面向vDC的overIay网络关键技术研究

doi:10.3969/j.issn.1000-0801.2014.05.020

摘要/Abstract

摘要：

云计算时代，数据中心趋于虚拟化演进。分析了新时期数据中心虚拟化组网演进的需求，对面向虚拟数据中心组网的基于overlay网络架构的多种关键技术进行了对比研究，并提出了电信运营商虚拟数据中心组网仍需关注的问题。

关键词: 虚拟数据中心, 隧道, NVGRE, overlay, STT, SPB-M, VXLAN

Abstract:

The new demand from virtual data center was analyzed. Several key overlay SDN techniques that would be used for vDC interconnection were discussed, and several key problems of vDC interconnection should be focused were put forward.

Key words: vDC, tunnel, network virtualization GRE, overlay, stateless TCP transmission, shortest pathbridging-MAC in MAC, virtual extensible VLAN

张届新,吴志明,徐文华. 面向vDC的overIay网络关键技术研究[J]. 电信科学, 2014, 30(5): 138-144.

Jiexin Zhang,Zhiming Wu,Wenhua Xu. Study on the Key Overlay Networking Techniques in vDC[J]. Telecommunications Science, 2014, 30(5): 138-144.

图/表 7

图1

表1

图2

图3

图4

图5

表2

VXLAN与SPB-M技术对比"

	VXLAN	SPB-M
实例标识	VNI	I-SID
实例空间	24 bit（4 KB×4 KB）	一般为24 bit（4 KB×4 KB）；可将VLAN或QinQ （也称stacked VLAN 或double VLAN）封装其中
VLAN处理	VXLAN封装一般将VLAN剥离，在目的地重新封装VLAN	可将VLAN或QinQ封装其中
转发平面	通信双方在一个二层域中时，基于MAC地址转发；通信双方需要跨三层网络时，可将MAC地址封装入UDP隧道，基于目的VTEP隧道的IP地址进行寻径，在三层网络上进行转发；或将VXLAN封装入L2 VPN或终结VXLAN后封装入L3 VPN进行转发；需端到端支持IP多播	二层网络中，基于运营商MAC地址进行寻径；如需要跨三层网络，可进行MinM in L2 VPN封装后转发，或终结 SPB-M 后封装入 MPLS（multi-protocol label switching，多协议标签交换）L3 VPN后转发
控制平面	MP-BGP/IS-IS/OSPF/PIM，可基于SDN控制器进行控制	主要基于IS-IS进行最优等价多路径计算
等价多路径	支持	支持
实例标识分配	由VTEP自动为服务器Hyper-V中的vSwitch（虚拟交换机）端口分配VNI，而VTEP一般在Hyper-V上自动支持	需要在服务器外部署支持SPB-M协议的网络设备，为虚拟机进行VLAN到I-SID业务实例标识映射
优点	VTEP天然与VMware等服务器虚拟环境契合较好，实现较为简单，支持厂商较多	实例空间更大1倍；无需IP多播环境；可同时用于WAN组网
局限及不足	一般需要网络端到端开启IP多播；如采用UDP隧道模式穿越三层网络，则隧道数量对网关性能要求较高，且在IP层可能发生分组丢失，需要VM终端启用TCP重传机制予以可靠性保证；标准尚未完全成熟；实例空间比SPB-M小1倍	SPB-M 目前无法与 VMware 等虚拟环境直接契合，需要在服务器外部署SPB-M网络设备，组网则需要端到端部署SPB-M设备，实现较为复杂
标准化情况	目前处于IETF草案阶段	已为IEEE标准发布

表2

应用场景	应用需求	网络互通要求
用户—DC流量	内容访问	二层接入、三层VPN接入或“公网+SSL VPN”等方式接入
	虚拟机实时迁移	二层互联
	无盘启动	二层互联
	数据同步	二层或三层互联，视用户需求而定
	数据异地容灾备份	二层或三层互联，视用户需求而定
	…
DC内流量	虚拟机实时迁移	二层互联
	服务器集群	二层互联
	资源整合（当前主要是计算资源整合）	二层互联
	…
DC间流量	服务器集群	二层互联
	数据同步	二层或三层互联，视用户需求而定
	资源整合	二层互联
	虚拟机实时迁移	二层互联
	数据异地容灾备份	二层或三层互联，视用户需求而定
	协同计算	可三层互联
	…

1	STT协议解析． , 2012
2	IETF A Stateless Transport Tunneling Protocol for Network Virtualization（STT）. draft-davie-stt-05, 2014
3	IETF VXLAN: a Framework for Overlaying Virtualized Layer 2 Networks over Layer 3 Networks. draft-mahalingam-dutt-dcops-vxlan-08, 2014
4	李明 . 网络虚拟化技术在云计算数据中心的应用．电信工程技术与标准化， 2011（4）
5	雷鸣，刘玲 . 云计算数据中心组网技术．电信工程技术与标准化， 2012（4）

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