电信产品维护经理认证体系教材-VXLAN-IS-IS技术.ppt

VXLANIS IS 培训提纲 VXLAN简介VXLAN原理VXLAN增强特性配置举例 VXLAN简介 起源背景 在云计算的多租户环境中 每个租户都需要分配一个能够与其它逻辑网络进行很好隔离的逻辑网络 逻辑网络的隔离一般通过VLAN技术来解决 在IEEE802 1Q标准中 由于VLAN的标识最大12bit 所以一定范围内最大的VLAN个数只有4K 随着云环境下的多租户需求越来越多 4K个VLAN已经不能满足数据中心大规模网络部署的需求 另外 在云计算环境中 工作负载经常需要在多个数据中心和多个云平台中进行迁移 而当前基于IP子网的区域划分限制了二层连通性的应用 VXLAN简介 封装 VXLAN VirtualeXtensibleLAN 可扩展虚拟局域网络 是基于IP网络 采用 MACinUDP 封装形式的二层VPN技术 VXLAN可以基于已有的服务提供商或企业IP网络 为分散的物理站点提供二层互联 并能够为不同的租户提供业务隔离 VXLAN主要应用于数据中心网络 VXLAN简介 技术特点 VXLAN具有如下特点 支持大量的租户 使用24位的标识符 最多可支持2的24次方 16777216 个VXLAN 支持的租户数目大规模增加 解决了传统二层网络VLAN资源不足的问题 易于维护 基于IP网络组建大二层网络 使得网络部署和维护更加容易 并且可以充分地利用现有的IP网络技术 例如利用等价路由进行负载分担等 只有IP核心网络的边缘设备需要进行VXLAN处理 网络中间设备只需根据IP头转发报文 降低了网络部署的难度和费用 VXLAN简介 典型应用 VXLAN网络模型 培训提纲 VXLAN简介VXLAN原理VXLAN增强特性配置举例 VXLAN基本术语 VXLAN网络标识符 RFC草案所描述的VXLAN标准使用一个名为VXLAN网络标识符 VNI 的24位标识符 将与应用程序关联的VLAN分组到一个片段中 每一个管理域能够定义多达1600万个VNI 而每一个VNI可能最多包含4 094个VLAN 客户数据会保证分离 因为只有运行在同一个VNI的VM可以进行通信 VXLAN报文结构 VXLAN报文的封装格式为 在原始二层数据帧外添加8字节VXLAN头 8字节UDP头和20字节IP头 其中 UDP头的目的端口号为VXLANUDP端口号 缺省为4789 VXLAN头主要包括两部分 Flags I 位为1时 表示VXLAN头中的VXLANID有效 为0 表示VXLANID无效 Flags字段的其他位保留未用 设置为0 VXLANID 用来标识一个VXLAN网络 长度为24比特 VXLAN隧道类型 静态单播隧道 VXLAN类型的隧道有三种类型 静态单播隧道 动态单播隧道和组播隧道 静态单播隧道 顾名思义 这是一种用户手工配置的隧道 需要用户指定明确的目的地址和源地址 只要目的地址在fib表里面存在 隧道就可以UP 这种隧道可以转发各种类型用户报文 已知单播 未知单播 广播和组播报文 interfaceTunnel3modevxlansource1 1 1 1destination2 2 2 2 VXLAN隧道类型 动态单播隧道 VXLAN类型的隧道有三种类型 静态单播隧道 动态单播隧道和组播隧道 动态单播隧道 这种隧道使用ENDP EVINeighborDiscoveryProtocol 协议自动创建 使用ENDP协议自动建立VXLAN隧道 包含两个角色 ENDS和ENDC 基本原理 ENDS通过接收ENDC的注册报文来学习ENDC的信息 同时通过注册应答报文向ENDC发布同一个网络域中所有ENDC的信息 ENDC收到应答报文后 与同一个网络域的每个ENDC建立VXLAN隧道 interfaceTunnel0modenvesourceLoopBack0network id1vxlanneighbor discoveryclientenable3 3 3 3 VXLAN隧道类型 组播隧道 VXLAN类型的隧道有三种类型 静态单播隧道 动态单播隧道和组播隧道 组播隧道 在VXLAN下配置组播地址和源接口IP 源接口使能IGMPHost功能 中间设备使能PIM协议 其他设备如果也配置了相同的组播地址就会加入相同的 G 从而联通各个VXLAN 不同VXLAN下配置相同的组播地址 那么源地址配置也必须相同 即相同的组播地址只创建一条组播隧道 组播隧道不能运行VXLANIS IS 同时VXLAN通过组播隧道发送数据后 远端VTEP接收组播报文必须基于VXLAN单播隧道 由此VTEP上必须配置对应的单播隧道用于接收组播VXLAN报文 vsi1vxlan1group224 1 1 1source1 1 1 1 