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Descripción de las VXLANs

Virtual Extensible LAN de protocolo (VXLAN) permite que las redes admitan más VLAN. Según el estándar IEEE estándar 802.1Q, los identificadores VLAN tradicionales tienen 12 bits de longitud, esta nomenclatura limita las redes a 4094 VLAN. El protocolo VXLAN supera esta limitación mediante el uso de un identificador de red lógico más largo que permite más VLAN y, por lo tanto, un mayor aislamiento de red lógica para redes grandes, como nubes que suelen incluir muchas máquinas virtuales.

VXLAN ventajas

VXLAN tecnología le permite segmentar sus redes (como lo hacen las VLAN), pero ofrece ventajas que las VLAN no pueden. Estas son las ventajas más importantes del uso de VXLANs:

  • En teoría, puede crear hasta 16 millones de VXLANs en un dominio administrativo (en vez de 4094 VLAN en un Juniper Networks dispositivo).

    • Los enrutadores serie MX y conmutadores EX9200 admiten hasta 32 000 VXLANs, 32 000 grupos de multidifusión y 8000 puntos de conexión de túnel virtual (VTEP). Esto significa que las VXLANs basadas en enrutadores serie MX proporcionan segmentación de red a la escala que los desarrolladores de nubes requieren para admitir un gran número de inquilinos.

    • QFX10000 serie de conmutadores son compatibles con 4000 VXLANs y 2000 VTEP remotos.

    • QFX5100, QFX5110, QFX5200, QFX5210 y EX4600 admiten 4000 VXLANs, 4000 grupos de multidifusión y 2000 VTEP remotos.

    • EX4300 de 48MP admite 4000 VXLANs.

  • Puede habilitar la migración de máquinas virtuales entre servidores que existan en dominios independientes de capa 2 mediante la tunelización del tráfico a través de redes de capa 3. Esta funcionalidad le permite asignar recursos dinámicamente dentro o entre centros de datos sin estar restringidos por límites de capa 2 o estar obligado a crear dominios de capa 2 grandes o extendidos geográficamente.

El uso de VXLANs para crear dominios de capa 2 más pequeños que estén conectados a una red de capa 3 significa que no es necesario usar el Protocolo de árbol de expansión (STP) para converger la topología, sino que puede usar protocolos de enrutamiento más robustos en la red de capa 3. En ausencia del STP, no se bloquea ninguno de sus vínculos, lo que significa que puede obtener el valor completo de todos los puertos que compre. El uso de protocolos de enrutamiento para conectar los dominios de capa 2 también le permite equilibrar la carga del tráfico para asegurarse de que obtiene el mejor uso del ancho de banda disponible. Dada la cantidad de tráfico de este a oeste que a menudo fluye dentro o entre centros de datos, es muy importante maximizar el rendimiento de la red para ese tráfico.

En el video ¿Por qué usar una red superpuesta en un centro de datos? presentamos una breve descripción de las ventajas de usar VXLANs.

¿Cómo VXLAN funciona?

VXLAN a menudo se describe como una tecnología de superposición, ya que permite ampliar las conexiones de capa 2 a través de una red de capa 3 intervenida mediante encapsulación (tunelización) de tramas Ethernet en un paquete de VXLAN que incluye direcciones IP. Los dispositivos que admiten VXLANs se denominan puntos de conexión de túnel virtual (VTEP):pueden ser hosts finales, conmutadores de red o enrutadores. Los VTEP encapsulan VXLAN tráfico y desencapsanan ese tráfico cuando abandona el VXLAN túnel. Para encapsular una trama Ethernet, los VTEP agregan varios campos, incluidos los siguientes:

  • Dirección de dirección MAC externa (MAC) (dirección MAC del punto de conexión del túnel VTEP)

  • Dirección MAC de origen externa (dirección MAC del origen del túnel VTEP)

  • Dirección de destino IP externa (dirección IP del punto de conexión del VTEP)

  • Dirección IP de origen externa (dirección IP del origen del túnel VTEP)

  • Encabezado UDP externo

  • Un encabezado VXLAN encabezado que incluye un campo de 24 bits (denominado identificador de red VXLAN (VNI)que se usa para identificar de forma exclusiva las VXLAN. El VNI es similar a un ID de VLAN, pero tener 24 bits le permite crear muchas más VXLANs que las VLAN.

