W nowoczesnej architekturze sieciowej VLAN (Virtual Local Area Network) i VXLAN (Virtual Extended Local Area Network) to dwie najpopularniejsze technologie wirtualizacji sieci. Mogą wydawać się podobne, ale w rzeczywistości istnieje wiele kluczowych różnic.
VLAN (wirtualna sieć lokalna)
VLAN to skrót od Virtual Local Area Network (Virtual Local Area Network). Jest to technika, która dzieli urządzenia fizyczne w sieci LAN na kilka podsieci zgodnie z relacjami logicznymi. Sieć VLAN jest konfigurowana na przełącznikach sieciowych w celu podziału urządzeń sieciowych na różne grupy logiczne. Mimo że urządzenia te mogą znajdować się fizycznie w różnych miejscach, VLAN umożliwia im logiczną przynależność do tej samej sieci, umożliwiając elastyczne zarządzanie i izolację.
Podstawą technologii VLAN jest podział portów przełącznika. Przełączniki zarządzają ruchem w oparciu o identyfikator VLAN (VLAN ID). Identyfikatory VLAN mieszczą się w zakresie od 1 do 4095 i zazwyczaj składają się z 12 cyfr binarnych (tj. z zakresu od 0 do 4095), co oznacza, że przełącznik może obsługiwać do 4096 sieci VLAN.
Przepływ pracy
○ Identyfikacja VLAN: Gdy pakiet dociera do przełącznika, przełącznik decyduje, do której sieci VLAN powinien zostać przekazany, na podstawie informacji o identyfikatorze VLAN w pakiecie. Zazwyczaj do oznaczania ramek danych w sieci VLAN używany jest protokół IEEE 802.1Q.
○ Domena rozgłoszeniowa VLAN: Każda sieć VLAN jest niezależną domeną rozgłoszeniową. Nawet jeśli wiele sieci VLAN znajduje się na tym samym przełączniku fizycznym, ich transmisje rozgłoszeniowe są od siebie odizolowane, co ogranicza niepotrzebny ruch rozgłoszeniowy.
○ Przekierowywanie danych: Przełącznik przekazuje pakiet danych do odpowiedniego portu zgodnie z różnymi tagami VLAN. Jeśli urządzenia między różnymi sieciami VLAN muszą się komunikować, muszą być one przekazywane przez urządzenia warstwy 3, takie jak routery.
Załóżmy, że masz firmę z wieloma działami, z których każdy korzysta z innej sieci VLAN. Za pomocą przełącznika możesz podzielić wszystkie urządzenia w dziale finansowym na sieć VLAN 10, w dziale sprzedaży na sieć VLAN 20, a w dziale technicznym na sieć VLAN 30. W ten sposób sieć między działami jest całkowicie odizolowana.
Zalety
○ Lepsze bezpieczeństwo: Sieć VLAN może skutecznie zapobiegać nieautoryzowanemu dostępowi między różnymi sieciami VLAN poprzez podzielenie różnych usług na różne sieci.
○ Zarządzanie ruchem sieciowym: Dzięki przydzielaniu sieci VLAN można uniknąć burz rozgłoszeniowych i zwiększyć wydajność sieci. Pakiety rozgłoszeniowe będą propagowane tylko w obrębie sieci VLAN, co zmniejsza zużycie pasma.
○ Elastyczność sieci: VLAN umożliwia elastyczny podział sieci zgodnie z potrzebami biznesowymi. Na przykład urządzenia w dziale finansowym mogą być przypisane do tej samej sieci VLAN, nawet jeśli fizycznie znajdują się na różnych piętrach.
Ograniczenia
○ Ograniczona skalowalność: Ponieważ sieci VLan opierają się na tradycyjnych przełącznikach i obsługują do 4096 sieci VLan, może to stać się wąskim gardłem dla dużych sieci lub rozległych środowisk wirtualnych.
○ Problem z połączeniem międzydomenowym: VLAN to sieć lokalna, komunikacja między VLAN-ami musi być realizowana za pośrednictwem przełącznika lub routera trójwarstwowego, co może zwiększać złożoność sieci.
Scenariusz aplikacji
○ Izolacja i bezpieczeństwo w sieciach korporacyjnych: Sieci VLAN są szeroko stosowane w sieciach korporacyjnych, szczególnie w dużych organizacjach lub środowiskach międzydziałowych. Bezpieczeństwo i kontrolę dostępu do sieci można zapewnić poprzez rozdzielenie różnych działów lub systemów biznesowych za pomocą sieci VLAN. Na przykład dział finansowy często będzie znajdował się w innej sieci VLAN niż dział badawczo-rozwojowy, aby uniknąć nieautoryzowanego dostępu.
