VxLAN协议-学习笔记
基于VLAN(https://www.cnblogs.com/yooyoo/p/15878442.html)在NFV虚机架构中容易出现的资源紧张问题，提出了新协议VxLAN
简介：
Virtual extensible Local Area Network
RFC7348
VMware.Cisco.etc
2014年定稿（继1998年VLAN之后的新拓展协议）
一种网络虚拟化技术，借助UDP层构建的一种Overlay（覆盖网络）。
虚拟化隧道通信技术，通过三层网络搭建的虚拟化二层网络。使逻辑网络与物理网络解耦合，实现灵活组网。
通过VxLAN隧道， “二层域”可突破物理上的界限，实现大二层网络中VM间的通信。
L2 over L4（MAC-in-UDP）
NVO3（Network virtualization over layer 3）
相关概念：
VTEP（VxLAN Tunnel Endpoints，VxLAN隧道端点），具有自动学习能力，能处理报文（封包、解包）
VM（Virtual Machine，虚拟机）
VNI（VxLAN Network Identifier，VxLAN隧道识别码）
报文结构：
MAC：Src MAC为源VM所属VTEP的MAC地址；Dst MAC为到达的VTEP的路径上，下一跳设备的MAC地址 。
IP：Src IP为源VM所属VTEP的IP地址；Dst IP为目的VM属于VTEP的IP地址。
| 0 | 13 | 14 | 33 | 34 | 41 | 42 | 49 | 50 | ... | ... | |||||||||||||||||||||
| MAC(14 bytes) | IP(20 bytes) | UDP(8 bytes) | VxLAN(8 bytes) | Original L2 Frame | FCS | ||||||||||||||||||||||||||
UDP Header
| 0 | 1 | 2 | 3 | 6 | 5 | 4 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
| UDP Src Port(Use Hash Algorithm) | VxLAN Port(4789, 0x12b5) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| UDP Length | Checksum | ||||||||||||||||||||||||||||||
VxLAN Header
| 0 | 1 | 2 | 3 | 6 | 5 | 4 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
| Flags | Resv(Reserved Bits, All is 0) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| VNI(VxLAN Network Idertifier) | Resv(Reserved Bits, All is 0) | ||||||||||||||||||||||||||||||
隧道转发流程
原始报文 封装 Logic Tunnel 解封装
VM -----------------------------> VTEP ........................................ Network ......................................................VTEP ------------------------------------> VM
发送 经典路由转发 接收
封装：（1）将原始报文封装成新的UDP报文；（2）使用物理网络中的MAC和IP作外层头
解封装：（1）拆除VxLAN头；（2）根据VNI把原始报文发送到目的虚拟机
解包使用的三元组：Inner MAC Addr，VNI，VTEP IP Addr
协议优点：
1、隐藏了原始报文，表现得明里UDP，暗里为封装得完整帧；
2、解决了VLAN数量不足得问题，支持更大的容量，增加了隔离用户的数量；
3、解决了经典网络应用云计算的难题。
相对于VLAN技术网络连接冗余性大的特点（VLAN使用STP，Spanning Tree Protocol，防止环路，不使用网络中的半阻塞冗余路径），VxLAN可基于三层路由、ECMP路由以及链路聚合协议等手段利用所有可用的路径。
VxLAN协议带来的新问题：
1、额外的“报文和”计算，占用额外的50字节开销，计算量也增大；
2、复杂度、时间成本和人力成本，之前的部署、监控、运维，重新学习成本；
3、VxLAN开销大，相对于VLAN等技术载荷承载效率较低。
