V dobi računalništva v oblaku in virtualizacije omrežij je VXLAN (Virtual Extensible LAN) postal temeljna tehnologija za gradnjo razširljivih, prilagodljivih prekrivnih omrežij. V središču arhitekture VXLAN leži VTEP (VXLAN Tunnel Endpoint), ključna komponenta, ki omogoča nemoten prenos prometa 2. plasti prek omrežij 3. plasti. Ker omrežni promet postaja vse bolj zapleten z različnimi protokoli enkapsulacije, je vloga posrednikov omrežnih paketov (NPB) z zmogljivostmi odstranjevanja enkapsulacije tunelov postala nepogrešljiva pri optimizaciji delovanja VTEP. Ta blog raziskuje osnove VTEP in njegov odnos do VXLAN, nato pa se poglobi v to, kako funkcija odstranjevanja enkapsulacije tunelov NPB-jev izboljša delovanje VTEP in vidnost omrežja.
Razumevanje VTEP in njegove povezave z VXLAN
Najprej razjasnimo ključne koncepte: VTEP, okrajšava za VXLAN Tunnel Endpoint (končna točka tunela VXLAN), je omrežna entiteta, odgovorna za enkapsulacijo in dekapsulacijo paketov VXLAN v prekrivnem omrežju VXLAN. Služi kot začetna in končna točka tunelov VXLAN in deluje kot »prehod«, ki povezuje virtualno prekrivno omrežje in fizično podrejeno omrežje. VTEP-e je mogoče implementirati kot fizične naprave (kot so stikala ali usmerjevalniki, ki podpirajo VXLAN) ali programske entitete (kot so virtualna stikala, gostiteljski vsebniki ali posredniki na virtualnih strojih).
Razmerje med VTEP in VXLAN je po naravi simbiotično – VXLAN se za uresničitev svoje osnovne funkcionalnosti zanaša na VTEP-je, medtem ko VTEP-ji obstajajo izključno za podporo delovanja VXLAN. Osnovna vrednost VXLAN-a je ustvariti virtualno omrežje 2. plasti na vrhu omrežja IP 3. plasti z enkapsulacijo MAC-in-UDP, s čimer premaga omejitve skalabilnosti tradicionalnih VLAN-ov (ki podpirajo le 4096 ID-jev VLAN) s 24-bitnim omrežnim identifikatorjem VXLAN (VNI), ki omogoča do 16 milijonov virtualnih omrežij. VTEP-ji to omogočajo takole: Ko virtualni stroj (VM) pošlje promet, lokalni VTEP enkapsulira izvirni okvir Ethernet 2. plasti tako, da doda glavo VXLAN (ki vsebuje VNI), glavo UDP (privzeto uporablja vrata 4789), zunanjo glavo IP (z izvornim IP-jem VTEP in ciljnim IP-jem VTEP) in zunanjo glavo Etherneta. Enkapsulirani paket se nato prek omrežja 3. plasti prenese do ciljnega VTEP-a, ki dekapsulira paket tako, da odstrani vse zunanje glave, obnovi originalni ethernetni okvir in ga na podlagi VNI posreduje ciljnemu virtualnemu stroju (VM).
Poleg tega VTEP-ji obravnavajo kritične naloge, kot so učenje MAC naslovov (dinamično preslikavanje MAC naslovov lokalnih in oddaljenih gostiteljev na IP-naslove VTEP) in obdelava prometa Broadcast, Unknown Unicast in Multicast (BUM) – bodisi prek skupin za večvrstno oddajanje bodisi prek replikacije glavne enote v načinu samo za unicast. V bistvu so VTEP-ji gradniki, ki omogočajo virtualizacijo omrežja VXLAN in izolacijo več najemnikov.
