V ére cloudových výpočtov a virtualizácie sietí sa VXLAN (virtuálna rozšíriteľná LAN) stala základnou technológiou pre budovanie škálovateľných a flexibilných prekrývajúcich sa sietí. Srdcom architektúry VXLAN je VTEP (koncový bod tunela VXLAN), kritický komponent, ktorý umožňuje bezproblémový prenos prevádzky vrstvy 2 cez siete vrstvy 3. Keďže sieťová prevádzka sa vďaka rôznym protokolom zapuzdrenia stáva čoraz komplexnejšou, úloha sieťových sprostredkovateľov paketov (NPB) s funkciami odstraňovania zapuzdrenia tunela sa stala nevyhnutnou pri optimalizácii operácií VTEP. Tento blog skúma základy VTEP a jeho vzťah k VXLAN a potom sa ponára do toho, ako funkcia odstraňovania zapuzdrenia tunela v NPB zvyšuje výkon VTEP a viditeľnosť siete.
Pochopenie VTEP a jeho vzťahu s VXLAN
Najprv si objasníme základné pojmy: VTEP, skratka pre VXLAN Tunnel Endpoint (koncový bod tunela VXLAN), je sieťová entita zodpovedná za zapuzdrenie a dekapsuláciu paketov VXLAN v prekrývajúcej sieti VXLAN. Slúži ako začiatočný a koncový bod tunelov VXLAN a funguje ako „brána“, ktorá premosťuje virtuálnu prekrývajúcu sieť a fyzickú podkladovú sieť. VTEP môžu byť implementované ako fyzické zariadenia (ako sú prepínače alebo smerovače s podporou VXLAN) alebo softvérové entity (ako sú virtuálne prepínače, kontajnerové hostiteľské servery alebo proxy servery na virtuálnych počítačoch).
Vzťah medzi VTEP a VXLAN je vo svojej podstate symbiotický – VXLAN sa spolieha na VTEP na realizáciu svojej základnej funkcionality, zatiaľ čo VTEP existujú výlučne na podporu operácií VXLAN. Hlavnou hodnotou VXLAN je vytvorenie virtuálnej siete vrstvy 2 nad sieťou IP vrstvy 3 prostredníctvom zapuzdrenia MAC-in-UDP, čím sa prekonávajú obmedzenia škálovateľnosti tradičných sietí VLAN (ktoré podporujú iba 4096 VLAN ID) s 24-bitovým identifikátorom siete VXLAN (VNI), ktorý umožňuje až 16 miliónov virtuálnych sietí. Tu je postup, ako to VTEP umožňujú: Keď virtuálny stroj (VM) odosiela prevádzku, lokálny VTEP zapuzdrí pôvodný ethernetový rámec vrstvy 2 pridaním hlavičky VXLAN (obsahujúcej VNI), hlavičky UDP (štandardne s použitím portu 4789), vonkajšej hlavičky IP (so zdrojovou IP adresou VTEP a cieľovou IP adresou VTEP) a vonkajšej ethernetovej hlavičky. Zapuzdrený paket sa potom prenesie cez podradenú sieť vrstvy 3 do cieľového VTEP, ktorý paket dekapsuluje odstránením všetkých vonkajších hlavičiek, obnoví pôvodný ethernetový rámec a prepošle ho do cieľového virtuálneho počítača na základe VNI.
Okrem toho VTEP spracovávajú kritické úlohy, ako je učenie MAC adries (dynamické mapovanie MAC adries lokálnych a vzdialených hostiteľov na IP adresy VTEP) a spracovanie vysielacej, neznámej unicastovej a multicastovej (BUM) prevádzky – buď prostredníctvom multicastových skupín, alebo replikácie headendu v režime iba unicast. V podstate sú VTEP stavebnými kameňmi, ktoré umožňujú virtualizáciu siete VXLAN a izoláciu viacerých nájomcov.