Nota:

Dado VXLAN agrega de 50 a 54 bytes de información adicional de encabezado a la trama Ethernet original, es posible que desee aumentar la cantidad UMT de la red subyacente. En este caso, configure el UMT de las interfaces físicas que participan en la red VXLAN, no el UMT de la interfaz de origen VTEP lógica, que se omite.

En la Figura 1 se muestra VXLAN formato de paquete.

Gráfico 1: VXLAN formato de paquete VXLAN Packet Format

VXLAN métodos de implementación

Junos OS admite la implementación de VXLANs en los siguientes entornos:

  • VXLAN manual: en este entorno, un dispositivo de Juniper Networks actúa como dispositivo de tránsito para dispositivos descendentes que actúan como VTEP o una puerta de enlace que proporciona conectividad para los servidores descendentes que alojan máquinas virtuales (VM), las cuales se comunican a través de una red de capa 3. En este entorno, no se implementan controladores de redes definidas por software (RDS).

    Nota:

    QFX10000 conmutadores no admiten VXLAN manuales.

  • OVSDB-VXLAN: en este entorno, los controladores de RDS utilizan el protocolo de administración de base de datos Open vSwitch (OVSDB) para proporcionar un medio mediante el cual los controladores (como VMware NSX o un controlador de Contrail de Juniper Networks) y los dispositivos Juniper Networks que admiten OVSDB pueden comunicarse.

  • EVPN-VXLAN: en este entorno, la VPN Ethernet (EVPN) es una tecnología de plano de control que permite que los hosts (servidores físicos y VM) se coloquen en cualquier parte de una red y permanezcan conectados a la misma red lógica de capa 2, y VXLAN crea el plano de datos para la red superpuesta de capa 2.

Usar QFX5100, QFX5110, QFX5120, QFX5200, QFX5210, EX4300-48MP y EX4600 de EX4600 con VXLANs

Puede configurar los conmutadores para que realicen todas las funciones siguientes:

  • (Todos los conmutadores, excepto EX4300-48MP) En un entorno sin controlador RDS, actuar como conmutador de capa de tránsito 3 para hosts descendentes que actúan como VTEP. En esta configuración, no es necesario configurar ninguna funcionalidad VXLAN en el conmutador. Debe configurar IGMP y PIM para que el conmutador pueda formar los árboles de multidifusión para los grupos VXLAN multidifusión. (Consulte VXLANs manuales que requieren PIM para obtener más información.)

  • (Todos los conmutadores, excepto EX4300-48MP) En un entorno con o sin controlador RDS, actuar como puerta de enlace de capa 2 entre las redes virtualizadas y no virtualizadas en el mismo centro de datos o entre centros de datos. Por ejemplo, puede usar el conmutador para conectar una red que use VXLANs a una que use REDES VLAN.

  • (EX4300-48MP) Actuar como puerta de enlace de capa 2 entre las redes virtualizadas y no virtualizadas en una red de campus. Por ejemplo, puede usar el conmutador para conectar una red que use VXLANs a una que use REDES VLAN.

  • (Todos los conmutadores, excepto EX4300-48MP) Actuar como puerta de enlace de capa 2 entre las redes virtualizadas en el mismo centro de datos o en otros, y permitir que las máquinas virtuales se muevan entre esas redes y los centros de datos. Por ejemplo, si desea permitir VMotion entre dispositivos en dos redes diferentes, puede crear la misma VLAN en ambas redes y colocar ambos dispositivos en esa VLAN. Los conmutadores conectados VXLAN estos dispositivos que actúan como VTEP pueden asignar esa VLAN al mismo VXLAN y, luego, el tráfico VXLAN se puede enrutar entre las dos redes.

  • (QFX5110 y QFX5120 con EVPN-VXLAN) Actuar como puerta de enlace de capa 3 para enrutar el tráfico entre VXLANs diferentes del mismo centro de datos.

  • (QFX5110 y QFX5120 con EVPN-VXLAN) Actuar como puerta de enlace de capa 3 para enrutar el tráfico entre VXLANs de diferentes centros de datos a través de una WAN o Internet mediante protocolos de enrutamiento estándar o túneles del servicio laN privada virtual (VPLS).

