В ерата на облачните изчисления и виртуализацията на мрежите, VXLAN (Virtual Extensible LAN) се превърна в крайъгълен камък технология за изграждане на мащабируеми, гъвкави наслагващи се мрежи. В основата на VXLAN архитектурата се намира VTEP (VXLAN Tunnel Endpoint), критичен компонент, който позволява безпроблемното предаване на трафик от слой 2 през мрежи от слой 3. Тъй като мрежовият трафик става все по-сложен с различни протоколи за капсулиране, ролята на мрежовите пакетни брокери (NPB) с възможности за премахване на капсулиране на тунели стана незаменима за оптимизиране на VTEP операциите. Този блог изследва основите на VTEP и връзката му с VXLAN, след което се задълбочава в това как функцията за премахване на капсулиране на тунели на NPB подобрява производителността на VTEP и видимостта на мрежата.
Разбиране на VTEP и връзката му с VXLAN
Първо, нека изясним основните понятия: VTEP, съкращение от VXLAN Tunnel Endpoint (крайна точка на тунела VXLAN), е мрежова единица, отговорна за капсулирането и декапсулирането на VXLAN пакети в VXLAN overlay мрежа. Тя служи като начална и крайна точка на VXLAN тунелите, действайки като „шлюз“, който свързва виртуалната overlay мрежа и физическата underlay мрежа. VTEP могат да бъдат реализирани като физически устройства (като VXLAN-съвместими комутатори или рутери) или софтуерни единици (като виртуални комутатори, контейнерни хостове или прокси сървъри на виртуални машини).
Връзката между VTEP и VXLAN е по своята същност симбиотична – VXLAN разчита на VTEP, за да реализира основната си функционалност, докато VTEP съществуват изключително за поддръжка на VXLAN операции. Основната стойност на VXLAN е да създаде виртуална мрежа от слой 2 върху IP мрежа от слой 3 чрез капсулиране на MAC-in-UDP, преодолявайки ограниченията за мащабируемост на традиционните VLAN (които поддържат само 4096 VLAN ID) с 24-битов VXLAN мрежов идентификатор (VNI), който позволява до 16 милиона виртуални мрежи. Ето как VTEP позволяват това: Когато виртуална машина (VM) изпраща трафик, локалният VTEP капсулира оригиналния Ethernet кадър от слой 2, като добавя VXLAN заглавка (съдържаща VNI), UDP заглавка (използвайки порт 4789 по подразбиране), външна IP заглавка (с изходния VTEP IP адрес и целевия VTEP IP адрес) и външна Ethernet заглавка. Капсулираният пакет след това се предава през мрежата от слой 3 до целевия VTEP, който декапсулира пакета, като премахва всички външни заглавки, възстановява оригиналния Ethernet кадър и го препраща към целевата виртуална машина въз основа на VNI.
Освен това, VTEP обработват критични задачи като обучение на MAC адреси (динамично картографиране на MAC адреси на локални и отдалечени хостове към VTEP IP адреси) и обработка на Broadcast, Unknown Unicast и Multicast (BUM) трафик – или чрез multicast групи, или чрез репликация от head-end в режим само за unicast. По същество, VTEP са градивните елементи, които правят възможни мрежовата виртуализация и изолацията на множество наематели на VXLAN.
Предизвикателството на капсулирания трафик за VTEPs
В съвременните среди на центрове за данни, VTEP трафикът рядко се ограничава до чисто VXLAN капсулиране. Трафикът, преминаващ през VTEP, често носи множество слоеве за капсулиране на заглавки, включително VLAN, GRE, GTP, MPLS или IPIP, в допълнение към VXLAN. Тази сложност на капсулирането представлява значителни предизвикателства за VTEP операциите и последващото наблюдение, анализ и прилагане на сигурността на мрежата:
○ - Намалена видимостПовечето инструменти за мрежов мониторинг и сигурност (като IDS/IPS, анализатори на потоци и снифери за пакети) са проектирани да обработват трафик от слой 2/слой 3. Капсулираните заглавки закриват оригиналния полезен товар, което прави невъзможно тези инструменти да анализират точно съдържанието на трафика или да откриват аномалии.
○ - Увеличени разходи за обработкаСамите VTEP трябва да изразходват допълнителни изчислителни ресурси за обработка на многослойни капсулирани пакети, особено в среди с висок трафик. Това може да доведе до увеличена латентност, намалена пропускателна способност и потенциални проблеми с производителността.
○ - Проблеми с оперативната съвместимостРазличните мрежови сегменти или среди с множество доставчици могат да използват различни протоколи за капсулиране. Без правилно премахване на заглавките, трафикът може да не бъде правилно пренасочен или обработен при преминаване през VTEP, което води до проблеми с оперативната съвместимост.
