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. VLAN jest konfigurowany na przełącznikach sieciowych, aby podzielić urządzenia sieciowe na różne grupy logiczne. Nawet jeśli te urządzenia 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 na podstawie identyfikatora VLAN (VLAN identifier). Identyfikatory VLAN mieszczą się w zakresie od 1 do 4095 i zazwyczaj składają się z 12 cyfr binarnych (tj. zakresu od 0 do 4095), co oznacza, że przełącznik może obsługiwać do 4096 sieci VLAN.
Przepływ pracy
○ Identyfikacja VLAN: Gdy pakiet wchodzi do przełącznika, przełącznik decyduje, do której sieci VLAN powinien zostać przesłany, na podstawie informacji o identyfikatorze sieci VLAN w pakiecie. Zazwyczaj protokół IEEE 802.1Q jest używany do oznaczania ramki danych tagami VLAN.
○ Domena rozgłoszeniowa VLAN: Każda sieć VLAN jest niezależną domeną rozgłoszeniową. Nawet jeśli wiele sieci VLAN znajduje się na tym samym przełączniku fizycznym, ich rozgłoszenia są od siebie odizolowane, co zmniejsza niepotrzebny ruch rozgłoszeniowy.
○ Przekazywanie danych: Przełącznik przekazuje pakiet danych do odpowiedniego portu zgodnie z różnymi tagami VLAN. Jeśli urządzenia między różnymi VLAN-ami muszą się komunikować, muszą być przekazywane przez urządzenia warstwy 3, takie jak routery.
Załóżmy, że masz firmę z wieloma działami, z których każdy używa innej sieci VLAN. Za pomocą przełącznika możesz podzielić wszystkie urządzenia w dziale finansowym na sieć VLAN 10, te w dziale sprzedaży na sieć VLAN 20, a te w dziale technicznym na sieć VLAN 30. W ten sposób sieć między działami jest całkowicie odizolowana.
Zalety
○ Większe bezpieczeństwo: Sieć VLAN może skutecznie zapobiegać nieautoryzowanemu dostępowi między różnymi sieciami VLAN, dzieląc różne usługi na różne sieci.
○ Zarządzanie ruchem sieciowym: Dzięki przydzielaniu sieci VLAN można uniknąć burz rozgłoszeniowych, a sieć może być bardziej wydajna. Pakiety rozgłoszeniowe będą propagowane tylko w obrębie sieci VLAN, co zmniejsza wykorzystanie pasma.
○ Elastyczność sieci: VLAN może elastycznie dzielić sieć 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 stanowić wąskie gardło dla dużych sieci lub środowisk wirtualnych na dużą skalę.
○ Problem z połączeniem międzydomenowym: VLAN jest siecią lokalną, a komunikacja międzydomenowa musi być realizowana za pośrednictwem przełącznika lub routera trójwarstwowego, co może zwiększać złożoność sieci.
Scenariusz aplikacji
○ Izolacja i bezpieczeństwo w sieciach korporacyjnych: VLany są szeroko stosowane w sieciach korporacyjnych, szczególnie w dużych organizacjach lub środowiskach międzywydziałowych. Bezpieczeństwo i kontrola dostępu do sieci mogą być zapewnione poprzez podzielenie różnych działów lub systemów biznesowych za pośrednictwem VLAN. Na przykład dział finansowy często będzie w innej sieci VLAN niż dział badawczo-rozwojowy, aby uniknąć nieautoryzowanego dostępu.
○ Zmniejsz burzę rozgłoszeniową: VLAN pomaga ograniczyć ruch rozgłoszeniowy. Zwykle pakiety rozgłoszeniowe będą rozproszone w całej sieci, ale w środowisku VLAN ruch rozgłoszeniowy będzie rozproszony tylko w obrębie VLAN, co skutecznie zmniejsza obciążenie sieci spowodowane burzą rozgłoszeniową.
○ Mała lub średnia sieć lokalna: W przypadku niektórych małych i średnich przedsiębiorstw sieć VLAN stanowi prosty i efektywny sposób na zbudowanie logicznie izolowanej sieci, dzięki czemu zarządzanie siecią staje się bardziej elastyczne.
VXLAN (wirtualna rozszerzona sieć lokalna)
VXLAN (Virtual Extensible LAN) to nowa technologia zaproponowana w celu rozwiązania ograniczeń tradycyjnej sieci VLAN w środowisku centrów danych i wirtualizacji na dużą skalę. Wykorzystuje 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. Rdzeń VXLAN leży w mechanizmie enkapsulacji i dekapsulacji, tzn. tradycyjna ramka danych L2 jest enkapsulowana przez protokół UDP i przesyłana przez sieć IP.
Przepływ pracy
○ Kapsułkowanie nagłówka VXLAN: W implementacji VXLAN każdy pakiet warstwy 2 będzie kapsułkowany jako pakiet UDP. Kapsułkowanie VXLAN obejmuje: identyfikator sieci VXLAN (VNI), nagłówek UDP, nagłówek IP i inne informacje.