Nota:

Si desea que un conmutador QFX5110 o QFX5120 sea una puerta de enlace de VXLAN de capa 3 en un entorno EVPN-VXLAN, debe configurar las interfaces de enrutamiento y puente integrados (IRB) para conectar las VXLANs, del mismo modo que lo hace si desea enrutar el tráfico entre redes VLAN.

Dado que los encabezados adicionales agregan de 50 a 54 bytes, es posible que deba aumentar la cantidad UMT en un VTEP acomodar paquetes más grandes. Por ejemplo, si el conmutador usa el valor UMT predeterminado de 1514 bytes y desea reenviar paquetes de 1500 bytes mediante el VXLAN, debe aumentar el UMT para permitir el aumento del tamaño del paquete que provocaron los encabezados adicionales.

Cambiar el puerto UDP en QFX5100, QFX5110, QFX5200, QFX5210 y EX4600 puertos

A partir de Junos OS release 14.1X53-D25 en conmutadores QFX5100, Junos OS Release 15.1X53-D210 en conmutadores QFX5110 y QFX5200, Junos OS Release 18.1R1 en conmutadores QFX5210 y Junos OS Release 18.2R1 en conmutadores EX4600, puede configurar el puerto UDP que se usa como puerto de destino para el tráfico VXLAN. Para configurar el VXLAN de destino para que no sea un puerto UDP predeterminado de 4789, escriba la instrucción siguiente:

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

El puerto que configure se utilizará para todas las VXLAN configuradas en el conmutador.

Nota:

Si realiza este cambio en un conmutador de un VXLAN, debe realizar el mismo cambio en todos los dispositivos que terminan las VXLAN configuradas en el conmutador. Si no lo hace, se interrumpirá el tráfico de todas las VXLAN configuradas en el conmutador. Cuando cambie el puerto UDP, los VTEPs y MAC remotos ya aprendidos se pierden y se interrumpe el tráfico VXLAN hasta que el conmutador vuelve a aprender los VTEP y MAC remotos.

Control del tráfico de multidifusión de QFX5100, QFX5110, QFX5200, QFX5210 y EX4600 de tráfico

Cuando el conmutador que actúa como VTEP recibe un paquete de difusión, unidifusión desconocida o multidifusión, realiza las siguientes acciones en el paquete:

  1. Desencapsa el paquete y lo entrega a los hosts conectados localmente.

  2. Luego, agrega la VXLAN encapsulación y envía el paquete a los otros VTEP en el VXLAN.

Estas acciones las realiza la interfaz de circuito cerrado utilizada como dirección de túnel de VXLAN y, por lo tanto, pueden afectar negativamente al ancho de banda disponible para VTEP. A partir de Junos OS versión 14.1X53-D30 para conmutadores de QFX5100, Junos OS versión 15.1X53-D210 para conmutadores QFX5110 y QFX5200, Junos OS versión 18.1R1 para conmutadores QFX5210 y Junos OS versión 18.2R1 para conmutadores EX4600, si sabe que no hay receptores de multidifusión conectados a otros VTEP en el VXLAN que desean tráfico para un grupo de multidifusión específico, puede reducir la carga de procesamiento en la interfaz de circuito cerrado ingresando la siguiente instrucción:

En este caso, no se reenviará tráfico para el grupo especificado, pero se reenviará todo el resto del tráfico de multidifusión. Si no desea reenviar tráfico de multidifusión a otros VTEP en la VXLAN, escriba la instrucción siguiente:

Usar un enrutador de la serie MX, EX9200 switch o QFX10000 switch como un VTEP

Puede configurar un enrutador de la serie MX, un conmutador EX9200 o un conmutador QFX10000 para que actúe como servidor VTEP y realice todas las funciones siguientes:

  • Actuar como puerta de enlace de capa 2 entre las redes virtualizadas y no virtualizadas en el mismo centro de datos o entre centros de datos. Por ejemplo, puede usar un enrutador de la serie MX para conectar una red que use VXLANs a una que use REDES VLAN.

  • Actuar como puerta de enlace de capa 2 entre las redes virtualizadas en el mismo centro de datos o en otros, y permitir que las máquinas virtuales se muevan entre esas redes y los centros de datos.

