В съвременната мрежова архитектура, VLAN (виртуална локална мрежа) и VXLAN (виртуална разширена локална мрежа) са двете най-разпространени технологии за мрежова виртуализация. Те може да изглеждат сходни, но всъщност има редица ключови разлики.
VLAN (Виртуална локална мрежа)
VLAN е съкращение от Виртуална локална мрежа (Virtual Local Area Network). Това е техника, която разделя физическите устройства в локална мрежа (LAN) на няколко подмрежи според логическите връзки. VLAN се конфигурира на мрежови комутатори, за да раздели мрежовите устройства на различни логически групи. Въпреки че тези устройства може да са физически разположени на различни места, VLAN им позволява логически да принадлежат към една и съща мрежа, което позволява гъвкаво управление и изолация.
Ядрото на VLAN технологията се крие в разделянето на портовете на комутатора. Комутаторите управляват трафика въз основа на VLAN ID (VLAN идентификатор). VLAN идентификаторите варират от 1 до 4095 и обикновено са 12 двоични цифри (т.е. диапазонът от 0 до 4095), което означава, че един комутатор може да поддържа до 4096 VLan-а.
Работен процес
○ Идентификация на VLAN: Когато пакет влезе в комутатор, комутаторът решава към коя VLAN мрежа да бъде пренасочен пакетът въз основа на информацията за VLAN ID в пакета. Обикновено протоколът IEEE 802.1Q се използва за VLAN маркиране на кадъра с данни.
○ VLAN Broadcast Domain: Всяка VLAN е независим broadcast домейн. Дори ако множество VLAN са на един и същ физически комутатор, техните broadcast-ове са изолирани едно от друго, което намалява ненужния broadcast трафик.
○ Пренасочване на данни: Комутаторът пренасочва пакета данни към съответния порт според различните VLAN тагове. Ако устройствата между различни VLAN мрежи трябва да комуникират, те трябва да бъдат пренасочени през устройства от слой 3, като например рутери.
Да предположим, че имате компания с множество отдели, всеки от които използва различна VLAN мрежа. С комутатора можете да разделите всички устройства във финансовия отдел във VLAN 10, тези в търговския отдел във VLAN 20 и тези в техническия отдел във VLAN 30. По този начин мрежата между отделите е напълно изолирана.
Предимства
○ Подобрена сигурност: VLAN може ефективно да предотврати неоторизиран достъп между различни VLAN мрежи, като разделя различните услуги в различни мрежи.
○ Управление на мрежовия трафик: Чрез разпределяне на VLAN мрежи могат да се избегнат broadcast бури и мрежата може да бъде по-ефективна. Broadcast пакетите ще се разпространяват само в рамките на VLAN мрежата, намалявайки използването на честотна лента.
○ Гъвкавост на мрежата: VLAN може гъвкаво да разделя мрежата според нуждите на бизнеса. Например, устройства във финансовия отдел могат да бъдат присвоени към една и съща VLAN, дори ако са физически разположени на различни етажи.
Ограничения
○ Ограничена мащабируемост: Тъй като VLan разчитат на традиционни комутатори и поддържат до 4096 VLan, това може да се превърне в пречка за големи мрежи или мащабни виртуализирани среди.
○ Проблем с междудомейновата връзка: VLAN е локална мрежа, комуникацията между VLAN трябва да се осъществява чрез трислоен комутатор или рутер, което може да увеличи сложността на мрежата.
Сценарий на приложение
○ Изолация и сигурност в корпоративни мрежи: VLAN мрежите се използват широко в корпоративни мрежи, особено в големи организации или междуведомствени среди. Сигурността и контролът на достъпа до мрежата могат да бъдат осигурени чрез разделяне на различните отдели или бизнес системи чрез VLAN. Например, финансовият отдел често ще бъде в различна VLAN мрежа от отдела за научноизследователска и развойна дейност, за да се избегне неоторизиран достъп.
○ Намаляване на излъчваната буря: VLAN помага за ограничаване на излъчвания трафик. Обикновено излъчваните пакети се разпространяват в цялата мрежа, но във VLAN среда излъчваният трафик се разпространява само в рамките на VLAN, което ефективно намалява натоварването на мрежата, причинено от излъчваната буря.