○ Terminal tunelowy (VTEP): VXLAN wykorzystuje technologię tunelowania, a pakiety są kapsułkowane i rozkapsułkowane za pomocą pary urządzeń VTEP. VTEP, VXLAN Tunnel Endpoint, to most łączący VLAN i VXLAN. VTEP kapsułkuje otrzymane pakiety L2 jako pakiety VXLAN i wysyła je do docelowego VTEP, który z kolei rozkapsułkuje zakapsułkowane pakiety do oryginalnych pakietów L2.
○ 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 wirtualnych sieci (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 tradycyjnej sieci VLAN. Technologia ta nadaje się do nowoczesnych środowisk przetwarzania w chmurze i wirtualizacji.
○ Uproszczenie sieci centrów danych: Dzięki VXLAN urządzenia sprzętowe różnych producentów mogą być interoperacyjne, obsługiwać środowiska wielodostępne i uprościć projektowanie sieci w dużych centrach danych.
Ograniczenia
○ Wysoka złożoność: Konfiguracja sieci VXLAN jest stosunkowo złożona 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. Choć opóźnienie to jest zwykle niewielkie, należy je jednak 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 tworzeniu wirtualnej sieci między różnymi serwerami fizycznymi, unikając ograniczenia VLAN w zakresie skalowalności.
○ Środowisko chmury wielodostępnej: W chmurze publicznej lub prywatnej VXLAN może zapewnić niezależną sieć wirtualną dla każdego dzierżawcy i identyfikować sieć wirtualną każdego dzierżawcy za pomocą VNI. Ta funkcja VXLAN jest dobrze dostosowana do nowoczesnych środowisk przetwarzania w chmurze i wielodostępnych.
○ Skalowanie sieci w centrach danych: VXLAN jest szczególnie odpowiedni dla scenariuszy, w których wirtualne sieci muszą być wdrażane w wielu centrach danych lub obszarach geograficznych. Ponieważ VXLAN wykorzystuje sieci IP do enkapsulacji, może łatwo obejmować różne centra danych i lokalizacje geograficzne, aby osiągnąć ekspansję wirtualnej sieci na skalę globalną.
VLAN kontra VxLAN
VLAN i VXLAN to technologie wirtualizacji sieci, ale nadają się do różnych scenariuszy aplikacji. VLAN nadaje się do małych lub średnich środowisk sieciowych i może zapewnić podstawową izolację sieci i bezpieczeństwo. Jego siła tkwi w prostocie, łatwości konfiguracji i szerokim wsparciu.
VXLAN to technologia zaprojektowana, aby sprostać potrzebie rozbudowy sieci na dużą skalę w nowoczesnych centrach danych i środowiskach przetwarzania w chmurze. Siła VXLAN leży w jej zdolności do obsługi milionów wirtualnych sieci, co czyni ją odpowiednią do wdrażania zwirtualizowanych sieci w centrach danych. Przełamuje ograniczenia VLAN w zakresie skalowalności i nadaje się do bardziej złożonych projektów sieci.
Chociaż nazwa VXLAN wydaje się być protokołem rozszerzenia VLAN, w rzeczywistości VXLAN znacząco różni się od VLAN pod względem możliwości 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 (kapsułkowany w IP) |
| Rozmiar ID | 12-bitowy (0-4095 sieci VLAN) | 24-bitowy (16,7 miliona VNI) |
| Skalowalność | Ograniczone (4094 użytecznych sieci VLAN) | Wysoka skalowalność (obsługuje chmury wielodostępne) |
| Obsługa transmisji | Tradycyjne zalewanie (w ramach sieci VLAN) | Wykorzystuje multicast IP lub replikację head-end |
| Nad głową | Niski (znacznik VLAN 4-bajtowy) | Wysoki (~50 bajtów: nagłówki UDP + IP + VXLAN) |
| Izolacja ruchu | Tak (na sieć VLAN) | Tak (zgodnie z VNI) |
| Tunelowanie | Brak tunelowania (płaski L2) | Używa VTEP (punktów końcowych tunelu VXLAN) |
| Przykłady zastosowań | Małe/średnie sieci LAN, sieci korporacyjne | Centra danych w chmurze, SDN, VMware NSX, Cisco ACI |
| Zależność drzewa rozpinającego (STP) | Tak (aby zapobiec pętlom) | Nie (używa routingu warstwy 3, unika problemów z STP) |
| Wsparcie sprzętowe | Obsługiwane na wszystkich przełącznikach | Wymaga przełączników/kart sieciowych obsługujących VXLAN (lub programowych VTEP) |
| Wsparcie mobilności | Ograniczone (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 oraz długość i zawartość pola klucza, a także określić zasady wyjścia ruchu zgodnie z konfiguracją użytkownika.
Usuwanie powłoki tunelowej:
Obsługiwane są nagłówki VxLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS, IPIP usunięte z oryginalnego pakietu danych i przesłane dane wyjściowe.
Identyfikacja protokołu tunelowania
Obsługiwane jest automatyczne identyfikowanie różnych protokołów tunelowania, takich jak GTP / GRE / PPTP / L2TP / PPPOE/IPIP. Zgodnie z konfiguracją użytkownika strategia wyjścia ruchu może być implementowana zgodnie z wewnętrzną lub zewnętrzną warstwą tunelu.
Więcej szczegółów na temat powiązanych informacji można znaleźć tutajBroker pakietów sieciowych.
Czas publikacji: 25-06-2025
