每天一个网络知识：什么是 Underlay？

在现代网络中，“Overlay”和“Underlay”是一对经常成双出现的概念。前者强调逻辑网络、虚拟化网络；后者则是真实世界中的物理基础网络。随着云计算、SD-WAN、数据中心虚拟化的发展，理解 Underlay 对构建可靠、高性能的网络来说至关重要。

Underlay（底层网络）是网络中真实存在的物理网络基础架构，用于承担所有数据传输和连通性。

它包括：

• 真实的交换机、路由器
• 光纤、铜缆等物理链路
• 实际的 IPv4/IPv6 地址、路由协议
• 网络最基础的连通与转发能力

一句话总结：

Underlay 就是“真正的网络”，是所有上层虚拟网络的地基。

在网络体系里，它就像高速公路的路基和路面，虽然不起眼，却决定了车辆能否正常、安全地行驶。

Underlay 网络承担了哪些职责？

Underlay 网络是整个系统的“骨干”，它主要负责三件核心工作：

1. 提供可靠的物理连通性

交换机、路由器通过光纤、电缆等真实线路组成完整的网络拓扑。 只有 Underlay 正常工作，上层网络才能运行。

2. 负责基础路由与转发

Underlay 网络使用真实的路由协议维持网络连通，如：

• OSPF
• IS-IS
• BGP
• 静态路由

这些协议保证数据可以从 A 点到达 B 点。

3. 为 Overlay 和服务层提供基础支持

比如在数据中心中，Overlay 网络（VXLAN）依赖 Underlay 网络进行封装后的 UDP 包传输。 如果 Underlay 不稳定，Overlay 再强大也会出现延迟、丢包等问题。

Underlay 与 Overlay 的关系

理解这对概念，可以用一个非常形象的类比：

• Underlay = 物理道路系统（真实公路）
• Overlay = 导航软件画出的路线图（逻辑路线）

导航可以随意规划路线（Overlay），

但真正能不能走、道路是否通畅，依赖真实的公路（Underlay）。

二者的关系可以总结为：

1. Overlay 依赖 Underlay 承载所有数据传输
2. Overlay 灵活可变，Underlay 稳定可靠
3. 二者相互独立，但需协同工作

在现代网络设计中，常采用“二者分离”理念：

Underlay 网络的常见技术

在企业和数据中心中，Underlay 网络为了稳定高效，通常采用以下技术和协议：

1. 三层路由协议（OSPF、IS-IS、BGP）

现代数据中心通常用 BGP + EVPN 构建 Underlay，这是主流做法。

2. Clos 架构 (Spine-Leaf 网络架构)

数据中心广泛采用的 Underlay 架构：

• 叶节点（Leaf）接入服务器
• 脊节点（Spine）提供高性能互联
• 拓扑对称、带宽稳定、低时延

3. 高速物理链路

• 10G、25G、40G、100G、400G 光纤
• 高可靠、低时延

4. ECMP（等价多路径）

如果两条路径成本相同，Underlay 会同时使用，从而提升带宽和可靠性。

当你听到“Spine-Leaf”“ECMP”“高可靠骨干网”，基本都是 Underlay 的内容。

为什么 Underlay 在现代网络中如此重要？

随着网络虚拟化发展（如 VXLAN、SD-WAN、云网络），Overlay 越来越复杂。而底层的 Underlay 稳定性决定了整个系统的质量。

Underlay 之所以重要，是因为它提供的是：

1. 高可靠性

设备冗余、链路冗余、路由冗余让网络不掉线。

2. 可预测的性能

Overlay 逻辑网络容易变化，但 Underlay 不变，保证整体可控。

3. 高吞吐与低延迟

高带宽物理链路 + Clos 架构 + ECMP 构成现代数据中心高速基础网络。

4. 简单可控

Underlay 设计理念是：简单、稳定、可复制、少变化。

有了稳定的 Underlay，Overlay 才能灵活运行。

你可以这样记住：

或者更形象地说：

地基够稳，房子才能盖得高。