VXLAN

VXLAN (Virtual Extensible Local Area Network) és un protocol de superposició de xarxes dissenyat per transportar el tràfic de la capa d'enllaç (nivell 2) sobre la capa de xarxa (nivell 3). D'aquesta manera, s'aconsegueix transportar el tràfic Ethernet sobre les xarxes IP emprant l'encapsulació MAC-in-UDP.

Aquest protocol va sorgir com a proposta de diversos fabricants com Broadcom, Intel i VMWare per evitar problemes que es donaven en els centres de dades on s'empra la virtualització de servidors, ja que, en molts casos s'ha de treballar amb centenars de milers de màquines virtuals. Treballar amb aquest nombre de màquines virtuals tan elevat genera problemes relacionats amb la mida de les taules d'adreces MAC i amb el nombre limitat de VLANs que es pot fer servir (VLAN ID de 12 bits, 4094 VLANs diferents).
També cal tenir en compte el problema que suposa utilitzar STP (Spanning Tree Protocol) el qual permet evitar bucles en la capa d'enllaç malgastant molts recursos, ja que de tots els possibles camins que pot haver-hi, només s'utilitza un.

Per superar tots aquests problemes va sorgir la idea de desenvolupar una tecnologia que permetés connectar els servidors utilitzant una xarxa IP a nivell 3. D'aquesta manera, s'eliminen els problemes que suposa utilitzar STP i es poden utilitzar protocols que permetin distribuir la càrrega de la xarxa entre tots els enllaços. Tot i fer això, segueix sent necessari utilitzar una xarxa de capa 2 per a la comunicació directa entre les màquines virtuals.

Per aconseguir tenir aquesta xarxa de nivell 2 dins d'una xarxa de nivell 3 va sorgir la tecnologia VXLAN. Utilitzant aquesta tecnologia s'utilitza un identificador de xarxa (VNI) de 24 bits podent crear més de 16 milions de xarxes virtuals i eliminant d'aquesta manera el problema d'escalabilitat que tenen les VLANs. A més, en usar un encaminament de nivell 3, desapareixen els problemes esmentats anteriorment sobre el desús d'enllaços i sobre la mida excessiva de les taules d'adreces MAC.

A la següent imatge es pot veure l'encapsulació que utilitza VXLAN:

VXLAN empra una encapsulació MAC Address-in-User Datagram Protocol (MAC-in-UDP). A la trama original de nivell 2 que conté la MAC origen i destí original se li afegeixi la capçalera VXLAN. Aquest conjunt s'introdueix en el camp de dades d'un datagrama UDP i s'empra IP com a protocol de nivell 3. Aquest paquet de nivell 3 que s'envia per la xarxa IP utilitza les adreces MAC origen i destinació dels VTEPs darrere dels quals es troben els hosts origen i destí.
Un VTEP és una entitat que comença i acaba túnels VXLAN. Aquesta entitat té dues interfícies: una connectada a la xarxa d'àrea local que s'encarrega de proveir servei als sistemes finals que estan directament connectats al VTEP. L'altra interfície és una interfície IP que s'encarrega d'encapsular les trames del segment d'àrea local per poder transmetre-les sobre una xarxa IP cap a la resta de VTEPs pertanyents a la xarxa virtual.

Jaume Mirada