¿Qué es VXLAN?

La red LAN virtual extensible (VXLAN) es un protocolo de encapsulación que transporta tramas Ethernet de capa 2 a través de una red IP de capa 3, envolviéndolas en paquetes UDP y utilizando un identificador de red de 24 bits para ampliar su alcance mucho más allá de las VLAN tradicionales. Versa La SD-WAN combina VXLAN con EVPN e IPsec para crear túneles superpuestos cifrados entre sedes.

Puntos clave

• VXLAN canaliza tramas Ethernet dentro de paquetes UDP a través de una red IP.
• Una VNI de 24 bits admite hasta 16 millones de segmentos, frente a los 4.094 de una VLAN.
• Los VTEP encapsulan y descapsulan el tráfico en cada extremo del túnel.
• EVPN utiliza MP-BGP para distribuir la accesibilidad MAC e IP para VXLAN.
• Versa combina VXLAN con EVPN e IPsec para SD-WAN y redes superpuestas LAN.

En esta página: Por qué es importante · Cómo funciona · Tipos · VXLAN y Versa · Preguntas frecuentes

¿Por qué es importante VXLAN?

Las VLAN tradicionales identifican un segmento de capa 2 mediante una etiqueta de 12 bits, lo que limita la red a 4.094 segmentos utilizables —un límite que los centros de datos multitenant y los entornos en la nube superaron hace años—. VXLAN sustituye esa etiqueta por un identificador de red de 24 bits, lo que permite crear más de 16 millones de segmentos aislados, al tiempo que conserva el mismo aislamiento de dominio de difusión que ofrecen las VLAN. Igualmente importante es que VXLAN desacopla la accesibilidad de la capa 2 de la topología física: dos hosts del mismo segmento virtual pueden estar situados detrás de routers diferentes, en racks distintos o en centros de datos distintos, conectados únicamente mediante enrutamiento IP convencional.

Esa desacoplamiento convierte a VXLAN en la base estándar de las redes superpuestas modernas. Los proveedores de servicios en la nube lo utilizan para proporcionar a cada cliente una red aislada sobre una infraestructura compartida; las estructuras empresariales lo utilizan para extender la capa 2 a través de un núcleo «leaf-spine» enrutado sin saturar la red subyacente. En combinación con EVPN para la distribución del plano de control, VXLAN ofrece una escalabilidad que las VLAN planas, limitadas por el protocolo Spanning Tree, no pueden igualar; de ahí que ahora sirva de base tanto para las estructuras de los centros de datos como para las redes superpuestas SD-WAN, incluidas las de Versa.

¿Qué es VXLAN?

VXLAN funciona en dos planos. En el plano de datos, un punto final de túnel VXLAN (VTEP) —un conmutador físico o virtual, un enrutador o un host— toma una trama Ethernet original y la envuelve en una cabecera VXLAN de 8 bytes que contiene el identificador de red VXLAN (VNI) de 24 bits (que no debe confundirse con los nombres de interfaz «vni-» de los dispositivos VOS, una entrada independiente del glosario), una cabecera UDP externa de 8 bytes (puerto de destino 4789 asignado por la IANA, aunque las implementaciones pueden utilizar otros) y una cabecera IP externa dirigida al VTEP remoto. El VTEP receptor elimina esas cabeceras y entrega la trama original al segmento local correcto, identificado por el VNI.

En el plano de control, VXLAN suele combinarse con EVPN, que utiliza el BGP multiprotocolo (MP-BGP) —ampliado con la familia de direcciones de VPN de capa 2 y la familia de direcciones posterior de EVPN— para distribuir direcciones MAC e información de enrutamiento IP entre los VTEP. Esto permite que un VTEP detecte dónde se encuentra una dirección MAC remota antes de que llegue el tráfico, evitando así el comportamiento de «flood-and-learn» (inundación y aprendizaje) en el que se basa el VXLAN básico (sin EVPN).

Tipos de VXLAN

EVPN define dos formas de asignar VLAN a segmentos VXLAN. Un servicio basado en VLAN asigna un único VNI a una instancia de EVPN y mantiene una tabla MAC por cada VNI; es sencillo, pero cada VLAN necesita su propia instancia. Un paquete compatible con VLAN asigna varios VNI a una única instancia de EVPN, al tiempo que mantiene una tabla de puente independiente por cada VNI, lo que reduce la sobrecarga de configuración por VLAN en implementaciones de mayor envergadura.

