全球百事通！VXLAN技术应用场景及测试方法

定 义

(资料图片)

RFC7348定义了VLAN扩展方案VXLAN（Virtual eXtensible Local Area Network，虚拟扩展局域网）。

VXLAN采用MAC in UDP（User Datagram Protocol）封装方式，是NVO3（Network Virtualization over Layer 3）中的一种网络虚拟化技术。

起 源

传统的交换网络解决了二层的互通及隔离问题，这个架构发展了几十年已经相当成熟。而随着云时代的到来，却渐渐暴露出了一些主要的缺点。

（1）多租户环境和虚拟机迁移

为了满足在云网络中海量虚拟机迁移前后业务不中断的需要，要求虚拟机迁移前后的IP不能变化，继而要求网络必须是大二层结构。传统的二层网络技术，在链路使用率、收敛时间等方面都不能满足需要。

（2）VLAN的局限

随着云业务的运营，租户数量剧增。传统交换网络用VLAN来隔离用户和虚拟机，但理论上只支持最多4K个标签的VLAN，已无法满足需求。

目 的

为了解决数据中心网络服务器虚拟化以及虚拟机不受限迁移问题，VXLAN特性应运而生。由于VXLAN特性在本质上属于一种VPN技术，因此，其同样能够应用在园区网络中，以实现分散物理站点之间的二层互联以及站点间的三层互联。

VXLAN的报文结构

下面来介绍下，VXLAN报文到底长啥样。

VXLAN报文格式（以外层IP头为IPv4格式为例）

如上图所示，VTEP对VM发送的原始以太帧（Original L2 Frame）进行了以下“包装”：

★VXLAN Header增加VXLAN头（8字节），其中包含24比特的VNI字段，用来定义VXLAN网络中不同的租户。此外，还包含VXLAN Flags（8比特，取值为00001000）和两个保留字段（分别为24比特和8比特）。

★UDP HeaderVXLAN头和原始以太帧一起作为UDP的数据。UDP头中，目的端口号（VXLAN Port）固定为4789，源端口号（UDP Src. Port）是原始以太帧通过哈希算法计算后的值。

★Outer IP Header封装外层IP头。其中，源IP地址（Outer Src. IP）为源VM所属VTEP的IP地址，目的IP地址（Outer Dst. IP）为目的VM所属VTEP的IP地址。

★Outer MAC Header封装外层以太头。其中，源MAC地址（Src. MAC Addr.）为源VM所属VTEP的MAC地址，目的MAC地址（Dst. MAC Addr.）为到达目的VTEP的路径中下一跳设备的MAC地址。

VXLAN中的VTEP和VNI

在介绍VXLAN隧道的建立过程前，先来了解VXLAN网络模型中一些常见的概念。

如下图所示，两台服务器之间通过VXLAN网络进行通信。在两台TOR交换机之间建立了一条VXLAN隧道，TOR交换机将服务器发出的原始数据帧加以“包装”，好让原始报文可以在承载网络（比如IP网络）上传输。当到达目的服务器所连接的TOR交换机后，离开VXLAN隧道，并将原始数据帧恢复出来，继续转发给目的服务器。

VXLAN网络模型示意

VXLAN网络中出现了一些传统网络中没有的新元素，如VTEP、VNI等，它们的作用是什么呢？下面将向您介绍这几个新元素。

什么是VXLAN VTEP

VTEP（VXLAN Tunnel Endpoints，VXLAN隧道端点）是VXLAN网络的边缘设备，是VXLAN隧道的起点和终点，源服务器发出的原始数据帧，在VTEP上被封装成VXLAN格式的报文，并在IP网络中传递到另外一个VTEP上，并经过解封转还原出原始的数据帧，最后转发给目的服务器。

什么是VXLAN VNI

VNI（VXLAN Network Identifier，VXLAN 网络标识符），VNI是一种类似于VLAN ID的用户标识，一个VNI代表了一个租户，属于不同VNI的虚拟机之间不能直接进行二层通信。

VNI还可分为二层VNI和三层VNI，它们的作用不同，二层VNI是普通的VNI，用于VXLAN报文同子网的转发；三层VNI和VPN实例进行关联，用于VXLAN报文跨子网的转发。

VXLAN的测试方法

配置Vxlan的方式主要有两种，一种是静态方式，另一种是动态方式（EVPN的方式）。此处以Vxlan性能测试为例。

测试背景

1. 被测试设备在 VXLAN 数据转发时，性能无下降。

2. 测试被测设备支持的最大 VXLAN 隧道数量不小于 256。

3. 测试被测设备支持的最大 VXLAN L3网关数量不小于 2K。

测试拓扑

典型测试场景介绍

◆1.两台被测设备（DUT1、DUT2）各选择一张10*40GE的业务板卡，总接口数为20个40GE接口，每板卡10个连续的端口每2个端口一组归属于同一租户，共10个租户，每个租户分配100个ipv4网段和100个ipv6网段，并且每个网段分别配置网关，总共1000个ipv4网关和1000个ipv6网关。

◆2.所有同一租户端口发送二层Pair to Pair流量和携带三层VXLAN封装的Backbone流量，每端口流量发流总负载为40G，整体流量大小为20*40GB=800GB，分别验证报文长度为64、65、129、257、1518和9000字节时的转发能力。

◆3.DUT1和DUT2在步骤1的测试环境上增加测试端口，DUT1和DUT2再各增加2个端口（port A、port B）与测试仪相连，DUT1与DUT2再通过额外的100G端口连接，DUT1与测试仪端口port B建立EVPN VXLAN 隧道，隧道数量为设备支持的最大隧道数量-1，发送流量验证隧道的转发能力。

测试步骤

1.使用配置向导配置业务，点击交换，然后选择VXLAN EVPN Overlay向导。

2.选择VTEP端口：选择端口，然后VTEP选择IPV4，选择启用VLAN。

3.配置VTEP设备：每个VLAN中VTEP数量为1。

4.配置BGP参数：选择IBGP，勾选使用网关地址作为DUT。

5.配置EVPN路由：勾选EVPN MAC/IP地址通告路由（勾选MAC/IP），选择勾选配置下一跳。

6.配置L2 L3Sements:配置L3-VNI为5000，勾选L3-VNI路由目标为AS:L3-VNI。

7.配置L2 VNI VM设备：地址模式选择IPV4 And IPV6，配置IPV4和IPV6地址。

8.配置HOST：选择HOST端口，配置IPV4地址以及网关。

9.配置流参数：点击创建流，流封装选择MAC和IPV4。

10.点击预览：可以看到生成的流情况。

11.设备支持 VXLAN 隧道不小于 256，相关协议与表项均正常，流量不丢包。

12.在设备上查看VNI与VPN实例绑定的情况：

13.查看V-XLAN的流量构造

14.抓包查看：

测试结果

1. 在被测设备查看相关表项，总共1000个ipv4网关和1000个ipv6网关，相关协议与表项均正常，流量转发正常不丢包。

2. 在被测设备查看VXLAN 隧道总数，相关协议与表项均正常，流量转发正常不丢包。

3. 被测设备进行 VXLAN 转发时流量不丢包，port B端口中的流量中能看到VXLAN封装，该端口转发能力不低于ipv4转发能力，且不影响其他端口转发。

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