Как тунелното капсулиране на NPBs дава възможност на VTEPs
Мрежовите пакетни брокери (NPB) на Mylinking™ с възможности за премахване на капсулиране на тунели се справят с тези предизвикателства, като действат като „предварителен процесор за трафик“ за VTEP. NPB могат да премахват различни заглавки за капсулиране (включително VXLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS и IPIP) от оригиналните пакети данни, преди да пренасочат трафика към VTEP или инструменти за наблюдение/сигурност. Тази функционалност предоставя три ключови предимства за VTEP операциите:
1. Подобрена видимост и сигурност на мрежата
Чрез премахване на капсулираните заглавки, NPB разкриват оригиналния полезен товар от пакети, което позволява на инструментите за наблюдение и сигурност да „виждат“ действителното съдържание на трафика. Например, когато VTEP трафикът се препраща към IDS/IPS, NPB първо премахва VXLAN и MPLS заглавките, което позволява на IDS/IPS да открива злонамерена активност (като злонамерен софтуер или опити за неоторизиран достъп) в оригиналния кадър. Това е особено важно в среди с множество наематели, където VTEP обработват трафик от множество наематели – NPB гарантират, че инструментите за сигурност могат да проверяват трафика, специфичен за наемателите, без да бъдат възпрепятствани от капсулирането.
Освен това, NPB могат селективно да премахват заглавките въз основа на типовете трафик или VNI, осигурявайки подробна видимост в специфични виртуални мрежи. Това помага на мрежовите администратори да отстраняват проблеми (като загуба на пакети или латентност), като позволява прецизен анализ на трафика в рамките на отделните VXLAN сегменти.
2. Оптимизирана производителност на VTEP
NPB (Network Packaged Tools - NetPb) разтоварват VTEP (VideoTransfer Tools - технологични процеси) задачата за премахване на заглавките (headers), намалявайки натоварването на VTEP устройствата. Вместо VTEP да изразходват процесорни ресурси за премахване на множество слоеве заглавки (напр. VLAN + GRE + VXLAN), NPB обработват тази стъпка на предварителна обработка, позволявайки на VTEP да се съсредоточат върху основните си отговорности: капсулиране/декапсулиране на VXLAN пакети и управление на тунели. Това води до по-ниска латентност, по-висока пропускателна способност и подобрена обща производителност на VXLAN мрежата – особено в среди за виртуализация с висока плътност, хиляди виртуални машини и голям трафик.
Например, в център за данни с NPB и комутатори, действащи като VTEP, NPB (като Mylinking™ Network Packet Brokers) може да премахне VLAN и MPLS заглавките от входящия трафик, преди той да достигне VTEP. Това намалява броя на операциите по обработка на заглавките, които VTEP трябва да извършат, което им позволява да обработват повече едновременни тунели и потоци от трафик.
3. Подобрена оперативна съвместимост между хетерогенни мрежи
В мрежи с множество доставчици или многосегментни мрежи, различните части на инфраструктурата могат да използват различни протоколи за капсулиране. Например, трафикът от отдалечен център за данни може да достигне до локален VTEP с GRE капсулиране, докато локалният трафик използва VXLAN. NPB може да премахне тези различни заглавки (GRE, VXLAN, IPIP и др.) и да препрати последователен, нативен поток от трафик към VTEP, елиминирайки проблеми с оперативната съвместимост. Това е особено ценно в хибридни облачни среди, където трафикът от публични облачни услуги (често използващи GTP или IPIP капсулиране) трябва да се интегрира с локални VXLAN мрежи чрез VTEP.
Освен това, NPB могат да препращат оголените заглавки като метаданни към инструменти за наблюдение, като гарантират, че администраторите запазват контекста за оригиналното капсулиране (като VNI или MPLS етикет), като същевременно позволяват анализ на собствения полезен товар. Този баланс между оголването на заглавките и запазването на контекста е ключов за ефективното управление на мрежата.
Как да се реализира функцията за премахване на тунелни пакети във VTEP?
Премахването на капсулирането на тунели във VTEP може да се реализира чрез конфигурация на хардуерно ниво, софтуерно дефинирани политики и синергия с SDN контролери, като основната логика се фокусира върху идентифициране на заглавките на тунели → изпълнение на действия за премахване → препращане на оригинални полезни товари. Конкретните методи за имплементация варират леко в зависимост от типовете VTEP (физически/софтуерни), а ключовите подходи са следните:
Сега говорим за внедряване на физически VTEP (напр.Mylinking™ VXLAN-съвместими мрежови пакетни брокери) тук.