Izziv enkapsuliranega prometa za VTEP-e
V sodobnih okoljih podatkovnih centrov je promet VTEP redko omejen na čisto enkapsulacijo VXLAN. Promet, ki poteka skozi VTEP-e, pogosto nosi več plasti enkapsulacijskih glav, vključno z VLAN, GRE, GTP, MPLS ali IPIP, poleg VXLAN-a. Ta kompleksnost enkapsulacije predstavlja znatne izzive za delovanje VTEP-a in poznejše spremljanje, analizo in uveljavljanje varnosti omrežja:
○ - Zmanjšana vidljivostVečina orodij za spremljanje in varnost omrežja (kot so IDS/IPS, analizatorji pretoka in vohači paketov) je zasnovanih za obdelavo izvornega prometa 2. in 3. sloja. Enkapsulirane glave zakrivajo izvirni koristni tovor, zaradi česar ta orodja ne morejo natančno analizirati vsebine prometa ali zaznati anomalij.
○ - Povečani stroški obdelaveVTEP-ji sami morajo porabiti dodatne računalniške vire za obdelavo večplastnih enkapsuliranih paketov, zlasti v okoljih z veliko prometa. To lahko povzroči povečano zakasnitev, zmanjšano prepustnost in morebitna ozka grla v zmogljivosti.
○ - Težave z interoperabilnostjoRazlični omrežni segmenti ali okolja z več prodajalci lahko uporabljajo različne protokole za enkapsulacijo. Brez ustreznega odstranjevanja glave se promet pri prehodu skozi VTEP morda ne bo pravilno posredoval ali obdelal, kar bo povzročilo težave z interoperabilnostjo.
Kako odstranjevanje kapsulacije predorov v NPB opolnomoči VTEP-je
Posredniki omrežnih paketov (NPB) Mylinking™ z zmogljivostmi odstranjevanja enkapsulacije tunelov rešujejo te izzive tako, da delujejo kot "predprocesor prometa" za VTEP-e. NPB-ji lahko odstranijo različne glave enkapsulacije (vključno z VXLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS in IPIP) iz izvirnih podatkovnih paketov, preden promet posredujejo VTEP-om ali orodjem za spremljanje/varnost. Ta funkcionalnost prinaša tri ključne prednosti za delovanje VTEP-ov:
1. Izboljšana vidljivost in varnost omrežja
Z odstranitvijo glav enkapsulacije NPB-ji razkrijejo izvirno koristno obremenitev paketov, kar omogoča orodjem za spremljanje in varnost, da »vidijo« dejansko vsebino prometa. Na primer, ko je promet VTEP posredovan IDS/IPS, NPB najprej odstrani glave VXLAN in MPLS, kar IDS/IPS omogoča zaznavanje zlonamerne dejavnosti (kot je zlonamerna programska oprema ali poskusi nepooblaščenega dostopa) v izvirnem okvirju. To je še posebej pomembno v večnajemniških okoljih, kjer VTEP-ji obravnavajo promet iz več najemnikov – NPB-ji zagotavljajo, da lahko varnostna orodja pregledujejo promet, specifičen za najemnike, ne da bi jih pri tem ovirala enkapsulacija.
Poleg tega lahko NPB-ji selektivno odstranijo glave na podlagi vrst prometa ali VNI, kar zagotavlja natančen vpogled v določena virtualna omrežja. To pomaga omrežnim skrbnikom pri odpravljanju težav (kot sta izguba paketov ali zakasnitev) z omogočanjem natančne analize prometa znotraj posameznih segmentov VXLAN.
2. Optimizirana zmogljivost VTEP
NPB-ji razbremenijo VTEP-je nalogo odstranjevanja glav, kar zmanjša režijske stroške obdelave na napravah VTEP. Namesto da VTEP-ji porabljajo vire CPE za odstranjevanje več plasti glav (npr. VLAN + GRE + VXLAN), NPB-ji obravnavajo ta korak predhodne obdelave, kar VTEP-jem omogoča, da se osredotočijo na svoje ključne odgovornosti: enkapsulacijo/dekapsulacijo paketov VXLAN in upravljanje tunelov. To ima za posledico manjšo latenco, večjo prepustnost in izboljšano splošno zmogljivost prekrivnega omrežja VXLAN – zlasti v okoljih z visoko gostoto virtualizacije s tisoči navideznih strojev in velikimi prometnimi obremenitvami.
