网络虚拟化

【前言】

随着虚拟化技术的出现，网络也随之被虚拟化，相较于单一的物理网络，虚拟网络变得非常复杂，在一个主机系统里面，需要实现诸如交换、路由、隧道、隔离、聚合等多种网络功能。
而实现这些功能的基本元素就是虚拟的网络设备，比如 tap、tun 和 veth-pair。

• tap/tun

tap/tun 提供了一台主机内用户空间的数据传输机制。它虚拟了一套网络接口，这套接口和物理的接口无任何区别，可以配置 IP，可以路由流量，不同的是，它的流量只在主机内流通。
tap/tun 有些许的不同，tun 是一个点对点的三层设备，只操作三层的 IP 包，而 tap 是一个二层设备操作二层的以太网帧。

作为网络设备，tap/tun 也需要配套相应的驱动程序才能工作。tap/tun 驱动程序包括两个部分，一个是字符设备驱动，一个是网卡驱动。这两部分驱动程序分工不太一样，字符驱动负责数据包在内核空间和用户空间的传送，网卡驱动负责数据包在 TCP/IP 网络协议栈上的传输和处理。

• veth-pair

veth-pair 是成对出现的一种虚拟网络设备，一端连接着协议栈，一端连接着彼此，数据从一端出，从另一端进。

它的这个特性常常用来连接不同的虚拟网络组件，构建大规模的虚拟网络拓扑，比如连接 Linux Bridge、OVS、LXC 容器等。

一个很常见的案例就是它被用于 OpenStack Neutron，构建非常复杂的网络形态。

它都是成对出现的。一端连着协议栈，一端彼此相连着。如下图所示：

• Linux Bridge

Linux Bridge（网桥）是用纯软件实现的虚拟交换机，有着和物理交换机相同的功能，例如二层交换，MAC地址学习等。因此我们可以把tun/tap，veth pair等设备绑定到网桥上，就像是把设备连接到物理交换机上一样。此外它和veth pair、tun/tap一样，也是一种虚拟网络设备，具有虚拟设备的所有特性，例如配置IP，MAC地址等。

Linux Bridge通常是搭配KVM、docker等虚拟化技术一起使用的。

# centos
yum install -y bridge-utils
# ubuntu
apt-get install -y bridge-utils

• OpenVSwich

OpenVSwich即开放式虚拟交换机实现，简称OVS，OVS在云计算领域应用广泛，值得我们去学习使用。
OpenVSwich是一种开源软件，通过软件的方式实现二层交换机功能，专门管理多租赁云计算网络环境，提供虚拟网络中的访问策略、网络隔离、流量监控等。

• GRE隧道

GRE即通用路由协议封装，隧道技术是一种封装技术，将网络层协议（如IP）的数据报文进行封装，使这些封装的数据报文能够在另一个网络层协议中传输。可以看作是一个虚拟点到点连接，所以建立隧道时，要配置好隧道源地址和目的地址。

参考：

https://blog.csdn.net/zzj244392657/article/details/96847035
https://cloud.tencent.com/developer/article/1594869