Физическите VTEP (като например Mylinking™ VXLAN-съвместими мрежови брокери на пакети) разчитат на хардуерни чипове и специални команди за конфигуриране, за да постигнат ефективно премахване на капсулирането, подходящо за сценарии с центрове за данни с висок трафик:
Съвпадение на капсулиране, базирано на интерфейс: Създайте подинтерфейси на физическите портове за достъп на VTEP и конфигурирайте типовете капсулиране, за да съвпадат и премахват специфични заглавки на тунели. Например, на Mylinking™ VXLAN-съвместими мрежови брокери на пакети, конфигурирайте подинтерфейсите от слой 2 да разпознават 802.1Q VLAN тагове или немаркирани рамки и да премахват VLAN заглавките, преди да пренасочат трафика към VXLAN тунела. За GRE/MPLS-капсулиран трафик, активирайте съответното разборно анализиране на протоколи на подинтерфейса, за да премахнете външните заглавки.
Премахване на заглавки въз основа на правила: Използвайте ACL (списък за контрол на достъпа) или правила за трафик, за да дефинирате правила за съвпадение (напр. съвпадение на UDP порт 4789 за VXLAN, тип протокол 47 за GRE) и действия за премахване на връзки. Когато трафикът съответства на правилата, хардуерният чип VTEP автоматично премахва посочените тунелни заглавки (външни заглавки VXLAN/UDP/IP, MPLS етикети и др.) и препраща оригиналния полезен товар от Layer 2.
Синергия на разпределените шлюзове: В архитектурите Spine-Leaf VXLAN, физическите VTEP (Leaf възли) могат да си сътрудничат с шлюзове от ниво 3, за да завършат многослойно премахване на информация. Например, след като Spine възлите препратят капсулиран MPLS VXLAN трафик към Leaf VTEP, VTEP първо премахват MPLS етикетите, след което извършват декапсулиране на VXLAN.
Нуждаете ли се от примерна конфигурация за VTEP устройство на конкретен доставчик (като напримерMylinking™ VXLAN-съвместими мрежови пакетни брокери) за прилагане на оголване на тунелно капсулиране?
Сценарий на практическо приложение
Да разгледаме голям корпоративен център за данни, който внедрява VXLAN мрежа с H3C комутатори като VTEP, поддържайки множество виртуални машини на наематели. Центърът за данни използва MPLS за предаване на трафик между основните комутатори и VXLAN за комуникация между виртуални машини. Освен това, отдалечените клонове изпращат трафик към центъра за данни чрез GRE тунели. За да гарантира сигурност и видимост, предприятието внедрява NPB с Tunnel Encapsulation Stripping между основната мрежа и VTEP.
Когато трафикът пристигне в центъра за данни:
(1) NPB първо премахва MPLS заглавките от трафика, идващ от основната мрежа, и GRE заглавките от трафика на клоновете.
(2) За VXLAN трафик между VTEP, NPB може да премахне външните VXLAN заглавки при пренасочване на трафик към инструменти за наблюдение, което позволява на инструментите да проверяват оригиналния VM трафик.
(3) NPB препраща предварително обработения (без заглавки) трафик към VTEP, които трябва да обработват само VXLAN капсулиране/декапсулиране за собствения полезен товар. Тази настройка намалява натоварването на VTEP, позволява цялостен анализ на трафика и осигурява безпроблемна оперативна съвместимост между MPLS, GRE и VXLAN сегментите.
VTEP са гръбнакът на VXLAN мрежите, позволявайки мащабируема виртуализация и комуникация с множество потребители. Нарастващата сложност на капсулирания трафик в съвременните мрежи обаче поставя значителни предизвикателства пред производителността на VTEP и видимостта на мрежата. Мрежовите пакетни брокери с възможности за премахване на капсулиране на тунели се справят с тези предизвикателства чрез предварителна обработка на трафика, премахване на различни заглавки (VXLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS, IPIP), преди той да достигне до VTEP или инструменти за наблюдение. Това не само оптимизира производителността на VTEP чрез намаляване на режийните разходи, но също така подобрява видимостта на мрежата, засилва сигурността и подобрява оперативната съвместимост в хетерогенни среди.
Тъй като организациите продължават да внедряват облачни архитектури и хибридни облачни внедрявания, синергията между NPB и VTEP ще става все по-важна. Чрез използването на функцията за премахване на капсулиране на тунели на NPB, мрежовите администратори могат да отключат пълния потенциал на VXLAN мрежите, като гарантират, че те са ефективни, сигурни и адаптивни към променящите се бизнес нужди.
Време на публикуване: 09 януари 2026 г.