interfaceFortyGigE10 0 7portlink moderouteipaddress1 1 1 1255 255 255 0igmphostenable interfaceTunnel3modevxlansource1 1 1 1destination2 2 2 2 隧道加入VXLAN的方式 手工加入 隧道加入VXLAN方式有两种 手工加入和自动加入 手工加入 这种方式针对静态单播和动态组播隧道 用户需要在VXLAN视图下使用命令配置的方式将这两种隧道加入VXLAN HP displayvxlantunnelTotalnumberofVXLANs 1VXLANID 1 VSIname 1 Totaltunnels 1 1up 0down TunnelnameLinkIDStateTypeTunnel10 x5000001UpManual vsi1vxlan1tunnel1 隧道加入VXLAN的方式 自动加入 隧道加入VXLAN方式有两种 手工加入和自动加入 自动加入 这种方式针对动态单播隧道 依赖OverlayISIS协议 配置VXLAN的VTEP之间存在单播隧道 在这个隧道上发送ISISHello报文 建立ISIS邻居 通过ISIS的LSP报文携带各自的VXLANID信息 提取VXLANID的交集 交集中的每一个VXLAN和当前隧道自动进行绑定 HP displayvxlantunnelTotalnumberofVXLANs 1VXLANID 1 VSIname 1 Totaltunnels 1 1up 0down TunnelnameLinkIDStateTypeTunnel10 x5000001UpAuto HP vxlan isisnegotiate vnienablemac synchronizationenable VXLANMAC表项 流量触发学习 VXLAN的MAC表来源有两个 静态配置与动态学习 动态学习 动态学习分为流量触发的MAC学习和ISIS协议通告MAC学习两种 对流量触发的动态学习有两个方向 一个方向为对AC侧上来的用户报文源MAC进行学习 一个方向为隧道侧进来的VXLAN报文 解封装以后 对用户报文源MAC进行学习 interfaceTen GigabitEthernet10 0 25 3portlink modebridgeservice instance1encapsulationuntaggedxconnectvsi1 HP disl2vpnmac addressMACAddressStateVSINameLinkID NameAging0000 0000 0001Dynamic10Aging 1macaddress es found H3C displayl2vpnmac addressMACAddressStateVSINameLinkID NameAging0000 0000 0001Dynamic1Tunnel1Aging 1macaddress es found VXLANMAC表项 ISIS协议学习 VXLAN的MAC表来源有两个 静态配置与动态学习 动态学习 ISIS协议通告MAC学习 VXLANISISMAC同步功能打开以后 ISIS协议就会将本地学习到的MAC同步给远端VTEP 这样 每个站点都可以获取到其他站点的MAC地址信息 从而达到MAC学习的目的 vxlan isisnegotiate vnienablemac synchronizationenable HP disvxlanisislocal macdynamicVXLANID 1MACaddress 0000 0000 0001 HP VXLANMAC表项 ISIS协议学习 VXLAN的MAC表来源有两个 静态配置与动态学习 动态学习 ISIS协议通告MAC学习 VXLANISISMAC同步功能打开以后 ISIS协议就会将本地学习到的MAC同步给远端VTEP 这样 每个站点都可以获取到其他站点的MAC地址信息 从而达到MAC学习的目的 H3C disvxlanisisremote macMACFlags C MACconflictwithlocaldynamicMACF MAChasbeenflushedtotheremoteMACaddresstableA ActiveMACforTunnelinterfacecanforwardtraffictotheMACVXLANID 1MACaddress 0000 0000 0001Interface Tunnel1Flags AF H3C disl2vpnmac addressMACAddressStateVSINameLinkID NameAging0000 