普通的vlan是在网络中划分一个逻辑的子网，vlan数量4094个，互相隔离。后来由于vlan数量不够，出现了QinQ技术，vlan进行两层嵌套，扩大了vlan数量。由于大规模云计算的出现，传统的vlan数量已经不能满足需求。而且随着虚拟化技术的出现，虚拟机可以跨pod甚至跨机房进行迁移而且IP和MAC需要保持不变。如果在传统的网络中，IP一般是随物理网络固定好，如果需要改动IP，一般涉及到物理网络的变更。这样一来就催生了VxLAN技术的产生。
VxLAN其实是一种隧道技术，它是在现有的物理（underlay）网络构建出一个逻辑（overlay）网络。它的头部与IP头部封装的方式一样，采用了Mac in UDP技术，使得只要物理网络两端IP可达，建立VxLAN隧道，就能使现有的二层网络进行扩大，不再受物理网络的限制，也叫大二层技术。注意，这里只扩大了子网的物理网络的范围，广播域没有扩大，从而避免了广播风暴。而且VNI标签多达24bit，可以容纳多达1600w个不同的子网，足以满足云计算网络中的需求。
一、VxLAN报文格式
Outer UDP端口使用4798，但可以修改
Outer IP头封装：源IP为发送报文的虚拟机所属的VTEP的IP地址，目的IP为目的虚拟机所属的VTEP IP地址。
Outer的目的IP地址可以是单播和组播地址，单播的情况下，目的IP为VTEP(Vxlan Tunnel End Point）的IP地址，在多播的情况下引入VXLAN的管理层，利用VNI和IP多播组的映射来确定VTEP。
当目的IP为接收端的VTEP的IP时，假如不知道这个IP地址，则需要执行ARP请求来获取，步骤如下：
1、目标IP被替换成与源虚拟机具有相同VNI的多播组IP地址；
2、所有VTEP端都接收该多播报文，VTEP查找所在主机上的全部虚拟机来匹配源虚拟机的Inner 目的MAC。
3、目标VTEP的虚拟机会回应该多播包，从而获得目标VTEP的IP地址。
4、发送端VTEP添加VNI-VTEP-虚拟机MAC的映射关系到自己的VXLAN表中，以避免再次组播学习。
Outer 以太封装：SA为发送报文的虚拟机所属的VTEP MAC地址，DA为目的虚拟机所属的VTEP上路由表中下一跳MAC地址。
二、VxLAN网络结构
NVE(Network Virtrualization Edge网络虚拟边缘节点）是实现网络虚拟化的功能实体，VM里的报文经过NVE封装后，NVE之间就可以在基于L3的网络基础上建立起L2虚拟网络。网络设备实体以及服务器实体上的VSwitch都可以作为NVE。
VTEP为VXLAN隧道的端点，封装在NVE中，用于VXLAN报文的封装和解封装。VTEP与物理网络相连，分配的地址为物理网络IP地址。VXLAN报文中源IP地址为本节点的VTEP地址，VXLAN报文中目的IP地址为对端节点的VTEP地址，一对VTEP地址就对应着一个VXLAN隧道。
VNI（VXLAN Network Identifier）：VXLAN网络标识VNI类似VLAN ID，用于区分VXLAN段，不同VXLAN段的虚拟机不能直接二层相互通信。一个VNI表示一个租户，即使多个终端用户属于同一个VNI，也表示一个租户。VNI由24比特组成，支持多达16M（(2^24-1)/1024^2）的租户。
VAP（Virtual Access Point）：虚拟接入点VAP统一为二层子接口，用于接入数据报文。为二层子接口配置不同的流封装，可实现不同的数据报文接入不同的二层子接口。
VM之间的通信模式主要有3种：同VNI下的不同VM（分布在同一实体和不同实体两种），不同VNI下的跨网访问，VXLAN和非VXLAN之间的访问。
三、VXLAN网关
二层网关：位于同一VNI终端用户通信，L2网关收到用户报文后，根据报文中包含的目的MAC类型，报文转发流程分为：
1. MAC地址为BUM（broadcast&unknown-unicast&multicast）地址，按照 BUM报文转发流程进行处理
2. MAC地址为已知单播地址，按照已知单播报文转发流程进行处理
三层网关：L3网关解决的就是不同VNI以及VXLAN和非VXLAN之间的互访。L3网关分为集中式网关和分布式网关，这2者的主要区别就在于L3网关是在leaf上还是在spine上。
如上图，集中式L3 GW在spine上，可以看出集中式spine的ARP表项是一个瓶颈，并且子网流量转发绕远。
而分布式则是L2，L3网关都在leaf上。当网络规模较大时，需采用分布式网关，分布式网关时，VTEP在leaf上。spine节点不感知VXLAN隧道。
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