В современной сетевой архитектуре VLAN (Virtual Local Area Network) и VXLAN (Virtual Extended Local Area Network) являются двумя наиболее распространенными технологиями виртуализации сетей. Они могут показаться похожими, но на самом деле между ними есть ряд ключевых различий.
VLAN (виртуальная локальная сеть)
VLAN — это аббревиатура Virtual Local Area Network (виртуальная локальная сеть). Это метод, который разделяет физические устройства в локальной сети на несколько подсетей в соответствии с логическими отношениями. VLAN настраивается на сетевых коммутаторах для разделения сетевых устройств на различные логические группы. Несмотря на то, что эти устройства могут физически находиться в разных местах, VLAN позволяет им логически принадлежать к одной сети, обеспечивая гибкое управление и изоляцию.
Суть технологии VLAN заключается в разделении портов коммутатора. Коммутаторы управляют трафиком на основе идентификатора VLAN (VLAN-идентификатора). Идентификаторы VLAN находятся в диапазоне от 1 до 4095 и обычно состоят из 12 двоичных цифр (т. е. от 0 до 4095), что означает, что коммутатор может поддерживать до 4096 VLAN.
Рабочий процесс
○ Идентификация VLAN: когда пакет поступает в коммутатор, коммутатор решает, в какую VLAN следует переслать пакет, на основе информации об идентификаторе VLAN в пакете. Обычно протокол IEEE 802.1Q используется для маркировки VLAN кадра данных.
○ VLAN Broadcast Domain: Каждая VLAN является независимым широковещательным доменом. Даже если несколько VLAN находятся на одном физическом коммутаторе, их широковещательные передачи изолированы друг от друга, что снижает ненужный широковещательный трафик.
○ Пересылка данных: коммутатор пересылает пакет данных на соответствующий порт в соответствии с различными тегами VLAN. Если устройствам между различными VLAN необходимо взаимодействовать, их необходимо пересылать через устройства уровня 3, такие как маршрутизаторы.
Предположим, у вас есть компания с несколькими отделами, каждый из которых использует свой VLAN. С помощью коммутатора вы можете разделить все устройства в финансовом отделе на VLAN 10, в отделе продаж на VLAN 20, а в техническом отделе на VLAN 30. Таким образом, сеть между отделами полностью изолирована.
Преимущества
○ Улучшенная безопасность: VLAN может эффективно предотвращать несанкционированный доступ между различными VLAN, разделяя различные службы на разные сети.
○ Управление сетевым трафиком: Распределяя VLAN, можно избежать широковещательных штормов и сеть может стать более эффективной. Широковещательные пакеты будут распространяться только внутри VLAN, что снизит использование полосы пропускания.
○ Гибкость сети: VLAN может гибко разделять сеть в соответствии с потребностями бизнеса. Например, устройства в финансовом отделе могут быть назначены в одну и ту же VLAN, даже если они физически расположены на разных этажах.
Ограничения
○ Ограниченная масштабируемость: поскольку VLAN опираются на традиционные коммутаторы и поддерживают до 4096 VLAN, это может стать узким местом для крупных сетей или крупномасштабных виртуализированных сред.
○ Проблема междоменного соединения: VLAN — это локальная сеть, междоменное взаимодействие VLAN должно осуществляться через трехуровневый коммутатор или маршрутизатор, что может увеличить сложность сети.
Сценарий применения
○ Изоляция и безопасность в корпоративных сетях: VLAN широко используются в корпоративных сетях, особенно в крупных организациях или межведомственных средах. Безопасность и контроль доступа к сети могут быть обеспечены путем разделения различных отделов или бизнес-систем через VLAN. Например, финансовый отдел часто будет находиться в другой VLAN, чем отдел исследований и разработок, чтобы избежать несанкционированного доступа.
○ Уменьшить широковещательный шторм: VLAN помогает ограничить широковещательный трафик. Обычно широковещательные пакеты будут распространяться по всей сети, но в среде VLAN широковещательный трафик будет распространяться только внутри VLAN, что эффективно снижает нагрузку на сеть, вызванную широковещательным штормом.