EVPN también define cinco tipos de rutas que transportan la información del plano de control de VXLAN: Tipo 1 (autodetección de Ethernet, para sitios con múltiples conexiones), Tipo 2 (anuncios MAC/IP), Tipo 3 (rutas de multidifusión inclusivas, que establecen rutas de entrega para el tráfico de difusión, unidifusión desconocida y multidifusión), Tipo 4 (rutas de segmento Ethernet, utilizadas para elegir un reenviador designado en entornos con múltiples conexiones) y Tipo 5 (rutas de prefijo IP, que desacoplan la accesibilidad IP de los anuncios MAC/IP). El tráfico de difusión, unidifusión desconocida y multidifusión (BUM) se gestiona mediante replicación de entrada en lugar de multidifusión subyacente.

VXLAN y Versa

Versa Los dispositivos del sistema operativo (VOS) ejecutan EVPN VXLAN para SD-WAN, creando superestructuras de capa 2 entre los dispositivos perimetrales de los clientes a través de la infraestructura de capa 3 de la WAN: se configura un conmutador virtual (MAC-VRF) con un dominio de puente asignado a un VNI, se habilita EVPN con encapsulación VXLAN y los pares MP-BGP entre los VTEP distribuyen la accesibilidad MAC e IP. El mismo mecanismo subyace a EVPN VXLAN para ZT-LAN, donde los VTEP se ubican en dispositivos «leaf» y «spine» dentro de una estructura LAN de confianza cero, en lugar de en dispositivos perimetrales conectados a la WAN.

En la red, la superposición de Versautiliza el puerto UDP 4790 para la comunicación VXLAN entre los dispositivos de sucursal, concentrador y controlador —en lugar del valor predeterminado de la IANA, que es el 4789—, por lo que las reglas del cortafuegos a lo largo de la ruta deben permitir el puerto UDP 4790 para que la superposición se active. VXLAN también está presente en las estructuras de conmutadores de campus: las plantillas de flujo de trabajo de SD-LAN permiten al administrador habilitar VXLAN por puerto de conmutador, asignar una dirección IP VTEP y configurar un conmutador virtual VXLAN y un VRF siempre que exista al menos un puerto de capa 3. En las tres rutas, VOS admite los tipos de servicio EVPN de paquete basados en VLAN y compatibles con VLAN, así como las rutas EVPN de tipo 1 a 5; la compatibilidad con rutas de tipo 5 se añadió en la versión 22.1.1, y el conjunto más amplio de funciones está disponible desde la versión 21.2.1.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre VXLAN y una VLAN?

Una VLAN etiqueta las tramas con un identificador de 12 bits, lo que limita una red a 4.094 segmentos y, por lo general, se mantiene dentro de un único dominio de capa 2. VXLAN encapsula las tramas con un VNI de 24 bits y las enruta a través de la capa 3, lo que permite admitir más de 16 millones de segmentos y que un segmento abarque redes enrutadas y centros de datos.

¿Qué es un punto final de túnel VXLAN (VTEP)?

Un VTEP es el dispositivo que encapsula y descapsula el tráfico VXLAN: añade las cabeceras VXLAN, UDP y IP externas a la salida, y las elimina a la entrada. Un VTEP puede ser un conmutador o un enrutador físico, o bien uno virtual que se ejecute en un hipervisor.

¿Cómo funciona EVPN con VXLAN?

EVPN es el plano de control que se combina con mayor frecuencia con el plano de datos de VXLAN. Utiliza BGP multiprotocolo para anunciar la accesibilidad MAC e IP entre los VTEP antes de que fluya el tráfico, de modo que los hosts remotos se conocen de antemano en lugar de descubrirse mediante el método «flood-and-learn», y define tipos de ruta para el multihoming, la entrega de BUM y el anuncio de prefijos IP.

¿Qué es el tráfico BUM en una red VXLAN?

BUM son las siglas de «trafico de difusión, unicast desconocido y multicast»: tramas que no pueden reenviarse a un único destino conocido. Las implementaciones de VXLAN suelen gestionar el tráfico BUM mediante la replicación de entrada, en la que el VTEP de entrada envía una copia a todos los demás VTEP del segmento.

¿Qué puerto UDP utiliza VXLAN?

El puerto de destino VXLAN asignado por la IANA es el UDP 4789, pero las implementaciones pueden utilizar otros valores, y de hecho lo hacen: la superposición SD-WAN de Versatransmite VXLAN entre los dispositivos de sucursal, concentrador y controlador a través del UDP 4790. Al crear reglas de cortafuegos para una implementación de Versa , permita el puerto UDP 4790 para la red superpuesta; el puerto 4789 aparece en entornos de Versa únicamente para usos no relacionados, como las redes superpuestas de Docker entre nodos del clúster Director.

Más información sobre VXLAN

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