Was ist EVPN?

Ethernet-VPN (EVPN) ist eine in RFC 7432 definierte, auf BGP basierende Control-Plane-Technologie, die die Layer-2-Ethernet-Konnektivität über ein Layer-3-IP- oder MPLS-Netzwerk erweitert. Sie verteilt MAC- und IP-Erreichbarkeitsinformationen mithilfe von Multiprotokoll-BGP zwischen Edge-Geräten und unterstützt nativ Multihoming, sodass ein Standort gleichzeitig eine Verbindung zu mehr als einem Edge-Gerät herstellen kann.

Die wichtigsten Erkenntnisse

• EVPN nutzt MP-BGP, um die MAC- und IP-Erreichbarkeit zwischen den Edge-Geräten zu verteilen.
• Fünf standardisierte Routentypen decken die automatische Erkennung, MAC/IP, BUM und Multihoming ab.
• EVPN wird üblicherweise in Verbindung mit der VXLAN-Kapselung eingesetzt, um Ethernet über IP zu übertragen.
• Durch Multihoming kann eine Website im Aktiv-Aktiv-Modus eine Verbindung zu zwei oder mehr Edge-Geräten herstellen.
• Versa VOS setzt EVPN VXLAN sowohl in seiner SD-WAN- als auch in seiner ZT-LAN-Struktur ein.

Auf dieser Seite: Warum das wichtig ist · So funktioniert es · Arten · EVPN & Versa · Häufig gestellte Fragen

Warum ist EVPN wichtig?

Die Erweiterung der Layer-2-Konnektivität über ein geroutetes Netzwerk hinweg bedeutete früher, Daten zu fluten und sich auf das MAC-Lernen in der Datenebene zu verlassen – ein Modell, das schlecht skalierbar ist und bei Ausfall einer Verbindung oder eines Geräts nur langsam konvergiert. EVPN ersetzt dies durch eine BGP-Steuerungsebene: MAC- und IP-Erreichbarkeit werden als BGP-Routen weitergegeben, genau wie IP-Präfixe, sodass ein Edge-Gerät die Adressen eines entfernten Standorts erlernt, bevor der Datenverkehr diesen überhaupt erreichen muss.

Dieses Control-Plane-Modell macht EVPN zum Standard für moderne Layer-2-Erweiterungen. Es unterstützt Multihoming von Haus aus, sodass ein Host oder eine Bridge-Domäne im Aktiv-Aktiv- oder Single-Aktiv-Modus eine Verbindung zu zwei oder mehr Edge-Geräten herstellen kann, ohne dass Schleifen oder doppelter Datenverkehr entstehen – etwas, womit ältere Layer-2-VPN-Technologien nur schlecht oder gar nicht zurechtkamen. Da EVPN ein offener, BGP-basierter Standard (RFC 7432) ist, ist es herstellerübergreifend kompatibel. Aus diesem Grund konvergieren Rechenzentrumsverbindungen, Layer-2-VPNs von Dienstanbietern und SD-WAN-Fabrics – einschließlich der von Versa– auf EVPN als Lösung für die Übertragung von Ethernet-Datenverkehr über einen IP- oder MPLS-Kern.

Was ist EVPN?

EVPN trennt die Aufgabe, zu ermitteln, wo sich eine MAC- oder IP-Adresse befindet, von der Aufgabe, den Datenverkehr an diese Adresse weiterzuleiten. In der Steuerungsebene überträgt Multiprotokoll-BGP – unter Verwendung der Layer-2-VPN-Adressfamilie und der darauf aufbauenden EVPN-Adressfamilie – Erreichbarkeitsinformationen zwischen Randgeräten als Standard-BGP-Routen: Welche MAC-Adressen befinden sich hinter welchem Gerät und zunehmend auch, welche IP-Adressen.

Fünf Routentypen übertragen diese Informationen. Routen vom Typ 1 (Ethernet-Auto-Discovery) und Typ 4 (Ethernet-Segment) regeln Multihoming und die Wahl des Designated Forwarders. Routen vom Typ 2 (MAC/IP-Advertisement) übertragen die eigentlichen MAC- und IP-Zuordnungen. Routen vom Typ 3 (inklusives Multicast-Ethernet-Tag) richten Eingangsreplikationspfade für Broadcast-, Unknown-Unicast- und Multicast-Verkehr (BUM) ein. Routen vom Typ 5 (IP-Präfix) geben die IP-Erreichbarkeit unabhängig von jeglicher MAC-Zuordnung bekannt.

In der Datenebene importiert ein Edge-Gerät die benötigten Routen mithilfe von Routenunterscheidungsmerkmalen und Routenzielen in einen MAC-VRF – eine mandantenbezogene Weiterleitungstabelle – und leitet anschließend Ethernet-Frames unter Verwendung der in der Bereitstellung verwendeten Tunnelkapselung, üblicherweise VXLAN, an das richtige Remote-Gerät weiter.

Arten von EVPN

EVPN wird durch eine Handvoll Varianten definiert, die sich unabhängig voneinander kombinieren lassen. Der Diensttyp bestimmt, wie VLANs EVPN-Instanzen zugeordnet werden: Ein VLAN-basierter Dienst ordnet ein VLAN einer EVPN-Instanz mit eigener MAC-Tabelle zu, während ein VLAN-fähiger Bündeldienst mehrere VLANs einer einzigen Instanz zuordnet, wobei jedes VLAN eine separate Brückentabelle unter einem Routenziel und einem Routenunterscheidungsmerkmal führt.