0000 0001Static1Tunnel1Aging 1macaddress es found H3C VXLANMAC表项 静态配置 VXLAN的MAC表来源有两个 静态配置与动态学习 静态配置 用户通过命令行静态配置一个MAC 指定VSI和VXLAN隧道 配置以后 指定VSIAC侧上来的用户报文 命中该MAC就会固定走配置的VXLAN隧道 HP mac addressstatic0 0 1interfaceTunnel1vsi1 HP displayl2vpnmac addressMACAddressStateVSINameLinkID NameAging0000 0000 0001Static1Tunnel1NotAging 1macaddress es found HP VXLAN转发流程 站点内流量 对于站点内流量 VTEP通过以太网服务实例判断出报文所属的VSI后 根据目的MAC地址查找该VSI的MAC地址表 从相应的本地接口转发给目的VM VXLAN转发流程 站点间流量 对于站点间流量 VTEP通过以太网服务实例判断出报文所属的VSI后 根据目的MAC地址查找该VSI的MAC地址表 查找到出接口为Tunnel隧道接口后进行VXLAN封装 将封装好的报文通过VXLAN隧道Tunnel1 经由P设备发送给VTEP2 VXLAN转发流程 泛洪流量1 泛洪流量包括组播 广播和未知单播流量 根据复制方式的不同 流量泛洪方式分为单播路由方式 头端复制 和组播路由方式 核心复制 两种 在单播路由方式下 VTEP负责复制报文 采用单播方式将复制后的报文通过本地接口发送给本地站点 并通过VXLAN隧道发送给VXLAN内的所有远端VTEP VXLAN转发流程 泛洪流量2 组播路由方式 核心复制 数据中心网络中需要通过IP核心网络进行二层互联的站点较多时 采用组播路由方式可以节省泛洪流量对核心网络带宽资源的占用 培训提纲 VXLAN简介VXLAN原理VXLAN增强配置举例 VXLANIS IS简介 为了简化VXLAN特性的配置量 VXLAN使用IS IS动态协商交互VXLANID信息 把Tunnel和VXLAN的绑定关系下刷给L2VPN模块 VXLANISIS作为VXLAN整体特性的一个子模块 除了实现动态协商两端VTEP的VXLAN信息外 还可以进行交互学习远端MAC VXLAN学习MAC的机制是基于默认情况下对未知单播进行泛洪处理 为了减少这种流量的泛洪节省带宽资源 通过VXLANIS IS协议对MAC进行传递建立MAC转发表项 这样就可关闭VXLAN的泛洪机制大大节约了带宽资源 VXLANIS IS基本术语 VXLANIS IS协议位置与报文类型 VXLANIS IS协议为我司私有协议 所有PDU 包括Hello LSP SNP报文 均封装在UDP中 VXLANIS IS协议报文有4种 Hello LSP CSNP PSNP 1 Hello报文用于建立维护VXLAN ISIS邻居 2 LSP报文的全称是链路状态报文 主要负责传递可达前缀信息 MAC表项 3 CSNP报文的全称是完全序列号报文 报文中记录了本地LSDB库中所有LSP的摘要 用于LSDB的同步 4 PSNP报文用于请求最新与丢失的LSP VXLANIS IS邻居建立 VXLANIS IS系统邻接关系的建立是通过发送Hello报文完成的 所有协议报文包括Hello报文均承载在VXLAN隧道上 包括VXLAN自动隧道和静态隧道 组播隧道不支持 当用户配置了MAC同步或者VNI协商功能后系统启动VXLANIS IS并自动使能添加VXLAN隧道为协议端口开始发送协议报文 vxlan isisnegotiate vnienablemac synchronizationenable HP displayvxlanisisbriefNetwork entity 00 4431 9234 5f3c 0000LSP lengthreceive 1400LSP lengthoriginate 1400Timers LSP max age 1200sLSP refresh 900sState Enable VXLANIS IS邻居建立 VXLANIS IS邻居建立过程 SysId 1MAC A VTEP1 VTEP2 SysId 2MAC B IIH SsyId 1 Neighbor NULL 创建邻居 INT IIH SsyId 1 Neighbor B 通过2 way UP 创建邻居 INT通过2 way UP IIH SsyId 2 Neighbor A Hello定时器 不区分Level VXLANIS IS隧道接口只有一个HELLO定时器 动态隧道定时器不能配置将继承NVE隧道参数 