○ Redukcja burzy rozgłoszeniowej: VLAN pomaga ograniczyć ruch rozgłoszeniowy. Zwykle pakiety rozgłoszeniowe są rozproszone w całej sieci, ale w środowisku VLAN ruch rozgłoszeniowy jest rozproszony tylko w obrębie sieci VLAN, co skutecznie zmniejsza obciążenie sieci spowodowane burzą rozgłoszeniową.
○ Mała lub średnia sieć lokalna: W przypadku niektórych małych i średnich przedsiębiorstw sieć VLAN zapewnia prosty i efektywny sposób tworzenia logicznie izolowanej sieci, dzięki czemu zarządzanie siecią staje się bardziej elastyczne.
VXLAN (wirtualna rozszerzona sieć lokalna)
VXLAN (Virtual Extensible LAN) to nowa technologia proponowana w celu rozwiązania ograniczeń tradycyjnych sieci VLAN w środowiskach centrów danych i wirtualizacji na dużą skalę. Wykorzystuje ona technologię enkapsulacji do przesyłania pakietów danych warstwy 2 (L2) przez istniejącą sieć warstwy 3 (L3), co przełamuje ograniczenia skalowalności sieci VLAN.
Dzięki technologii tunelowania i mechanizmowi enkapsulacji, VXLAN „opakowuje” oryginalne pakiety danych warstwy 2 w pakiety danych IP warstwy 3, dzięki czemu pakiety danych mogą być przesyłane w istniejącej sieci IP. Istotą VXLAN jest mechanizm enkapsulacji i dekapsulacji, tzn. tradycyjna ramka danych warstwy 2 jest enkapsulowana przez protokół UDP i przesyłana przez sieć IP.
Przepływ pracy
○ Enkapsulacja nagłówka VXLAN: W przypadku implementacji VXLAN każdy pakiet warstwy 2 będzie enkapsulowany jako pakiet UDP. Enkapsulacja VXLAN obejmuje: identyfikator sieci VXLAN (VNI), nagłówek UDP, nagłówek IP i inne informacje.
○ Terminal tunelowy (VTEP): VXLAN wykorzystuje technologię tunelowania, a pakiety są enkapsulowane i dekapsulowane przez parę urządzeń VTEP. VTEP, czyli punkt końcowy tunelu VXLAN, to most łączący sieci VLAN i VXLAN. VTEP enkapsuluje odebrane pakiety warstwy 2 jako pakiety VXLAN i wysyła je do docelowego VTEP, który z kolei dekapsuluje pakiety enkapsulowane do oryginalnych pakietów warstwy 2.
○ Proces enkapsulacji VXLAN: Po dołączeniu nagłówka VXLAN do oryginalnego pakietu danych, pakiet danych zostanie przesłany do docelowego VTEP przez sieć IP. Docelowy VTEP dekapsuluje pakiet i przekazuje go do właściwego odbiornika na podstawie informacji VNI.
Zalety
○ Skalowalność: VXLAN obsługuje do 16 milionów sieci wirtualnych (VNI), znacznie więcej niż 4096 identyfikatorów VLAN, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla dużych centrów danych i środowisk chmurowych.
○ Obsługa wielu centrów danych: VXLAN umożliwia rozszerzenie sieci wirtualnej między wieloma centrami danych w różnych lokalizacjach geograficznych, przełamując ograniczenia tradycyjnych sieci VLAN. Technologia ta nadaje się do nowoczesnych środowisk przetwarzania w chmurze i wirtualizacji.
○ Uproszczenie sieci centrów danych: Dzięki technologii VXLAN urządzenia sprzętowe różnych producentów mogą być interoperacyjne, obsługiwać środowiska wielodostępne i uprościć projektowanie sieci dużych centrów danych.
Ograniczenia
○ Wysoka złożoność: Konfiguracja sieci VXLAN jest stosunkowo skomplikowana i obejmuje enkapsulację tunelu, konfigurację VTEP itp., co wymaga dodatkowego wsparcia technicznego stosu i zwiększa złożoność obsługi i konserwacji.
○ Opóźnienie sieciowe: Ze względu na dodatkowe przetwarzanie wymagane w procesie enkapsulacji i dekapsulacji, VXLAN może wprowadzać pewne opóźnienie sieciowe. Chociaż opóźnienie to jest zwykle niewielkie, należy je uwzględnić w środowiskach o wysokich wymaganiach wydajnościowych.
Scenariusz aplikacji VXLAN
○ Wirtualizacja sieci centrów danych: VXLAN jest szeroko stosowany w dużych centrach danych. Serwery w centrach danych zazwyczaj korzystają z technologii wirtualizacji. VXLAN może pomóc w stworzeniu wirtualnej sieci między różnymi serwerami fizycznymi, eliminując ograniczenia skalowalności sieci VLAN.
○ Środowisko chmurowe wielodostępne: W chmurze publicznej lub prywatnej VXLAN może zapewnić niezależną sieć wirtualną dla każdego dzierżawcy i identyfikować jego sieć wirtualną za pomocą VNI. Ta funkcja VXLAN doskonale sprawdza się w nowoczesnych środowiskach chmurowych i wielodostępnych.