Výzva zapuzdrenej prevádzky pre VTEP
V moderných prostrediach dátových centier je prevádzka VTEP zriedka obmedzená na čisté zapuzdrenie VXLAN. Prevádzka prechádzajúca cez VTEP často okrem VXLAN nesie viacero vrstiev zapuzdrovacích hlavičiek vrátane VLAN, GRE, GTP, MPLS alebo IPIP. Táto zložitosť zapuzdrenia predstavuje značné výzvy pre prevádzku VTEP a následné monitorovanie, analýzu a presadzovanie bezpečnosti siete:
○ - Znížená viditeľnosťVäčšina nástrojov na monitorovanie a zabezpečenie siete (ako napríklad IDS/IPS, analyzátory toku a sniffery paketov) je navrhnutá na spracovanie natívnej prevádzky vrstvy 2/vrstvy 3. Zapuzdrené hlavičky zakrývajú pôvodné užitočné zaťaženie, čo týmto nástrojom znemožňuje presne analyzovať obsah prevádzky alebo detekovať anomálie.
○ - Zvýšené režijné náklady na spracovanieSamotné VTEP musia vynakladať dodatočné výpočtové zdroje na spracovanie viacvrstvových zapuzdrených paketov, najmä v prostrediach s vysokou prevádzkou. To môže viesť k zvýšenej latencii, zníženej priepustnosti a potenciálnym problémom s výkonom.
○ - Problémy s interoperabilitouRôzne sieťové segmenty alebo prostredia s viacerými dodávateľmi môžu používať rôzne protokoly zapuzdrenia. Bez správneho odstraňovania hlavičiek sa prevádzka pri prechode cez VTEP nemusí správne presmerovať alebo spracovať, čo vedie k problémom s interoperabilitou.
Ako odstraňovanie zapuzdrenia tunelov v NPB posilňuje VTEP
Brokeri sieťových paketov (NPB) Mylinking™ s funkciami odstraňovania zapuzdrenia tunela riešia tieto výzvy tým, že fungujú ako „predprocesor prevádzky“ pre VTEP. NPB dokážu oddeliť rôzne hlavičky zapuzdrenia (vrátane VXLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS a IPIP) z pôvodných dátových paketov predtým, ako prevádzku prepošlú do VTEP alebo monitorovacích/bezpečnostných nástrojov. Táto funkcia prináša tri kľúčové výhody pre prevádzku VTEP:
1. Zlepšená viditeľnosť a bezpečnosť siete
Odstránením hlavičiek zapuzdrenia NPB odhaľujú pôvodné užitočné zaťaženie paketov, čo umožňuje monitorovacím a bezpečnostným nástrojom „vidieť“ skutočný obsah prevádzky. Napríklad, keď je prevádzka VTEP presmerovaná do IDS/IPS, NPB najprv odstráni hlavičky VXLAN a MPLS, čo umožňuje IDS/IPS detegovať škodlivú aktivitu (ako je malvér alebo pokusy o neoprávnený prístup) v pôvodnom rámci. Toto je obzvlášť dôležité v prostrediach s viacerými nájomníkmi, kde VTEP spracovávajú prevádzku od viacerých nájomníkov – NPB zabezpečujú, že bezpečnostné nástroje môžu kontrolovať prevádzku špecifickú pre nájomníka bez toho, aby im v tom bránilo zapuzdrenie.
Okrem toho môžu NPB selektívne odstraňovať hlavičky na základe typov prevádzky alebo VNI, čím poskytujú podrobný prehľad o konkrétnych virtuálnych sieťach. To pomáha sieťovým administrátorom riešiť problémy (ako je strata paketov alebo latencia) tým, že umožňuje presnú analýzu prevádzky v rámci jednotlivých segmentov VXLAN.
2. Optimalizovaný výkon VTEP
NPB odľahčujú VTEP úlohu odstraňovania hlavičiek, čím znižujú réžiu spracovania na zariadeniach VTEP. Namiesto toho, aby VTEP míňali prostriedky CPU na odstraňovanie viacerých vrstiev hlavičiek (napr. VLAN + GRE + VXLAN), NPB zabezpečujú tento krok predspracovania, čo umožňuje VTEP sústrediť sa na svoje hlavné zodpovednosti: zapuzdrenie/dekapsuláciu paketov VXLAN a správu tunelov. Výsledkom je nižšia latencia, vyššia priepustnosť a zlepšený celkový výkon prekrývajúcej siete VXLAN – najmä vo virtualizačných prostrediach s vysokou hustotou s tisíckami virtuálnych počítačov a vysokým zaťažením.