Na primer, v podatkovnem centru z NPB-ji in stikali, ki delujejo kot VTEP-ji, lahko NPB (kot je posrednik omrežnih paketov Mylinking™) odstrani glave VLAN in MPLS iz dohodnega prometa, preden ta doseže VTEP-je. To zmanjša število operacij obdelave glav, ki jih morajo izvesti VTEP-ji, kar jim omogoča obdelavo več sočasnih tunelov in prometnih tokov.
3. Izboljšana interoperabilnost v heterogenih omrežjih
V omrežjih z več prodajalci ali več segmenti lahko različni deli infrastrukture uporabljajo različne protokole za enkapsulacijo. Na primer, promet iz oddaljenega podatkovnega centra lahko prispe v lokalni VTEP z enkapsulacijo GRE, medtem ko lokalni promet uporablja VXLAN. NPB lahko odstrani te različne glave (GRE, VXLAN, IPIP itd.) in posreduje dosleden, izvorni tok prometa v VTEP, s čimer odpravi težave z interoperabilnostjo. To je še posebej dragoceno v hibridnih oblačnih okoljih, kjer je treba promet iz javnih oblačnih storitev (pogosto z uporabo enkapsulacije GTP ali IPIP) integrirati z lokalnimi omrežji VXLAN prek VTEP.
Poleg tega lahko NPB-ji posredujejo odstranjene glave kot metapodatke orodjem za spremljanje, s čimer zagotovijo, da skrbniki ohranijo kontekst o prvotni enkapsulaciji (kot je oznaka VNI ali MPLS), hkrati pa omogočajo analizo izvornega koristnega tovora. To ravnovesje med odstranjevanjem glave in ohranjanjem konteksta je ključnega pomena za učinkovito upravljanje omrežja.
Kako implementirati funkcijo odstranjevanja paketov v tunelu v VTEP?
Odstranjevanje enkapsulacije tunelov v VTEP je mogoče implementirati s konfiguracijo na ravni strojne opreme, programsko definiranimi pravilniki in sinergijo s krmilniki SDN, pri čemer se osrednja logika osredotoča na prepoznavanje glav tunelov → izvajanje dejanj odstranjevanja → posredovanje izvirnih koristnih tovorov. Specifične metode implementacije se nekoliko razlikujejo glede na tipe VTEP (fizični/programski), ključni pristopi pa so naslednji:
Zdaj govorimo o implementaciji na fizičnih VTEP-jih (npr.Posredniki omrežnih paketov Mylinking™, ki podpirajo VXLAN) tukaj.
Fizični VTEP-ji (kot so posredniki omrežnih paketov Mylinking™, ki podpirajo VXLAN) se za učinkovito odstranjevanje enkapsulacije, primerno za scenarije podatkovnih centrov z veliko prometa, zanašajo na strojne čipe in namenske konfiguracijske ukaze:
Ujemanje enkapsulacije na podlagi vmesnika: Ustvarite podvmesnike na fizičnih dostopnih vratih VTEP-ov in konfigurirajte vrste enkapsulacije za ujemanje in odstranjevanje določenih glav predora. Na primer, na posrednikih omrežnih paketov Mylinking™, ki podpirajo VXLAN, konfigurirajte podvmesnike 2. plasti za prepoznavanje oznak VLAN 802.1Q ali neoznačenih okvirjev in odstranite glave VLAN, preden posredujete promet v predor VXLAN. Za promet, enkapsuliran z GRE/MPLS, omogočite ustrezno razčlenjevanje protokolov na podvmesniku za odstranjevanje zunanjih glav.
