什么是EVPN-VXLAN？对于数据中心来说，EVPN-VXLAN如何使用？

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随着数据中心规模的不断扩大和复杂性增加，传统的网络架构已经无法满足现代数据中心的需求。EVPN-VXLAN作为一种先进的网络虚拟化技术，结合了EVPN（Ethernet Virtual Private Network）和VXLAN（Virtual Extensible LAN）的优势，为数据中心提供了灵活、可扩展且高效的网络解决方案。本文将详细介绍EVPN-VXLAN的基本概念、工作原理以及在数据中心中的应用。

文章目录：

• EVPN-VXLAN的基本概念

• 什么是VXLAN？

• 什么是EVPN？

• EVPN-VXLAN的核心优势

• 灵活的网络扩展性

• 高效的网络分段与安全性

• 提高的网络性能

• 兼容性与互操作性

• EVPN-VXLAN在数据中心的应用

• Fabric和Spine-Leaf架构

• 多数据中心互连

• 负载均衡与虚拟化

• 多租户云服务

• 广播、未知单播、和多播（BUM）流量优化

• 如何在现有网络中部署EVPN-VXLAN？（华为设备）

• 其他设备

• 1. H3C设备

• 2. Juniper设备

• 3. Cisco设备

EVPN-VXLAN的基本概念

什么是VXLAN？

VXLAN，全称为虚拟扩展局域网（Virtual Extensible Local Area Network），是一种第2层（Layer 2）网络的叠加技术，通过在第3层（Layer 3）网络上运行，扩展了传统局域网（LAN）的限制。

VXLAN通过在标准的第3层网络中封装第2层数据包，使其能够跨越多个网络设备进行传输。这种封装机制允许网络管理员扩展虚拟网络的规模，将成千上万的虚拟网络（VLAN）部署在基础设施上。

VXLAN使用24位的VXLAN网络标识符（VNID），可以支持高达1600万的虚拟网络，远远超过传统VLAN的4096个ID限制。

什么是EVPN？

EVPN，全称为以太网虚拟私有网络（Ethernet VPN），是一种用于管理和控制VXLAN的控制平面技术。它为VXLAN提供了更高效的路由与转发机制，解决了VXLAN传统的学习机制（如基于数据包的MAC学习）的不足之处。

EVPN使用BGP（边界网关协议）来分发MAC地址和IP信息，帮助VXLAN进行流量转发。与传统的基于数据平面学习的机制相比，EVPN通过控制平面减少了网络中广播、未知单播和多播（BUM）流量的影响。

EVPN提供了更高的可扩展性和灵活性，特别适合数据中心网络的大规模部署。

EVPN和VXLAN的结合为数据中心网络提供了强大的支持。VXLAN负责建立第2层的覆盖网络，而EVPN则负责控制和管理这些网络的连接与通信。EVPN-VXLAN的架构使得网络能够在第3层下运行，而无需牺牲第2层网络的灵活性。

EVPN-VXLAN的特点：

• 在第3层网络基础设施上创建第2层虚拟网络覆盖。
• 使用BGP协议进行MAC地址和IP地址的分发和学习。
• 提供多租户隔离、弹性扩展、以及减少BUM流量等优势。

EVPN-VXLAN的核心优势

EVPN-VXLAN架构为数据中心和大型企业网络提供了诸多优势。

以下是一些关键特性：

灵活的网络扩展性

在现代数据中心中，企业需要经常添加新的交换机、服务器和设备。传统的网络架构可能需要进行大规模的网络重新设计，但使用EVPN-VXLAN后，企业能够轻松地添加或删除网络设备，而无需对底层网络做出复杂的调整。

• 扩展能力：EVPN-VXLAN通过在第3层网络上创建虚拟化的第2层网络，提供了卓越的可扩展性。无论是添加新的服务器还是增加虚拟机，网络都能轻松适应。
• MAC地址移动性：EVPN控制平面支持MAC地址的迁移，使得虚拟机和应用程序可以在不同的物理服务器之间灵活移动，而不会造成网络连接中断。