Napríklad v dátovom centre s NPB a prepínačmi fungujúcimi ako VTEP môže NPB (napríklad Mylinking™ Network Packet Brokers) odstrániť hlavičky VLAN a MPLS z prichádzajúcej prevádzky predtým, ako dosiahne VTEP. To znižuje počet operácií spracovania hlavičiek, ktoré musia VTEP vykonať, čo im umožňuje spracovať viac súbežných tunelov a tokov prevádzky.
3. Zlepšená interoperabilita medzi heterogénnymi sieťami
V sieťach s viacerými dodávateľmi alebo viacerými segmentmi môžu rôzne časti infraštruktúry používať rôzne protokoly zapuzdrenia. Napríklad prevádzka zo vzdialeného dátového centra môže doraziť do lokálneho VTEP so zapuzdrením GRE, zatiaľ čo lokálna prevádzka používa VXLAN. NPB dokáže tieto rôzne hlavičky (GRE, VXLAN, IPIP atď.) odstrániť a presmerovať konzistentný, natívny tok prevádzky do VTEP, čím sa eliminujú problémy s interoperabilitou. Toto je obzvlášť cenné v hybridných cloudových prostrediach, kde je potrebné integrovať prevádzku z verejných cloudových služieb (často s použitím zapuzdrenia GTP alebo IPIP) s lokálnymi sieťami VXLAN prostredníctvom VTEP.
Okrem toho môžu NPB preposielať odstránené hlavičky ako metadáta do monitorovacích nástrojov, čím sa zabezpečí, že správcovia si zachovajú kontext o pôvodnom zapuzdrení (ako napríklad VNI alebo MPLS label) a zároveň umožnia analýzu natívneho užitočného zaťaženia. Táto rovnováha medzi odstránením hlavičiek a zachovaním kontextu je kľúčom k efektívnej správe siete.
Ako implementovať funkciu odstraňovania tunelových obalov vo VTEP?
Odstraňovanie zapuzdrenia tunela vo VTEP je možné implementovať prostredníctvom konfigurácie na úrovni hardvéru, softvérovo definovaných politík a synergie s SDN ovládačmi, pričom základná logika sa zameriava na identifikáciu hlavičiek tunela → vykonávanie akcií odstraňovania → preposielanie pôvodných údajov. Konkrétne metódy implementácie sa mierne líšia v závislosti od typov VTEP (fyzických/softvérových) a kľúčové prístupy sú nasledovné:
Teraz hovoríme o implementácii na fyzických VTEP (napr.Sieťoví sprostredkovatelia paketov Mylinking™ s podporou VXLAN) tu.
Fyzické VTEP (ako napríklad Mylinking™ VXLAN-kompatibilné sieťové sprostredkovatelia paketov) sa spoliehajú na hardvérové čipy a špecializované konfiguračné príkazy na dosiahnutie efektívneho odstraňovania zapuzdrenia, ktoré je vhodné pre scenáre dátových centier s vysokou prevádzkou:
Zhoda zapuzdrenia na základe rozhrania: Vytvorte podrozhrania na fyzických prístupových portoch VTEP a nakonfigurujte typy zapuzdrenia tak, aby sa zhodovali a odstraňovali špecifické hlavičky tunelov. Napríklad na sieťových brokeroch paketov Mylinking™ s podporou VXLAN nakonfigurujte podrozhrania vrstvy 2 na rozpoznávanie značiek VLAN 802.1Q alebo neoznačených rámcov a odstraňovanie hlavičiek VLAN pred presmerovaním prevádzky do tunela VXLAN. Pre prevádzku zapuzdrenú pomocou GRE/MPLS povoľte na podrozhraní zodpovedajúcu analýzu protokolu na odstránenie vonkajších hlavičiek.