○ Локальная сеть малого или среднего размера: для некоторых малых и средних предприятий VLAN предоставляет простой и эффективный способ построения логически изолированной сети, делая управление сетью более гибким.
VXLAN (виртуальная расширенная локальная сеть)
VXLAN (Virtual Extensible LAN) — это новая технология, предложенная для решения ограничений традиционной VLAN в крупномасштабных центрах обработки данных и средах виртуализации. Она использует технологию инкапсуляции для передачи пакетов данных уровня 2 (L2) через существующую сеть уровня 3 (L3), что позволяет преодолеть ограничение масштабируемости VLAN.
Благодаря технологии туннелирования и механизму инкапсуляции VXLAN «оборачивает» исходные пакеты данных уровня 2 в пакеты данных IP уровня 3, так что пакеты данных могут передаваться в существующей сети IP. Суть VXLAN заключается в ее механизме инкапсуляции и деинкапсуляции, то есть традиционный кадр данных L2 инкапсулируется протоколом UDP и передается через сеть IP.
Рабочий процесс
○ Инкапсуляция заголовка VXLAN: при реализации VXLAN каждый пакет уровня 2 будет инкапсулирован как пакет UDP. Инкапсуляция VXLAN включает: идентификатор сети VXLAN (VNI), заголовок UDP, заголовок IP и другую информацию.
○ Туннельный терминал (VTEP): VXLAN использует технологию туннелирования, а пакеты инкапсулируются и деинкапсулируются через пару устройств VTEP. VTEP, конечная точка туннеля VXLAN, является мостом, соединяющим VLAN и VXLAN. VTEP инкапсулирует полученные пакеты L2 как пакеты VXLAN и отправляет их в VTEP назначения, который, в свою очередь, деинкапсулирует инкапсулированные пакеты в исходные пакеты L2.
○ Процесс инкапсуляции VXLAN: После присоединения заголовка VXLAN к исходному пакету данных пакет данных будет передан в целевой VTEP через сеть IP. Целевой VTEP декапсулирует пакет и пересылает его правильному получателю на основе информации VNI.
Преимущества
○ Масштабируемость: VXLAN поддерживает до 16 миллионов виртуальных сетей (VNI), что намного больше, чем 4096 идентификаторов VLAN, что делает его идеальным для крупномасштабных центров обработки данных и облачных сред.
○ Поддержка нескольких центров обработки данных: VXLAN может расширять виртуальную сеть между несколькими центрами обработки данных в разных географических точках, преодолевая ограничения традиционных VLAN, и подходит для современных сред облачных вычислений и виртуализации.
○ Упрощение сети центра обработки данных: благодаря VXLAN аппаратные устройства разных производителей могут взаимодействовать, поддерживать многопользовательские среды и упрощать проектирование сети крупных центров обработки данных.
Ограничения
○ Высокая сложность: конфигурация VXLAN относительно сложна и включает инкапсуляцию туннелей, настройку VTEP и т. д., что требует дополнительной технической поддержки стека и увеличивает сложность эксплуатации и обслуживания.
○ Задержка сети: из-за дополнительной обработки, необходимой для процесса инкапсуляции и деинкапсуляции, VXLAN может вносить некоторую задержку сети, хотя эта задержка обычно невелика, но ее все равно необходимо учитывать в средах с высокими требованиями к производительности.
Сценарий применения VXLAN
○ Виртуализация сети ЦОД: VXLAN широко используется в крупных ЦОД. Серверы в ЦОД обычно используют технологию виртуализации, VXLAN может помочь создать виртуальную сеть между различными физическими серверами, избегая ограничений VLAN в масштабируемости.
○ Многопользовательская облачная среда: в публичном или частном облаке VXLAN может предоставлять независимую виртуальную сеть для каждого арендатора и идентифицировать виртуальную сеть каждого арендатора с помощью VNI. Эта функция VXLAN хорошо подходит для современных облачных вычислений и многопользовательских сред.