Odstranjevanje glav na podlagi pravilnikov: Za določitev pravil ujemanja (npr. ujemanje vrat UDP 4789 za VXLAN, tip protokola 47 za GRE) in dejanj odstranjevanja povezav uporabite ACL (seznam za nadzor dostopa) ali prometno politiko. Ko se promet ujema s pravili, strojna oprema VTEP samodejno odstrani določene glave predora (zunanje glave VXLAN/UDP/IP, oznake MPLS itd.) in posreduje izvirni koristni tovor 2. plasti.
Sinergija porazdeljenih prehodov: V arhitekturah Spine-Leaf VXLAN lahko fizični VTEP-ji (vozlišča Leaf) sodelujejo s prehodi 3. plasti za dokončanje večplastnega odstranjevanja. Na primer, ko vozlišča Spine posredujejo promet VXLAN, enkapsuliran z MPLS, do vozlišč Leaf VTEP, VTEP-ji najprej odstranijo oznake MPLS in nato izvedejo dekapsulacijo VXLAN.
Ali potrebujete primer konfiguracije za napravo VTEP določenega proizvajalca (kot jePosredniki omrežnih paketov Mylinking™, ki podpirajo VXLAN) za izvedbo odstranjevanja enkapsulacije tunela?
Scenarij praktične uporabe
Predstavljajte si velik podatkovni center podjetja, ki uvaja prekrivno omrežje VXLAN s stikali H3C kot VTEP-ji, ki podpirajo več najemniških virtualnih strojev. Podatkovni center uporablja MPLS za prenos prometa med osrednjimi stikali in VXLAN za komunikacijo med virtualnimi stroji. Poleg tega oddaljene podružnice pošiljajo promet v podatkovni center prek tunelov GRE. Za zagotovitev varnosti in vidnosti podjetje uvaja NPB z odvajanjem enkapsulacije tunelov med osrednjim omrežjem in VTEP-ji.
Ko promet prispe v podatkovni center:
(1) NPB najprej odstrani glave MPLS iz prometa, ki prihaja iz osrednjega omrežja, in glave GRE iz prometa podružnic.
(2) Pri prometu VXLAN med VTEP-ji lahko NPB pri posredovanju prometa orodjem za spremljanje odstrani zunanje glave VXLAN, kar orodjem omogoča pregled izvirnega prometa VM.
(3) NPB posreduje predhodno obdelan (z odstranjenimi glavami) promet VTEP-om, ki morajo obravnavati le enkapsulacijo/dekapsulacijo VXLAN za izvorni koristni tovor. Ta nastavitev zmanjša obremenitev obdelave VTEP, omogoča celovito analizo prometa in zagotavlja brezhibno interoperabilnost med segmenti MPLS, GRE in VXLAN.
VTEP-ji so hrbtenica omrežij VXLAN, ki omogočajo skalabilno virtualizacijo in komunikacijo z več najemniki. Vendar pa naraščajoča kompleksnost enkapsuliranega prometa v sodobnih omrežjih predstavlja znatne izzive za zmogljivost VTEP in vidnost omrežja. Posredniki omrežnih paketov z zmogljivostmi odstranjevanja enkapsulacije tunelov rešujejo te izzive s predhodno obdelavo prometa in odstranjevanjem različnih glav (VXLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS, IPIP), preden dosežejo VTEP-je ali orodja za spremljanje. To ne le optimizira zmogljivost VTEP z zmanjšanjem režijskih stroškov obdelave, temveč tudi izboljša vidnost omrežja, okrepi varnost in izboljša interoperabilnost v heterogenih okoljih.
Ker organizacije še naprej sprejemajo arhitekture, ki so izvorno zasnovane v oblaku, in hibridne uvedbe v oblaku, bo sinergija med NPB-ji in VTEP-ji postala vse bolj ključna. Z izkoriščanjem funkcije odstranjevanja enkapsulacije tunelov NPB-jev lahko omrežni skrbniki sprostijo polni potencial omrežij VXLAN in zagotovijo, da so učinkovita, varna in prilagodljiva razvijajočim se poslovnim potrebam.
Čas objave: 9. januar 2026
