flussbasiertes ECMP normalerweise verwendet, ist für die Verwendung mit VXLANs geeignet. Alle Tunnel zwischen denselben beiden VTEPs verfügen über die gleichen äußeren Quell- und Ziel-IP-Adressen, und der UDP-Zielport wird per Definition auf Port 4789 festgelegt. Deshalb bietet keines dieser Felder eine ausreichende Möglichkeit für ECMP, Datenströme zu unterscheiden.

VLAN-IDs für VXLANs

Bei der Konfiguration einer VLAN-ID für ein VXLAN auf jedem Juniper Networks-Gerät, das VXLANs außer QFX10000-Switches unterstützt, empfehlen wir dringend die Verwendung einer VLAN-ID von 3 oder höher. Wenn Sie eine VLAN-ID 1 oder 2, replizierte Broadcast-, Multicast- und unbekannte Unicast-Pakete (BUM) für diese VXLANs verwenden, kann dies dazu führen, dass Pakete von einem Gerät, das die Pakete empfängt, verworfen werden.

So können QFX5120-Switches Datenverkehr auf Core-3-Tagged und IRB-Schnittstellen tunneln

Hinweis:

Dieser Abschnitt gilt nur für QFX5120-Switches, auf denen Junos OS-Versionen 18.4R1, 18.4R2, 18.4R2-S1 bis 18.4R2-S3, 19.1R1, 19.1R2, 19.2R und x 19.3R ausgeführt x werden.

Wenn ein QFX5120-Switch versucht, Datenverkehr an Core-gerichteten Layer 3-Tagged Schnittstellen oder IRB-Schnittstellen zu tunneln, verfällt der Switch die Pakete. Um dieses Problem zu vermeiden, können Sie eine einfache, filterbasierte Firewall mit zwei Laufzeiten auf der Layer-3-Tagged oder IRB-Schnittstelle konfigurieren.

Hinweis:

QFX5120-Switches unterstützen maximal 256 filterbasierte Firewalls mit zwei Laufzeiten.

Zum Beispiel:

Begriff 1 treffert und akzeptiert Datenverkehr, der für den QFX5210-Switch bestimmt ist, der der Loopback-Schnittstelle des Switches von der Quell-VTEP-IP-Adresse (192.168.0.1/24) zugewiesen ist. Beachten Sie für Begriff 1, dass Sie bei der Angabe einer Aktion Datenverkehr alternativ zählen können, anstatt ihn zu akzeptieren.

Begriff 2 findet ab und überträgt den übrigen Datenverkehr an eine Routinginstanz (Route 1), die konfigurierte Schnittstelle et-0/0/3 ist.

Beachten Sie in diesem Beispiel, dass die Schnittstelle et-0/0/3 von Routinginstanz Route1 referenziert wird. Daher müssen Sie den Befehl set firewall family inet filter vxlan100 term 2 then routing-instance route1 enthalten. Ohne diesen Befehl funktioniert der Firewall-Filter nicht richtig.

Ping und Traceroute mit einer VXLAN

Auf QFX5100- QFX5110-Switches können Sie die Befehle und die Befehle verwenden, um den Datenverkehrsfluss durch einen VXLAN-Tunnel mithilfe der Parameter und verschiedener Optionen ping traceroute zu overlay beheben. Sie verwenden diese Optionen, um zu zwingen, dass die Pakete den gleichen Pfad wie Datenpakete durch den VXLAN ping traceroute gehen. Mit anderen Worten, Sie stellen die Underlay-Pakete ( und ) die gleiche Route wie ping traceroute die Overlay-Pakete (Datendatenverkehr) ein. Weitere Informationen finden Sie unter Ping-Overlay und Traceroute-Overlay.

Unterstützte VXLAN Standards

RFCs und Internet-Entwürfe, in denen Standards für VXLAN:

  • RFC 7348, Virtual eXtensible Local Area Network (VXLAN): Ein Framework für Overlaying Virtualized Layer 2 Networks over Layer 3 Networks

  • Internet draft-ietf-nvo3-vxlan-gpe, Generic Protocol Extension for VXLAN

Tabelle zum Versionsverlauf
Release
Beschreibung
14.1X53-D30
Dies beginnt mit Junos OS Release 14.1X53-D30 für QFX5100-Switches, Junos OS Release 15.1X53-D210 für QFX5110- und QFX5200-Switches, Junos OS Release 18.1R1 für QFX5210-Switches und Junos OS Release 18.2R1 für EX4600-Switches, wenn Ihnen bekannt ist, dass keine Multicast-Empfänger an die VXLAN angeschlossen sind, die Datenverkehr für eine bestimmte Multicastgruppe können Sie die Verarbeitungslast auf der Loopbackschnittstelle verringern
14.1X53-D25
Beginnend mit Junos OS Release 14.1X53-D25 auf QFX5100-Switches, Junos OS Release 15.1X53-D210 auf QFX5110- und QFX5200-Switches, Junos OS Release 18.1R1 auf QFX5210-Switches und Junos OS Release 18.2R1 auf EX4600-Switches können Sie den UDP-Port als Zielport für VXLAN-Datenverkehr konfigurieren.