DED发送Hello报文的时间间隔是普通ED的1 3 这样可以保证DED失效可以被快速检测到 interfaceTunnel0modenveoverlayisistimerhello100sourceLoopBack0network id1vxlanneighbor discoveryclientenable3 3 3 3 DED DesignatedED 在VXLANIS IS中 VTEP间运行IS IS和路由器运行三层IS IS的效果一致 简化了拓扑 同时被选为DED的接口周期性发布CSNP用于同步网络上的LSDB库 DED DED选举 在VXLANIS IS协议中按照以下规则进行DED选举 1 根据VXLANIS ISHello报文选举DED 具备最高优先级的ED会当选 2 如果所有VTEP的优先级相同 则最高MAC地址者当选 3 当一个VTEP的VXLANIS IS交互被使能时 等待两个Hello报文间隔时间后才开始进行选举 UP状态的邻居参加DED的选举 如果没有UP状态的邻居 VTEP识别自身为DED 4 当VTEP长时间没有收到DED的Hello时 将重新进行DED的选举 DED与伪节点 伪节点由DED产生 和本网络中的所有路由器建立邻接 DED的作用 减少LSDB的大小在链路中创建并向所有路由器通告伪节点LSP 链路状态数据单元LSP LSP LinkStatePDU 报文的全称是链路状态报文 主要负责传递可达前缀信息 MAC表项 LSP报文记录了各类TLV信息 包括邻居TLV 区域地址TLV 协议支持TLV VXLANTLV等 唯一标识一个LSP的三要素 system ID 产生该LSP的结点或伪结点的SysID PseudonodeID 对普通LSP为0 对PseudonodeLSP非0 这是区分一个LSP是否是伪结点产生的标志 LSPnumber 分片号 产生的LSP大于LSPMTU将分片 举例 4900 4900 4900 system id 0000 PSNID 01 分片号 LSP更新 LSP实例用LSP ID序列号 校验和 剩余时间标识 比较lsp实例的新旧时比较这几个值 比较原则按重要性排列如下 如果比较的LSP信息在本地不存在 则收到的LSP信息新 序列号使用规则 数值越大代表LSP越新 剩余生存时间判断规则 剩余生存时间为零的为最新 校验和比较规则 校验和的值越大代表LSP越新 HP disvxlanisislsdbLinkstatedatabaseinformationforVXLANISIS Tunnel1 LSPIDSeqnumChecksumHoldtimeLengthOverload 4431 9234 59f4 0000 000 x000002cb0 xfc9234 5f3c 0000 00 0 x0000013e0 x3df86057404431 9234 5f3c 0002 00 0 x0000012a0 x125862570 LSP生存时间 LSPRemaininglifetimeLSP最大剩余生存时间 默认1200s 当一个新的LSP产生时 最大剩余生存时间会设置为LSP最大生存时间 LSPMaxage 开始递减LSPrefreshinterval是LSP周期发布的时间间隔 默认900s LSP生存时间 需要注意的是路由器产生的第一条LSP序列号从1开始 如果序列号到达最大值 则VXLANIS IS进程失效21分钟 LSPMaxage ZeroAgeLifetime 路由器不接收 不发送任何报文 不刷新LSP当没有收到周期的LSP更新时 最大剩余生存时间会一直递减 减至0后 会再经历60s的零寿命生存时间 ZeroAgeLifetime 再将LSP彻底清除 因此我们需要明确的是LSP的存活时间应该是 LSPMaxage ZeroAgeLifetime 数据库同步 CSNP CSNP报文CSNP报文的全称是完全序列号报文 报文中记录了本地LSDB库中从0000 0000 0000 00 00到FFFF FFFF FFFF FF FF的所有LSP摘要 由于CSNP报文中记录了所有LSP的摘要信息 所以当一个VTEP系统收到一个CSNP报文时 就会与LSDB中的LSP摘要相比较 检查LSDB中的LSP是否是老化的 缺失的或对端有老化的 缺失的 达到LSDB同步的目的 由DED周期性发送CSNP报文 数据库同步 PSNP PSNP报文PSNP报文的全称是部分序列号报文 在VXLANIS IS中主要用于请求 请求最新LSP或丢失的LSP 报文中只记录了用于请求的LSP摘要 当PSNP用于请求报文时 LSP摘要的序列号字段的值为0 或与本地LSDB中LSP摘要序列号的值一样 数据库同步 同步过程 