VLAN vs VXLAN

VXLAN（Virtual eXtensible Local Area Network，虚拟可扩展局域网）可以说是目前最热门的网络虚拟化技术。自2014年引入以来，VXLAN已逐渐成为现代数据中心网络架构的重要组成部分。

而同样作为网络虚拟化技术之一的VLAN（Virtual Local Network，虚拟局域网）早在1998年就已经提出，可以说是网络虚拟化技术的“骨灰级元老”，长期以来得到了广泛的应用。

VLAN /VXLAN到底是什么、有什么区别、为什么有了VLAN还需要VXLAN、二者究竟在什么场景使用？让我们带着这些疑问一起看下去吧。

VLAN

交换机是一个 L2 设备，插在同一个交换机的网络设备组成了一个 L2 网络，L2 网络之间通过 MAC 地址通信，同时这个 L2 网络也是一个广播域。

同属于一个广播域的两个设备想要通信，一设备须得向网络中的所有设备发送请求信息，只有对应MAC地址的设备才是真正的接收方，但实际上却是数据帧传遍整个网络，所有设备都会收到，且直接丢弃。

| 早期以太网，来源：iximiuz.com

如此一来，将造成一系列不好的后果：网络整体带宽被占用、潜在的信息安全风险、占用CPU资源……

因此，VLAN应运而生！

| L2 Ethernet Frame，来源：iximiuz.com

VLAN 是一项把 L2 网络再做分区隔离的技术。

VLAN直接在Ethernet Frame的头部加上4个字节的VLAN ID用来标识不同的二层网络，处理起来也比较简单，在读取Ethernet数据的时候，只需要根据EtherType相应的偏移4个字节就行。

从技术上讲，VLAN 是一种用“数字”（也就是VLAN ID）标记单个 L2 网段Ethernet Frame的机制。简单来说就像是一个交换机被拆成了多个虚拟交换机，原本的一个广播域也分成了多个。

举例来看，下图的交换机在接口上设置了两个 VLAN，ID 分别是 1 和 2，两个同时也分割出了两个广播域。因为这种分割是虚拟的不是物理的，所以叫做 Virtual LAN。

| 单个网桥上的两个虚拟 LAN，来源：iximiuz.com

连接到特定单个 VLAN 的计算机和服务器只能看到属于同一 VLAN 的帧。不同ID的帧在逻辑上属于不同的网络。

| VLAN 网络基础设施，来源：codilime

VLAN的原理我们大概已经了解了，总结一下，VLAN究竟能够解决什么问题？

1、限制广播域。广播域被限制在一个局域网内，节省了带宽，提高了网络处理能力。

2、增强局域网的安全性。不同局域网内的报文在传输时是相互隔离的，即一个VLAN内的用户不能和其它VLAN内的用户直接通信，如果不同VLAN要进行通信，则需要通过路由器或三层交换机等三层设备。

3、灵活构建虚拟工作组。用局域网可以划分不同的用户到不同的工作组，同一工作组的用户也不必局限于某一固定的物理范围，网络构建和维护更方便灵活。

不过VLAN也并非没有缺点。

1、随着虚拟化技术的发展，一台物理服务器往往承载了多台虚拟机，公有云或其它大型虚拟化云数据中心动辄需容纳上万甚至更多租户，VLAN技术最多支持4000多个VLAN，逐渐无法满足需求。

2、公有云提供商的业务要求将实体网络租借给多个不同的用户，这些用户对于网络的要求有所不同，而不同用户租借的网络有很大的可能会出现IP地址、MAC地址的重叠。传统的VLAN并没有涉及这个问题，因此需要一种新的技术来保证在多个租户网络中存在地址重叠的情况下依旧能有效通信的技术。

3、虚拟化技术使得单台主机可以虚拟化出多台虚拟机同时运行，而每台虚拟机都会有其唯一的MAC地址。这样，为了保证集群中所有虚机可以正常通信，交换机必须保存每台虚机的MAC地址，这样就导致了交换机中的MAC表异常庞大，从而影响交换机的转发性能。