○ Масштабирование сети по центрам обработки данных: VXLAN особенно подходит для сценариев, где виртуальные сети необходимо развернуть в нескольких центрах обработки данных или географических регионах. Поскольку VXLAN использует IP-сети для инкапсуляции, он может легко охватывать различные центры обработки данных и географические местоположения для достижения расширения виртуальной сети в глобальном масштабе.
VLAN против VxLAN
VLAN и VXLAN — это технологии сетевой виртуализации, но они подходят для разных сценариев применения. VLAN подходит для сетевой среды малого или среднего масштаба и может обеспечить базовую изоляцию и безопасность сети. Его сила заключается в простоте, легкости настройки и широкой поддержке.
VXLAN — это технология, разработанная для удовлетворения потребности в крупномасштабном расширении сети в современных центрах обработки данных и облачных вычислительных средах. Сила VXLAN заключается в ее способности поддерживать миллионы виртуальных сетей, что делает ее пригодной для развертывания виртуализированных сетей в центрах обработки данных. Она преодолевает ограничение VLAN в масштабируемости и подходит для более сложной сетевой архитектуры.
Хотя название VXLAN кажется расширением протокола VLAN, на самом деле VXLAN существенно отличается от VLAN своей способностью строить виртуальные туннели. Основные различия между ними следующие:
Особенность | ВЛС | VXLAN |
|---|---|---|
| Стандарт | IEEE 802.1Q | RFC 7348 (IETF) |
| Слой | Уровень 2 (канал передачи данных) | Слой 2 над слоем 3 (L2oL3) |
| Инкапсуляция | Заголовок Ethernet 802.1Q | MAC-in-UDP (инкапсулированный в IP) |
| Размер удостоверения личности | 12-бит (0-4095 VLAN) | 24-бит (16,7 млн VNI) |
| Масштабируемость | Ограничено (4094 используемых VLAN) | Высокая масштабируемость (поддерживает многопользовательские облака) |
| Обработка вещания | Традиционная рассылка (внутри VLAN) | Использует многоадресную IP-рассылку или репликацию на головном узле |
| Накладные расходы | Низкий (4-байтовый тег VLAN) | Высокий (~50 байт: заголовки UDP + IP + VXLAN) |
| Изоляция трафика | Да (для каждой VLAN) | Да (согласно VNI) |
| Туннелирование | Нет туннелирования (плоский L2) | Использует VTEP (конечные точки туннеля VXLAN) |
| Варианты использования | Малые/средние локальные сети, корпоративные сети | Облачные центры обработки данных, SDN, VMware NSX, Cisco ACI |
| Зависимость связующего дерева (STP) | Да (для предотвращения зацикливания) | Нет (использует маршрутизацию уровня 3, избегает проблем STP) |
| Поддержка оборудования | Поддерживается на всех коммутаторах | Требуются коммутаторы/сетевые карты с поддержкой VXLAN (или программные VTEP) |
| Поддержка мобильности | Ограничено (в пределах одного домена L2) | Лучше (виртуальные машины могут перемещаться между подсетями) |
Что может сделать Mylinking™ Network Packet Broker для технологии виртуальных сетей?
VLAN помечена, VLAN не помечена, VLAN заменена:
Поддерживается сопоставление любого ключевого поля в первых 128 байтах пакета. Пользователь может настроить значение смещения, длину и содержимое ключевого поля, а также определить политику вывода трафика в соответствии с пользовательской конфигурацией.
Зачистка туннельной инкапсуляции:
Поддерживаются заголовки VxLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS, IPIP, вырезанные из исходного пакета данных и пересылаемые выходные данные.
Идентификация протокола туннелирования
Поддерживается автоматическое определение различных протоколов туннелирования, таких как GTP / GRE / PPTP / L2TP / PPPOE/IPIP. В соответствии с пользовательской конфигурацией стратегия вывода трафика может быть реализована в соответствии с внутренним или внешним уровнем туннеля.
Более подробную информацию о связанных с этим вопросах вы можете найти здесь.Сетевой брокер пакетов.
Время публикации: 25 июня 2025 г.
