EVPN简介
什么是EVPN？EVPN（Ethernet Virtual Private Network，以太网虚拟专用网络）是一种满足全业务需求的NVO (Network Virtualization Overlay) 解决方案，具有部署简单、扩展性强等优点。在控制平面，EVPN采用MP-BGP协议通告二层或三层可达性信息，通过生成的MAC地址表项和路由表项进行二/三层报文转发，以实现为用户提供L2VPN和L3VPN服务。在数据平面，EVPN支持VXLAN、SRv6或MPLS等多种报文转发方式，增加了网络部署的灵活性。为什么需要EVPN？传统L2VPN技术在数据中心网络中面临的问题随着数据中心业务日益增加，用户需求不断提高，数据中心的规模和功能日趋复杂，管理难度也越来越高。出于灾备、企业分支机构的多地部署、提升资源利用率等方面的考虑，企业可能在不同的物理站点部署自己的数据中心网络。于是，如何将这些数据中心站点互联起来、降低数据中心的管理成本、灵活扩充数据中心业务等成为企业数据中心亟待解决的问题。传统的用于数据中心站点互联的L2VPN技术主要为VPLS（Virtual Private LAN Service，虚拟专用局域网服务）。VPLS的局限性在于：站点间必须是MPLS网络。MPLS的配置较为复杂，维护工作量较大。扩容困难。在VPLS网络中，为了避免环路，PE之间需要建立全连接。每次扩容新增站点时都需要在已有的所有站点PE上新增配置，以便与新增站点的PE建立连接。控制平面通过数据帧泛洪来建立MAC地址表项，效率较低，并浪费网络带宽资源。站点多归属接入（站点同时接入多个PE设备）时，多归属接入的多条链路中，仅有一条链路可以用来转发流量，无法在多条链路间进行负载分担，造成链路资源浪费。
由于VPLS存在上述局限性，使得VPLS无法满足大规模数据中心网络的业务需求。
{:6_267:} 本帖最后由 白开心 于 2024-5-27 14:26 编辑
EVPN如何满足数据中心网络的需求如图所示，EVPN将控制平面与数据平面分离。控制平面负责发布路由信息，数据平面负责转发报文，分工明确，易于管理。控制平面：采用MP-BGP协议通告可达性信息，以建立报文转发通道（VXLAN隧道或PW），并学习MAC地址表项和IP路由表项。数据平面：根据学习到的MAC地址表项或IP路由表项，通过控制平面建立的通道转发报文。数据平面支持多种报文封装技术，包括VXLAN、SRv6和MPLS等。图1 EVPN协议框架https://wiki.h3c.com/cn/images/TextImg/%E8%AF%8D%E6%9D%A1%E6%AD%A3%E6%96%87_EVPN.files/x_Img_x_png_0.png
EVPN由RFC 7432（BGP MPLS-Based Ethernet VPN）定义。最初，EVPN的定位是用来替代VPLS的下一代L2VPN。灵活的MP-BGP控制平面、多样的数据平面，使得EVPN完美地解决了VPLS技术的问题：数据平面支持VXLAN、SRv6和MPLS等报文封装方式，使得EVPN可以基于IPv4网络、IPv6网络、MPLS网络部署，增加了网络部署的灵活性。通过部署路由反射器，可以避免设备全连接，降低网络部署和扩容的难度。同时，EVPN通过MP-BGP协议自动发现远端设备、自动与远端设备建立报文转发通道，无需用户手工配置，进一步降低了网络部署难度。通过MP-BGP协议通告MAC地址信息，将站点网络间的MAC地址学习从数据平面转移到控制平面，使设备可以像管理路由一样灵活地管理MAC地址，减少了网络中的泛洪流量，节约网络带宽。站点多归属接入时，EVPN支持多种冗余备份模式：多活模式：多归属接入的多条链路都可以转发流量，流量在链路间进行负载分担，以提高链路利用率。单活模式：多归属接入的多条链路中只有一条用来转发流量，不同链路间主备备份，以提高流量转发的可靠性。除此之外，EVPN还可以通过MP-BGP协议通告三层可达性信息，为用户提供L3VPN业务。L2VPN和L3VPN业务同时通过EVPN来承载，统一了L2VPN和L3VPN的控制信令协议。配置简单、易于扩容、部署灵活、节约带宽等特点，使得EVPN可以很好地满足大规模数据中心网络的需求，并广泛应用于数据中心网络。随着EVPN技术的不断发展和推进，EVPN在园区接入网络、广域网、运营商网络中也具有一定的应用。
本帖最后由 白开心 于 2024-5-28 09:06 编辑
EVPN与VPLS的对比
EVPN支持哪些组网方式？根据数据平面封装方式的不同，EVPN支持如下几种组网方式：
EVPN VXLAN：数据平面采用VXLAN封装。EVPN VXLAN网络的边缘设备称为VTEP（VXLAN Tunnel End Point，VXLAN隧道端点），EVPN的相关处理均在VTEP上完成。EVPN VXLAN通过在VTEP间建立VXLAN隧道，透明传输二层数据报文，实现不同站点间的二层互联。通过在EVPN VXLAN网络中部署EVPN网关，可以实现为同一租户的不同子网提供三层互联，并为其提供与外部网络的三层互联。图2 EVPN VXLAN网络示意图https://wiki.h3c.com/cn/images/TextImg/%E8%AF%8D%E6%9D%A1%E6%AD%A3%E6%96%87_EVPN.files/x_Img_x_png_1.png
EVPN VPLS：数据平面采用MPLS封装，用来实现用户站点网络的多点间二层互通。EVPN VPLS组网中，服务提供商网络侧设备PE间通过MP-BGP协议建立EVPN PW、学习MAC地址表项，并通过查找MAC地址表转发报文，以实现多点间的二层互通。图3 EVPN VPLS网络示意图https://wiki.h3c.com/cn/images/TextImg/%E8%AF%8D%E6%9D%A1%E6%AD%A3%E6%96%87_EVPN.files/x_Img_x_png_2.png