Die Kapselung bestimmt, wie Frames tatsächlich das Underlay durchlaufen. In RFC 7432 wurde EVPN ursprünglich über einen MPLS-Kern definiert, wobei MPLS-Labels zur Identifizierung der Ziel-Bridge-Tabelle verwendet wurden. EVPN VXLAN (RFC 8365) kapselt Ethernet-Frames stattdessen in VXLAN über UDP, was in reinen IP-Umgebungen sowie in mandantenfähigen oder Cloud-Umgebungen die gängigere Wahl ist, einschließlich der Implementierung von Versa.

Der Multihoming-Modus legt fest, wie sich ein Standort mit Verbindungen zu mehr als einem Randgerät verhält: Im „Single-Active“-Modus wird der Datenverkehr jeweils über ein bestimmtes Gerät weitergeleitet, während die anderen im Standby-Modus bleiben, und im „Active-Active“-Modus wird der Datenverkehr gleichzeitig über alle angeschlossenen Geräte weitergeleitet, wobei die EVPN-Routen vom Typ 4 auf jedem Gerät den designierten Weiterleiter für den BUM-Datenverkehr auswählen.

EVPN & Versa

Versa Geräte mit dem Betriebssystem „VOS“ nutzen EVPN VXLAN als Steuerungsebene sowohl für das SD-WAN- Overlay zwischen Zweigstellen und Hubs als auch für die ZT-LAN-Fabric zwischen Leaf- und Spine-Switches vor Ort. In beiden Fällen fungiert ein virtueller Switch als MAC-VRF: Er trägt einen Routenunterscheider und ein Routenziel, ordnet VLANs über seine Bridge-Domänen den VXLAN-Netzwerkkennungen (VNIs) zu und stellt über MP-BGP eine Peer-Verbindung zu entfernten VXLAN-Tunnelendpunkten (VTEPs) her, um die Standard-EVPN-Routentypen auszutauschen.

Administratoren wählen pro virtuellem Switch zwischen den EVPN-Diensttypen „VLAN“ und „VLAN-aware bundle“ und können die ARP-Unterdrückung aktivieren, sodass lokal erlernte IP-zu-MAC-Zuordnungen an Peers weitergegeben werden, anstatt als ARP-Anfragen weitergeleitet zu werden. Die Layer-2-Weiterleitung auf VOS bindet EVPN in den restlichen Bridging-Stack ein: IRB-Schnittstellen übernehmen das Routing zwischen einer Bridge-Domäne und dem restlichen Netzwerk, und VOS verteilt IRB- und VRRP-MAC-Adressen über BGP, einschließlich eines zentralisierten IRB-Modus, bei dem ein Gerät das Routing für das gesamte Segment übernimmt. Der BUM-Verkehr nutzt die Ingress-Replikation mit einer Begrenzung auf 64 EVPN-Nachbarn pro Replikationsliste.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen EVPN und VPLS?

VPLS verbreitet und erlernt MAC-Adressen in der Datenebene wie ein herkömmlicher Switch, während EVPN die MAC- und IP-Erreichbarkeit über BGP in der Steuerungsebene verteilt. Dadurch konvergiert EVPN nach einem Ausfall schneller und unterstützt von Haus aus Active-Active-Multihoming, ohne auf die von VPLS zum Erlernen von Adressen genutzte Verbreitung zurückgreifen zu müssen.

Was ist der Unterschied zwischen EVPN und EVPN VXLAN?

EVPN ist die in RFC 7432 definierte BGP-Steuerungsebene; sie schreibt keine Kapselung vor. EVPN-VXLAN (RFC 8365) kombiniert diese Steuerungsebene mit VXLAN als Kapselung der Datenebene, wobei Ethernet-Frames über UDP/IP anstelle von MPLS-Labels übertragen werden – eine Kombination, die heute in den meisten Cloud- und SD-WAN-Bereitstellungen zum Einsatz kommt.

Was ist ein EVPN-Routentyp?

EVPN nutzt fünf standardisierte BGP-Routentypen, um unterschiedliche Informationen zu übertragen: Autodiscovery (Typ 1), MAC/IP-Zuordnungen (Typ 2), Multicast- und BUM-Pfade (Typ 3), Ethernet-Segmentrouten für Multihoming (Typ 4) sowie IP-Präfixe (Typ 5). Jedes Edge-Gerät veröffentlicht und importiert nur die Typen, die es benötigt.

Was ist EVPN-Multihoming?

Multihoming ermöglicht es einem Host oder Switch, zur Gewährleistung der Redundanz gleichzeitig eine Verbindung zu zwei oder mehr EVPN-Edge-Geräten herzustellen. EVPN wählt unter den angeschlossenen Geräten mithilfe von Ethernet-Segmentrouten vom Typ 4 einen designierten Forwarder aus und unterstützt sowohl den Single-Active-Modus, bei dem jeweils nur ein Gerät Daten weiterleitet, als auch den Active-Active-Modus, bei dem alle angeschlossenen Geräte gleichzeitig Daten weiterleiten.

Wie geht EVPN mit Broadcast- und Multicast-Verkehr um?

EVPN nutzt die Ingress-Replikation für Broadcast-, Unknown-Unicast- und Multicast-Verkehr (BUM): Das Ingress-Gerät kopiert einen BUM-Frame und sendet ihn direkt an jedes entfernte Edge-Gerät in der EVPN-Instanz, anstatt auf Multicast im Underlay zurückzugreifen. Routen vom Typ 3 geben die Replikationsliste bekannt, die auf VOS-Geräten bis zu 64 Nachbarn unterstützt.

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