高效的网络分段与安全性

EVPN-VXLAN支持多租户架构，通过虚拟网络标识符（VNID）和EVPN控制平面实现租户之间的完全隔离。这种多租户隔离机制确保不同用户和应用程序的流量在物理网络中互不干扰，从而大大提高了网络的安全性。

• 网络分段：EVPN-VXLAN的分段功能允许将不同类型的流量分开处理，这样不仅可以提高网络的安全性，还可以优化流量的路径，减少故障域。
• 安全性增强：通过将租户和应用程序的流量相互隔离，EVPN-VXLAN减少了潜在的攻击面，并提高了网络的整体安全性。

提高的网络性能

传统的网络架构往往受到网络层次复杂性和流量瓶颈的制约。而EVPN-VXLAN通过使用扁平化的网络设计，如spine-leaf架构，大大减少了数据包在网络中的延迟，并优化了流量路径。

• 低延迟架构：Spine-leaf架构确保每个网络节点都能快速连接到其他节点，减少了跨数据中心的延迟。
• 流量优化：EVPN-VXLAN的分布式路由和转发功能，允许数据中心在叶节点或主干节点上灵活选择路由，进一步优化了流量传输的效率。

兼容性与互操作性

EVPN-VXLAN是一个开放标准技术，具有高度的互操作性。不同厂商的网络设备和软件都可以无缝集成到同一个EVPN-VXLAN架构中。

• 跨平台兼容性：EVPN-VXLAN架构适用于各种厂商的设备，无论是思科、华为、H3C，还是Arista等厂商的设备都可以无缝协作。
• 与现有网络的整合：EVPN-VXLAN可以与传统的VLAN、MPLS网络共存和互操作，使企业能够逐步过渡到新的网络架构，而无需彻底更换现有网络。

EVPN-VXLAN在数据中心的应用

在数据中心环境中，EVPN-VXLAN已经成为实现网络虚拟化和云计算服务的重要基础架构。

Fabric和Spine-Leaf架构

Spine-Leaf架构是一种常见的数据中心设计模式，主要用于提高网络的扩展性和性能。在这种架构中，主干（Spine）交换机与所有叶（Leaf）交换机相连，确保任意两个叶交换机之间的流量经过最短路径传输。

• EVPN-VXLAN的作用：在Spine-Leaf架构中，EVPN-VXLAN通过创建叠加网络，使第2层网络可以跨越多个叶交换机甚至多个数据中心，从而实现跨数据中心的无缝连接。
• 高弹性：通过EVPN控制平面进行MAC和IP地址的学习和转发，网络流量可以灵活地在Spine和Leaf之间路由。这不仅提高了网络的弹性，还简化了网络管理。

多数据中心互连

随着企业规模的扩大，越来越多的组织需要将多个数据中心连接在一起。EVPN-VXLAN提供了一种灵活的跨数据中心互连方案，使不同物理位置的服务器和应用能够共享同一个虚拟网络。

• 灾难恢复：EVPN-VXLAN可以在不同的数据中心之间提供第2层连接，使得应用和数据可以在多个数据中心之间进行实时同步和备份。这样，即便某个数据中心发生故障，业务也能迅速恢复。
• 跨数据中心的应用交付：通过EVPN-VXLAN的架构，应用程序可以无缝地在多个数据中心之间进行调度和负载均衡，确保高可用性和性能。

负载均衡与虚拟化

EVPN-VXLAN在支持虚拟化和负载均衡方面也表现出色。通过在第3层基础设施上建立第2层虚拟网络，EVPN-VXLAN支持大量虚拟机（VM）和容器的灵活部署，并能确保虚拟机之间的流量优化。

• 虚拟机迁移：借助EVPN-VXLAN，虚拟机的迁移变得更加简单。即使在不同数据中心之间迁移，虚拟机的网络配置依然保持不变，确保业务的连续性。
• 负载均衡：EVPN-VXLAN可以帮助分配不同网络节点之间的流量，实现负载均衡，确保网络资源的高效利用，从而提高整体性能。