VTEP1与VTEP2的链路上VTEP2为DED VTEP2上在某条链路上发送CSNP报文时 只发送本地LSP与该链路上对应邻居的LSP摘要 即向VTEP1发送CNSP时不发送VTEP3产生LSP的摘要 VTEP1与VTEP3的LSP同步则由VTEP1与VTEP3直接同步 若VTEP1与VTEP3之间不存在邻居关系 则VTEP1上无法同步到VTEP3的LSP信息 VXLAN站点能同步到的只有与之形成了邻居关系VTEP的LSP以及邻居虚系统的LSP信息 VNI协商与隧道绑定1 VTEP之间交互VXLANID信息的目的是为了动态协商出本地VTEP的VXLAN和TunnelLink的关系 简化VXLAN的配置量 由于VXLAN的量可能会比较多 因此使用ISIS的LSP报文进行交互协商 使用现有的ISIS报文交互机制可以达到VTEP之间LSDB的数据同步 并且增量变化的VXLAN只需要发送VXLAN所在的LSP分片 HP displayvxlanisislsdblovLinkstatedatabaseinformationforVXLANISIS Tunnel1 LSPID 4431 9234 5f3c 0000 00 Sequencenumber 0 x00000144Checksum 0 x31feHoldtime 1095sLength 74Overload 0Source 4431 9234 5f3c 0000NeighbourID 4431 9234 5f3c 0002 Cost 10VXLANs VXLANID 1VXLANID 2 VNI协商与隧道绑定2 同步到邻居VTEP的LSDB后 获取到邻居支持的VXLAN信息 与本地支持的取交集协商出双方均支持的VXLAN并绑定相应邻居的VXLAN隧道 HP displayvxlanisistunnelTunnel1MTU 1400DED YesDEDpriority 64Hellotimer 100sHellomultiplier 3CSNPtimer 10sLSPtimer 100msMaxLSPtransmitnumber 5VXLANs 1 HP HP displayvxlanisisremote vxlanVXLANFlags S VXLANsupportedatthelocalendF AssociationbetweenVXLANandTunnelshasbeenflushedtoL2VPNVXLANID 1Flags FSTunnel 1 本地MAC维护与发布1 MAC地址的种类有下面几种 动态MAC 动态学习到的MAC地址信息 最为常用 静态MAC 配置静态MAC 出接口为VXLANTunnel 泛洪MAC 配置生成 允许这些目的MAC的报文泛洪到核心网 远端MAC VTEP学习到的远端ED通告的远端站点的MAC地址信息 黑洞MAC 配置生成 匹配源 目的后丢弃报文 不对外发布 动态MAC 静态MAC 泛洪MAC 本地MAC维护 静态配置 动态学习 动态MAC 对外发布 黑洞MAC 本地MAC维护与发布2 VXLANIS IS对外发布的LSP中的MAC地址 实际上只有与tunnel绑定的VXLAN上的MAC地址 HP displayl2vpnmac addressMACAddressStateVSINameLinkID NameAging0000 0000 0001Dynamic10Aging 1macaddress es found HP HP disvxlanisislocal macdynamicVXLANID 1MACaddress 0000 0000 0001 HP HP displayvxlantunnelTotalnumberofVXLANs 2VXLANID 1 VSIname 1 Totaltunnels 1 1up 0down TunnelnameLinkIDStateTypeTunnel10 x5000001UpAuto HP displayvxlanisislsdblocalverboseLinkstatedatabaseinformationforVXLANISIS Tunnel1 LSPID 4431 9234 5f3c 0000 00 Sequencenumber 0 x00000145Checksum 0 x2fffHoldtime 1023sLength 74Overload 0Source 4431 9234 5f3c 0000NeighbourID 4431 9234 5f3c 0002 Cost 10VXLANs VXLANID 1VXLANID 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