  • Actuar como puerta de enlace de capa 3 para enrutar el tráfico entre VXLANs diferentes del mismo centro de datos.

  • Actuar como puerta de enlace de capa 3 para enrutar el tráfico entre VXLANs de diferentes centros de datos a través de una WAN o Internet mediante protocolos de enrutamiento estándar o túneles del servicio laN privada virtual (VPLS).

Nota:

Si desea que uno de los dispositivos descritos en esta sección sea una puerta de enlace de capa 3 de VXLAN, debe configurar las interfaces de enrutamiento y puente integrados (IRB) para conectar las VXLANs, del mismo modo que lo hace si desea enrutar el tráfico entre redes VLAN.

Las VXLAN manuales requieren PIM

En un entorno con un controlador (como VMware NSX o un controlador de Contrail Juniper Networks), puede aprovisionar VXLANs en un Juniper Networks seguro. Un controlador también proporciona un plano de control que los VTEP usan para anunciar su alcanzabilidad y aprender acerca de la alcanzabilidad de otros VTEP. También puede crear VXLANs manualmente en Juniper Networks dispositivos en lugar de usar un controlador. Si usa este enfoque, también debe configurar la multidifusión independiente de protocolo (PIM) en los VTEP para que puedan crear VXLAN túneles entre ellos.

También debe configurar cada VTEP en un determinado VXLAN para que sea miembro del mismo grupo de multidifusión. (Si es posible, debe asignar una dirección de grupo de multidifusión diferente a cada VXLAN, aunque esto no es obligatorio. Varias VXLANs pueden compartir el mismo grupo de multidifusión.) Luego, los VTEP pueden reenviar las solicitudes ARP que reciban de sus hosts conectados al grupo de multidifusión. Los otros VTEP del grupo desencapsanan la información de VXLAN y (suponiendo que sean miembros del mismo VXLAN) reenvía la solicitud ARP a sus hosts conectados. Cuando el host de destino recibe la solicitud ARP, responde con su dirección MAC y su VTEP reenvía esta respuesta ARP al VTEP. Mediante este proceso, los VTEP aprenden las direcciones IP de los otros VTEP en el VXLAN y las direcciones MAC de los hosts conectados a los otros VTEP.

Los grupos y árboles de multidifusión también se utilizan para reenviar tráfico de difusión, unidifusión desconocida y multidifusión (BUM) entre VTEP. Esto impide que el tráfico BUM se inunde innecesariamente fuera del VXLAN.

Nota:

El tráfico de multidifusión que se reenvía a través de VXLAN túnel se envía solo a los VTEP remotos en la VXLAN. Es decir, el VTEP de encapsulación no copia ni envía copias de los paquetes según el árbol de multidifusión: solo reenvía los paquetes de multidifusión recibidos a los VTEP remotos. Los VTEP remotos desencapsanan los paquetes de multidifusión encapsulados y los reenvía a las interfaces de capa 2 adecuadas. Junos OS versión 18.1R1 para conmutadores QFX5210 estándar

Equilibrio de carga VXLAN tráfico

Las rutas de capa 3 que forman túneles VXLAN utilizan el equilibrio de carga por paquete de forma predeterminada, lo que significa que el equilibrio de carga se implementa si hay rutas ECMP al puerto VTEP. Esto es diferente del comportamiento normal de enrutamiento en el que no se usa el equilibrio de carga por paquete de forma predeterminada. (El enrutamiento normal utiliza el equilibrio de carga por prefijo de forma predeterminada.)

El campo puerto de origen del encabezado UDP se usa para habilitar el equilibrio de carga ECMP del tráfico VXLAN en la red de capa 3. Este campo se establece en un hash de los campos internos del paquete, lo que da como resultado una variable que ECMP puede usar para distinguir entre túneles (flujos).

Ninguno de los otros campos que normalmente utiliza ECMP basado en flujo son adecuados para su uso con VXLANs. Todos los túneles entre los mismos dos VTEP tienen las mismas direcciones IP de origen y destino externas, y el puerto de destino UDP se establece en el puerto 4789 por definición. Por lo tanto, ninguno de estos campos proporciona una forma suficiente para que ECMP diferencie los flujos.