Odstraňovanie hlavičiek na základe politík: Na definovanie pravidiel zhody (napr. zhoda portu UDP 4789 pre VXLAN, typ protokolu 47 pre GRE) a akcie odstraňovania väzieb použite ACL (zoznam riadenia prístupu) alebo politiku prevádzky. Keď prevádzka zodpovedá pravidlám, hardvérový čip VTEP automaticky odstráni zadané hlavičky tunela (vonkajšie hlavičky VXLAN/UDP/IP, štítky MPLS atď.) a prepošle pôvodné užitočné zaťaženie vrstvy 2.
Synergia distribuovaných brán: V architektúrach Spine-Leaf VXLAN môžu fyzické uzly VTEP (uzly Leaf) spolupracovať s bránami vrstvy 3 na dokončení viacvrstvového odstraňovania. Napríklad, po tom, čo uzly Spine prepošlú prevádzku VXLAN zapuzdrenú MPLS do uzlov VTEP Leaf, uzly VTEP najprv odstrania štítky MPLS a potom vykonajú dekapsuláciu VXLAN.
Potrebujete príklad konfigurácie pre zariadenie VTEP od konkrétneho dodávateľa (ako napríkladSieťoví sprostredkovatelia paketov Mylinking™ s podporou VXLAN) implementovať odstraňovanie zapuzdrenia tunela?
Praktický aplikačný scenár
Predstavte si rozsiahle podnikové dátové centrum, ktoré nasadzuje prekrývajúcu sieť VXLAN s prepínačmi H3C ako VTEP, ktoré podporujú viacero virtuálnych počítačov s nájomníkmi. Dátové centrum používa MPLS na prenos prevádzky medzi hlavnými prepínačmi a VXLAN na komunikáciu medzi virtuálnymi počítačmi. Okrem toho vzdialené pobočky posielajú prevádzku do dátového centra cez tunely GRE. Na zaistenie bezpečnosti a prehľadnosti podnik nasadzuje NPB s odstraňovaním zapuzdrenia tunelov medzi hlavným sieťou a VTEP.
Keď prevádzka dorazí do dátového centra:
(1) NPB najprv oddelí hlavičky MPLS od prevádzky prichádzajúcej z jadrovej siete a hlavičky GRE od prevádzky pobočiek.
(2) V prípade prevádzky VXLAN medzi VTEP môže NPB pri presmerovaní prevádzky do monitorovacích nástrojov odstrániť vonkajšie hlavičky VXLAN, čo umožňuje nástrojom kontrolovať pôvodnú prevádzku virtuálneho počítača.
(3) NPB preposiela predspracovanú (odzbavenú hlavičiek) prevádzku do VTEP, ktoré musia spracovať iba zapuzdrenie/dekapsuláciu VXLAN pre natívne užitočné zaťaženie. Toto nastavenie znižuje záťaž spracovania VTEP, umožňuje komplexnú analýzu prevádzky a zaisťuje bezproblémovú interoperabilitu medzi segmentmi MPLS, GRE a VXLAN.
VTEP sú chrbticou sietí VXLAN a umožňujú škálovateľnú virtualizáciu a komunikáciu s viacerými nájomníkmi. Rastúca komplexnosť zapuzdrenej prevádzky v moderných sieťach však predstavuje značné výzvy pre výkon VTEP a viditeľnosť siete. Brokeri sieťových paketov s funkciami odstraňovania zapuzdrenia tunelov riešia tieto výzvy predspracovaním prevádzky a odstraňovaním rôznych hlavičiek (VXLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS, IPIP) predtým, ako sa dostane k VTEP alebo monitorovacím nástrojom. To nielen optimalizuje výkon VTEP znížením réžie spracovania, ale tiež zvyšuje viditeľnosť siete, posilňuje bezpečnosť a zlepšuje interoperabilitu v heterogénnych prostrediach.
Keďže organizácie naďalej zavádzajú cloudovo-natívne architektúry a hybridné cloudové nasadenia, synergia medzi NPB a VTEP bude čoraz dôležitejšia. Využitím funkcie odstraňovania zapuzdrenia tunelov NPB môžu správcovia siete uvoľniť plný potenciál sietí VXLAN a zabezpečiť, aby boli efektívne, bezpečné a prispôsobivé vyvíjajúcim sa obchodným potrebám.
Čas uverejnenia: 9. januára 2026