○ Малка или средна локална мрежа: За някои малки и средни предприятия VLAN предоставя лесен и ефективен начин за изграждане на логически изолирана мрежа, което прави управлението на мрежата по-гъвкаво.
VXLAN (Виртуална разширена локална мрежа)
VXLAN (Virtual Extensible LAN) е нова технология, предложена за разрешаване на ограниченията на традиционните VLAN в мащабни центрове за данни и виртуализационни среди. Тя използва технология за капсулиране за прехвърляне на пакети данни от слой 2 (L2) през съществуващата мрежа от слой 3 (L3), което преодолява ограниченията за мащабируемост на VLAN.
Чрез технология за тунелиране и механизъм за капсулиране, VXLAN „обгръща“ оригиналните пакети данни от слой 2 в IP пакети данни от слой 3, така че пакетите данни да могат да бъдат предавани в съществуващата IP мрежа. Ядрото на VXLAN се крие в механизма за капсулиране и разкапсулиране, т.е. традиционният L2 кадър с данни се капсулира от UDP протокол и се предава през IP мрежа.
Работен процес
○ Капсулиране на VXLAN заглавката: При имплементацията на VXLAN, всеки пакет от слой 2 ще бъде капсулиран като UDP пакет. VXLAN капсулирането включва: VXLAN мрежов идентификатор (VNI), UDP заглавка, IP заглавка и друга информация.
○ Тунелен терминал (VTEP): VXLAN използва технология за тунелиране и пакетите се капсулират и разкапсулират чрез двойка VTEP устройства. VTEP, VXLAN Tunnel Endpoint, е мостът, свързващ VLAN и VXLAN. VTEP капсулира получените L2 пакети като VXLAN пакети и ги изпраща до VTEP получателя, който от своя страна разкапсулира капсулираните пакети в оригиналните L2 пакети.
○ Процес на капсулиране на VXLAN: След прикачване на VXLAN заглавката към оригиналния пакет данни, пакетът данни ще бъде предаден до получателя VTEP през IP мрежата. Получателят VTEP декапсулира пакета и го препраща до правилния получател въз основа на информацията от VNI.
Предимства
○ Мащабируемост: VXLAN поддържа до 16 милиона виртуални мрежи (VNI), много повече от 4096-те идентификатора на VLAN, което го прави идеален за големи центрове за данни и облачни среди.
○ Поддръжка на междуцентрови центрове за данни: VXLAN може да разшири виртуалната мрежа между множество центрове за данни в различни географски местоположения, преодолявайки ограниченията на традиционните VLAN и е подходящ за съвременни облачни изчисления и среди за виртуализация.
○ Опростяване на мрежата на центровете за данни: Чрез VXLAN, хардуерните устройства от различни производители могат да бъдат оперативно съвместими, да поддържат среди с множество наематели и да опростят мрежовия дизайн на големи центрове за данни.
Ограничения
○ Висока сложност: Конфигурацията на VXLAN е сравнително сложна, включваща капсулиране на тунели, VTEP конфигурация и др., което изисква допълнителна техническа поддръжка на стека и увеличава сложността на експлоатацията и поддръжката.
○ Закъснение в мрежата: Поради допълнителната обработка, изисквана от процеса на капсулиране и декапсулиране, VXLAN може да въведе известно закъснение в мрежата, въпреки че това закъснение обикновено е малко, но все пак трябва да се има предвид в среди с висока производителност.
Сценарий на приложение на VXLAN
○ Виртуализация на мрежата в центрове за данни: VXLAN се използва широко в големи центрове за данни. Сървърите в центровете за данни обикновено използват технология за виртуализация, VXLAN може да помогне за създаването на виртуална мрежа между различни физически сървъри, като се избягва ограничението на VLAN по отношение на мащабируемостта.
○ Многонаемателна облачна среда: В публичен или частен облак, VXLAN може да осигури независима виртуална мрежа за всеки наемател и да идентифицира виртуалната мрежа на всеки наемател чрез VNI. Тази функция на VXLAN е много подходяща за съвременни облачни изчисления и многонаемателни среди.