多租户云服务

数据中心的一个重要应用场景是提供多租户云服务。不同租户之间的网络隔离是云计算环境中的关键需求，而EVPN-VXLAN通过提供高效的网络虚拟化和租户隔离机制，满足了这一需求。

• 租户隔离：每个租户可以拥有独立的虚拟网络，使用独立的VNID（VXLAN网络标识符），确保不同租户的流量在物理网络中互不干扰。EVPN控制平面通过BGP协议分发租户的网络信息，确保租户之间的隔离性和安全性。
• 资源弹性分配：通过EVPN-VXLAN架构，服务提供商可以轻松地在不同租户之间分配和管理网络资源，并根据租户需求进行动态调整。

广播、未知单播、和多播（BUM）流量优化

在传统的第2层网络中，广播、未知单播和多播流量（BUM流量）往往会对网络性能产生较大影响。EVPN-VXLAN提供了优化的BUM流量处理机制，有效降低了网络的负载。

• 控制平面的优化：EVPN通过控制平面主动学习MAC地址和IP地址信息，减少了因广播流量导致的网络开销。相比于传统的VXLAN，EVPN能够更好地控制和管理BUM流量，避免了因网络广播风暴引发的性能问题。
• 高效的数据转发：EVPN-VXLAN能够确保数据包在网络中以最优路径传输，减少冗余流量，并提高网络整体的性能和效率。

如何在现有网络中部署EVPN-VXLAN？（华为设备）

在开始部署EVPN-VXLAN之前，需要确保网络中的设备支持EVPN-VXLAN技术，并具备相应的硬件资源。此外，还需要规划好VXLAN的VNI（VXLAN Network Identifier）和EVPN的RT（Route Target）等参数。

首先，需要在网络设备上配置VXLAN模式。这通常涉及到在设备上启用VXLAN功能，并配置VTEP（VXLAN Tunnel Endpoints）。

例如，在华为设备上，可以通过以下命令启用VXLAN模式并重启设备：

<Switch> system-view
[Switch] switch-mode 1
[Switch] quit
<Switch> reboot

在重启并确认设备运行正常后，可以继续进行下一步配置。

接下来，需要在网络设备的接口上配置IP地址，并在IP核心网络内配置OSPF或其他单播路由协议，以确保交换机之间的路由可达性。

在VSI（Virtual Switch Instance）实例下创建EVPN实例，并配置VXLAN。这包括定义VXLAN的VNI和EVPN的RD（Route Distinguisher）以及RT属性。

例如，在华为设备上，可以这样配置：

<Switch> system-view
[Switch] l2vpn enable
[Switch] vxlan tunnel mac-learning disable
[Switch] vxlan tunnel arp-learning disable
[Switch] vsi vpna
[Switch-vsi-vpna] evpn encapsulation vxlan
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] route-distinguisher auto
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] vpn-target auto
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] vxlan 10

配置BGP以发布EVPN路由。这包括配置BGP对等体、地址族以及EVPN路由的发布。

在华为设备上，可以这样配置：

[Switch] bgp 200
[Switch-bgp-default] router-id 1.1.1.1
[Switch-bgp-default] peer 4.4.4.4 as-number 200
[Switch-bgp-default] peer 4.4.4.4 connect-interface loopback 0
[Switch-bgp-default] address-family l2vpn evpn
[Switch-bgp-default-evpn] peer 4.4.4.4 enable