Identificadores de VLAN para VXLANs

Cuando configure un ID de VLAN para un VXLAN en cualquier dispositivo de Juniper Networks que admita VXLANs excepto QFX10000 conmutadores, recomendamos encarecidamente usar un ID de VLAN de 3 o superior. Si utiliza un ID de VLAN de 1 o 2, los paquetes de difusión, multidifusión y unidifusión desconocidas (BUM) replicados para estas VXLANs podrían estar sin etiqueta, lo que a su vez podría ocasionar que un dispositivo que recibe los paquetes se les cae los paquetes.

Habilitar QFX5120 conmutadores de tráfico de túnel en interfaces IRB y etiquetadas de núcleo frontal de capa 3

Nota:

Esta sección solo se aplica a conmutadores de QFX5120 que ejecutan Junos OS versiones 18.4R1, 18.4R2, 18.4R2-S1 a 18.4R2-S3, 19.1R1, 19.1R2, 19.2R y x 19.3R. x

Cuando un conmutador QFX5120 intenta tunelar tráfico en interfaces etiquetadas de núcleo frontal de capa 3 o IRB, el conmutador deja caer los paquetes. Para evitar este problema, puede configurar un firewall simple basado en filtros de dos términos con la interfaz etiquetada de capa 3 o IRB.

Nota:

QFX5120 admiten un máximo de 256 firewalls basados en filtros de dos términos.

Por ejemplo:

El término 1 hace juego y acepta tráfico destinado al conmutador QFX5210, el cual se identifica mediante la dirección IP VTEP de origen (192.168.0.1/24) asignada a la interfaz de circuito cerrado del conmutador. Para el término 1, tenga en cuenta que cuando se especifica una acción, alternativamente puede contar el tráfico en lugar de aceptarlo.

El término 2 hace juego y reenvía todo el resto del tráfico de datos a una instancia de enrutamiento (ruta 1), la cual está configurada como interfaz et-0/0/3.

En este ejemplo, tenga en cuenta que route1 hace referencia a la interfaz et-0/0/3. Como resultado, debe incluir el set firewall family inet filter vxlan100 term 2 then routing-instance route1 comando. Sin este comando, el filtro del firewall no funcionará correctamente.

Uso de ping y traceroute con un VXLAN

En QFX5100 y QFX5110, puede usar los comandos y para solucionar problemas de flujo de tráfico a través de un túnel de VXLAN incluyendo el parámetro y ping traceroute varias overlay opciones. Estas opciones se utilizan para forzar que los o paquetes sigan la misma ruta que los paquetes de datos ping traceroute mediante el VXLAN túnel. En otras palabras, hace que los paquetes subyacentes ( y ) tomen la misma ruta que los ping traceroute paquetes superpuestos (tráfico de datos). Consulte ping overlay y traceroute overlay para obtener más información.

Estándares de VXLAN compatibles

RFC y borradores de Internet que definen estándares para VXLAN:

  • RFC 7348, Red de área local virtual eXtensible (VXLAN): Un marco para superponer redes virtualizadas de capa 2 a través de redes de capa 3

  • Borrador de Internet draft-ietf-nvo3-vxlan-gpe, Extensión de protocolo genérico para VXLAN

Tabla del historial de versiones
Lanzamiento
Descripción
14.1X53-D30
A partir de Junos OS versión 14.1X53-D30 para conmutadores de QFX5100, Junos OS versión 15.1X53-D210 para conmutadores QFX5110 y QFX5200, Junos OS versión 18.1R1 para conmutadores QFX5210 y Junos OS versión 18.2R1 para conmutadores EX4600, si sabe que no hay receptores de multidifusión conectados a otros VTEP en el VXLAN que desean tráfico para un grupo de multidifusión específico, puede reducir la carga de procesamiento en la interfaz de circuito cerrado
14.1X53-D25
A partir de Junos OS release 14.1X53-D25 en conmutadores QFX5100, Junos OS Release 15.1X53-D210 en conmutadores QFX5110 y QFX5200, Junos OS Release 18.1R1 en conmutadores QFX5210 y Junos OS Release 18.2R1 en conmutadores EX4600, puede configurar el puerto UDP que se usa como puerto de destino para el tráfico VXLAN.