○ Skalowanie sieci w centrach danych: VXLAN jest szczególnie odpowiedni w scenariuszach, w których sieci wirtualne muszą być wdrażane w wielu centrach danych lub lokalizacjach geograficznych. Ponieważ VXLAN wykorzystuje sieci IP do enkapsulacji, może z łatwością obejmować różne centra danych i lokalizacje geograficzne, umożliwiając ekspansję sieci wirtualnej w skali globalnej.
VLAN kontra VxLAN
VLAN i VXLAN to technologie wirtualizacji sieci, ale nadają się do różnych scenariuszy zastosowań. VLAN nadaje się do małych i średnich środowisk sieciowych i zapewnia podstawową izolację i bezpieczeństwo sieci. Jego zaletą jest prostota, łatwość konfiguracji i szerokie wsparcie.
VXLAN to technologia zaprojektowana z myślą o potrzebie rozbudowy sieci na dużą skalę w nowoczesnych centrach danych i środowiskach przetwarzania w chmurze. Siłą VXLAN jest możliwość obsługi milionów sieci wirtualnych, co czyni ją odpowiednią do wdrażania sieci zwirtualizowanych w centrach danych. Przełamuje ona ograniczenia skalowalności sieci VLAN i nadaje się do bardziej złożonych projektów sieciowych.
Chociaż nazwa VXLAN wydaje się być rozszerzeniem protokołu VLAN, w rzeczywistości VXLAN znacząco różni się od VLAN możliwością budowania wirtualnych tuneli. Główne różnice między nimi są następujące:
Funkcja | Sieć VLAN | Sieć VXLAN |
|---|---|---|
| Standard | IEEE 802.1Q | RFC 7348 (IETF) |
| Warstwa | Warstwa 2 (łącze danych) | Warstwa 2 nad warstwą 3 (L2oL3) |
| Kapsułkowanie | Nagłówek Ethernet 802.1Q | MAC-in-UDP (w kapsułce IP) |
| Rozmiar ID | 12-bitowe (0-4095 sieci VLAN) | 24-bitowy (16,7 miliona VNI) |
| Skalowalność | Ograniczona (4094 użytecznych sieci VLAN) | Wysoka skalowalność (obsługuje chmury wielodostępne) |
| Obsługa transmisji | Tradycyjne zalewanie (w ramach sieci VLAN) | Wykorzystuje multicast IP lub replikację czołową |
| Nad głową | Niski (4-bajtowy znacznik VLAN) | Wysoki (~50 bajtów: nagłówki UDP + IP + VXLAN) |
| Izolacja ruchu | Tak (na sieć VLAN) | Tak (zgodnie z VNI) |
| Tunelowanie | Brak tunelowania (płaski L2) | Wykorzystuje VTEP (punkty końcowe tunelu VXLAN) |
| Przypadki użycia | Małe/średnie sieci LAN, sieci korporacyjne | Centra danych w chmurze, SDN, VMware NSX, Cisco ACI |
| Zależność drzewa rozpinającego (STP) | Tak (aby zapobiec pętlom) | Nie (wykorzystuje routing warstwy 3, unika problemów z STP) |
| Wsparcie sprzętowe | Obsługiwane na wszystkich przełącznikach | Wymaga przełączników/kart sieciowych obsługujących VXLAN (lub programowych VTEP) |
| Wsparcie mobilności | Ograniczony (w obrębie tej samej domeny L2) | Lepsze (maszyny wirtualne mogą przemieszczać się między podsieciami) |
Jakie korzyści Mylinking™ Network Packet Broker może przynieść technologii wirtualnej sieci?
VLAN oznaczony, VLAN nieoznaczony, VLAN zastąpiony:
Obsługiwane jest dopasowanie dowolnego pola klucza w pierwszych 128 bajtach pakietu. Użytkownik może dostosować wartość przesunięcia, długość i zawartość pola klucza, a także określić politykę wyprowadzania ruchu zgodnie z konfiguracją użytkownika.
Usuwanie izolacji tunelowej:
Obsługiwano VxLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS, nagłówek IPIP usunięty z oryginalnego pakietu danych i przekazanego wyjścia.
Identyfikacja protokołu tunelowania
Obsługiwane są automatyczne rozpoznawanie różnych protokołów tunelowania, takich jak GTP / GRE / PPTP / L2TP / PPPOE / IPIP. W zależności od konfiguracji użytkownika, strategia wyprowadzania ruchu może być implementowana w zależności od wewnętrznej lub zewnętrznej warstwy tunelu.
Więcej szczegółów na temat powiązanych informacji możesz sprawdzić tutajBroker pakietów sieciowych.
Czas publikacji: 25-06-2025