在接入服务器的接口上创建以太网服务实例，并将其与VSI实例关联。这通常涉及到配置服务实例的VLAN标签和与VSI的关联关系。

根据网络需求，可以选择配置集中式或分布式EVPN网关。这包括配置网关接口、路由策略以及相关的安全和优化设置。

最后，需要验证EVPN-VXLAN的配置是否正确，包括VXLAN隧道的建立、EVPN路由的发布以及跨网络的二层和三层连通性。

其他设备

在不同品牌的网络设备上部署EVPN-VXLAN，虽然基本的配置步骤和概念是相似的，但具体的命令和配置选项可能会有所不同。

以下是一些主流网络设备品牌的EVPN-VXLAN部署步骤。

1. H3C设备

对于H3C设备，部署EVPN-VXLAN的步骤通常包括以下几个阶段：

• 配置设备工作在VXLAN模式：需要将交换机配置为VXLAN模式，并重启设备以使配置生效。

<Switch> system-view
[Switch] switch-mode 1
[Switch] quit
<Switch> reboot

• 配置IP地址和单播路由协议：配置接口的IP地址和子网掩码，并配置OSPF协议以确保交换机之间的路由可达。

• 配置VSI和VXLAN：在VSI实例下创建EVPN实例，并配置VXLAN。

[Switch-vsi-vpna] evpn encapsulation vxlan
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] route-distinguisher auto
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] vpn-target auto
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] vxlan 10

• 配置BGP发布EVPN路由：配置BGP以发布EVPN路由。

[Switch] bgp 200
[Switch-bgp-default] peer 4.4.4.4 as-number 200
[Switch-bgp-default] peer 4.4.4.4 connect-interface loopback 0
[Switch-bgp-default] address-family l2vpn evpn
[Switch-bgp-default-evpn] peer 4.4.4.4 enable

• 配置接入服务器的接口与VSI关联：在接入服务器的接口上创建以太网服务实例，并将其与VSI实例关联。

2. Juniper设备

Juniper设备的EVPN-VXLAN配置步骤与H3C类似，但命令语法不同。以下是Juniper设备的一些关键配置步骤：

• 启用EVPN Overlay：在系统视图中启用EVPN Overlay功能。

configure
set interfaces ge-0/0/0 unit 0 family inet vxlan
set interfaces ge-0/0/0 unit 0 encapsulation vxlan vni 100
set routing-options multicast-routing vxlanInterfaces ge-0/0/0.0

• 配置VTEP：定义VTEP接口并指定VXLAN VNI。

set interfaces vxlan-1 unit 100 family inet source-address 10.0.0.1

• 配置BGP EVPN：配置BGP以发布EVPN路由。

set routing-options autonomous-system 65001
set routing-options router-id 10.0.0.1
set protocols bgp group EVPN-VXLAN local-address 10.0.0.1
set protocols bgp group EVPN-VXLAN neighbor 10.0.0.2
set protocols bgp group EVPN-VXLAN neighbor 10.0.0.2 peer-as 65002

3. Cisco设备

Cisco设备的EVPN-VXLAN配置步骤也类似，但有一些特定的命令和配置选项。以下是Cisco设备的一些关键配置步骤：

• 配置VXLAN Tunnel Interface：在Cisco设备上，需要配置VXLAN隧道接口。

interface Tunnel1
vxlan source-interface Loopback0
vxlan udp-port 4789
vxlan vni 100 vrf VRF1

• 配置VTEP：定义VTEP并将其与VXLAN VNI关联。

<Switch> system-view
[Switch] l2vpn enable
[Switch] vxlan tunnel mac-learning disable
[Switch] vxlan tunnel arp-learning disable
[Switch] vsi vpna
[Switch-vsi-vpna] evpn encapsulation vxlan
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] route-distinguisher auto
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] vpn-target auto
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] vxlan 10
0

• 配置BGP EVPN：配置BGP以发布EVPN路由。

<Switch> system-view
[Switch] l2vpn enable
[Switch] vxlan tunnel mac-learning disable
[Switch] vxlan tunnel arp-learning disable
[Switch] vsi vpna
[Switch-vsi-vpna] evpn encapsulation vxlan
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] route-distinguisher auto
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] vpn-target auto
[Switch-vsi-vpna-evpn-vxlan] vxlan 10
1

看到这里，你会发现命令虽然不通，但EVPN-VXLAN的部署步骤大致相同，包括配置VXLAN模式、IP地址和单播路由协议、VSI和VXLAN、BGP发布EVPN路由，以及配置接入服务器的接口与VSI关联。在实际操作中，应根据具体设备的配置手册或技术文档进行配置。