○ Мащабиране на мрежата в центрове за данни: VXLAN е особено подходящ за сценарии, при които виртуални мрежи трябва да бъдат разположени в множество центрове за данни или географски местоположения. Тъй като VXLAN използва IP мрежи за капсулиране, той е в състояние лесно да обхване различни центрове за данни и географски местоположения, за да постигне разширяване на виртуалната мрежа в глобален мащаб.
VLAN срещу VxLAN
VLAN и VXLAN са технологии за мрежова виртуализация, но са подходящи за различни сценарии на приложение. VLAN е подходящ за малки или средни мрежови среди и може да осигури основна мрежова изолация и сигурност. Силата му се крие в неговата простота, лекота на конфигуриране и широка поддръжка.
VXLAN е технология, предназначена да се справи с необходимостта от мащабно разширяване на мрежата в съвременните центрове за данни и облачни изчисления. Силата на VXLAN се крие в способността ѝ да поддържа милиони виртуални мрежи, което я прави подходяща за разполагане на виртуализирани мрежи в центрове за данни. Тя преодолява ограниченията на VLAN по отношение на мащабируемостта и е подходяща за по-сложен мрежов дизайн.
Въпреки че името VXLAN изглежда е разширителен протокол на VLAN, всъщност VXLAN се различава съществено от VLAN по способността си да изгражда виртуални тунели. Основните разлики между тях са следните:
Функция | Виртуална локална мрежа (VLAN) | VXLAN |
|---|---|---|
| Стандартен | IEEE 802.1Q | RFC 7348 (IETF) |
| Слой | Слой 2 (Връзка за данни) | Слой 2 върху слой 3 (L2oL3) |
| Капсулиране | 802.1Q Ethernet хедър | MAC-in-UDP (капсулиран в IP) |
| Размер на идентификационния номер | 12-битови (0-4095 VLAN) | 24-битов (16,7 милиона виртуални нишки) |
| Мащабируемост | Ограничено (4094 използваеми VLAN мрежи) | Високо мащабируем (поддържа облаци с множество наематели) |
| Обработка на излъчване | Традиционно наводняване (в рамките на VLAN) | Използва IP multicast или репликация от head-end |
| Надземни разходи | Ниско (4-байтов VLAN таг) | Високо (~50 байта: UDP + IP + VXLAN заглавки) |
| Изолация на трафика | Да (за VLAN) | Да (за VNI) |
| Тунелиране | Без тунелиране (плосък L2) | Използва VTEP (крайни точки на тунели VXLAN) |
| Случаи на употреба | Малки/средни локални мрежи, корпоративни мрежи | Облачни центрове за данни, SDN, VMware NSX, Cisco ACI |
| Зависимост от Spanning Tree (STP) | Да (за предотвратяване на цикли) | Не (използва маршрутизация на Layer 3, избягва проблеми с STP) |
| Хардуерна поддръжка | Поддържа се от всички комутатори | Изисква VXLAN-съвместими комутатори/мрежови карти (или софтуерни VTEP) |
| Поддръжка на мобилността | Ограничено (в рамките на същия L2 домейн) | По-добре (виртуалните машини могат да се местят между подмрежи) |
Какво може да направи Mylinking™ Network Packet Broker за мрежовата виртуална технология?
Маркирана VLAN, Немаркирана VLAN, Заменена VLAN:
Поддържа съвпадение на всяко ключово поле в първите 128 байта на пакет. Потребителят може да персонализира стойността на отместването и дължината и съдържанието на ключовото поле, както и да определи политиката за изходен трафик според потребителската конфигурация.
Отстраняване на капсулиране на тунели:
Поддържа VxLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS, IPIP заглавката, премахната от оригиналния пакет данни и пренасочен изход.
Идентификация на протокола за тунелиране
Поддържа автоматично разпознаване на различни тунелни протоколи, като GTP / GRE / PPTP / L2TP / PPPOE/IPIP. Според потребителската конфигурация, стратегията за изходен трафик може да бъде реализирана според вътрешния или външния слой на тунела.
Можете да проверите тук за повече подробности относно свързанотоМрежов пакетен брокер.
Време на публикуване: 25 юни 2025 г.