EVPN VPWS：数据平面采用MPLS封装，用来实现用户站点网络的点到点二层互通。EVPN VPWS组网中，用户网络侧设备CE通过AC（Attachment Circuit，接入电路）接入服务提供商网络侧设备PE，PE间通过MP-BGP协议建立EVPN PW，在PE上将AC与EVPN PW关联，即可沿着本端CE—>本端AC—>本端PE—>EVPN PW—>远端PE—>远端AC—>远端CE的路径实现点到点二层互通。图4 EVPN VPWS网络示意图https://wiki.h3c.com/cn/images/TextImg/%E8%AF%8D%E6%9D%A1%E6%AD%A3%E6%96%87_EVPN.files/x_Img_x_png_3.png
EVPN VPLS over SRv6：数据平面采用SRv6封装，用来实现用户站点网络的多点间二层互通。EVPN VPLS over SRv6与EVPN VPLS类似，不同之处在于EVPN VPLS over SRv6组网中，PE之间建立的虚拟连接为SRv6隧道。
EVPN VPWS over SRv6：数据平面采用SRv6封装，用来实现用户站点网络的点到点二层互通。EVPN VPWS over SRv6与EVPN VPWS类似，不同之处在于EVPN VPWS over SRv6组网中，PE之间建立的虚拟连接为SRv6隧道。
EVPN如何工作？下文以MPLS封装方式的EVPN VPLS为例说明EVPN的工作过程。
网络架构如图5所示，EVPN VPLS网络主要包括如下几个组成部分：
CE（Customer Edge，用户网络边缘）：直接与服务提供商网络相连的用户网络侧设备。
PE（Provider Edge，服务提供商网络边缘）：与CE相连的服务提供商网络侧设备。PE主要负责EVPN VPLS业务的接入，完成报文从用户网络到核心网、从核心网到用户网络的映射与转发。
AC（Attachment Circuit，接入电路）：PE上，连接CE的物理电路或虚拟电路，仅PE设备可以感知到AC的存在。
EVPN PW（Pseudowire，伪线）：两个PE之间的虚拟双向连接。
ES（Ethernet Segment，以太网段）：CE连接到PE的链路，通过ESI（Ethernet Segment Identifier，以太网段标识符）唯一标识。为了支持多归属接入，EVPN引入了ES的概念。当一个站点通过多条链路接入到EVPN网络时，这些链路构成一个ES，具有相同的ESI。PE通过MP-BGP协议通告ES信息，以便在多归属链路上实现主备备份或负载分担。
VSI（Virtual Switch Instance，虚拟交换实例）：PE上提供二层交换服务的虚拟实例，可以理解为PE上的一台虚拟交换机，每个VSI为一个EVPN VPLS网络提供二层转发服务。图5 EVPN VPLS网络架构图https://wiki.h3c.com/cn/images/TextImg/%E8%AF%8D%E6%9D%A1%E6%AD%A3%E6%96%87_EVPN.files/x_Img_x_png_5.png
EVPN工作机制综述在EVPN网络中，若要实现站点网络间的二层互通、并实现不同VSI的流量隔离，则需要解决如下问题：
PE从站点网络和核心网接收到报文后，能够识别报文所属的VSI。
PE能够学习用户的MAC地址表项，并为不同VSI维护独立的MAC地址表项。
在PE之间建立报文转发通道（EVPN VPLS组网中为EVPN PW），以便站点网络的用户报文在核心网中透明传递。
PE接收到报文后，判断报文所属的VSI，在该VSI内查找MAC地址表项，并根据表项查找结果转发报文。控制平面上，EVPN扩展了MP-BGP协议，通过BGP EVPN路由发布可达性信息，以建立报文转发通道、学习MAC地址表项。由此可见，BGP EVPN路由是EVPN协议的重要组成部分。下文中，将首先介绍BGP EVPN路由，其次介绍PE识别报文所属VSI的方法，然后介绍控制平面通过BGP EVPN路由建立报文转发通道、学习MAC地址表项的过程，以及数据平面在站点网络之间转发报文的过程。EVPN还定义一些工作机制，以更好地支持站点多归属接入，本节的最后将介绍EVPN站点多归属的工作机制。
BGP EVPN路由为了支持EVPN，MP-BGP在L2VPN地址族下定义了新的子地址族——EVPN地址族，并为该地址族定义了EVPN NLRI（Network Layer Reachability Information，网络层可达性信息），即BGP EVPN路由。EVPN子地址族使用的地址族编号为：AFI=25，SAFI=70。BGP EVPN路由主要包括：
Ethernet Auto-discovery Route：以太网自动发现路由，用来在站点多归属组网中通告ES信息。
MAC/IP Advertisement Route：MAC/IP发布路由，用来通告MAC地址和主机路由信息（即ARP信息和ND信息）。
Inclusive Multicast Ethernet Tag Route：包含性组播以太网标签路由，又称为IMET路由，用来通告PE信息，以便自动发现远端PE，并自动在本地PE和远端PE之间建立EVPN PW。
Ethernet Segment Route：以太网段路由，用来通告ES及其连接的PE信息，以便通过同一ES连接相同的PE之间彼此互相发现，并从中选举出负责转发泛洪流量的DF（Designated Forwarder，指定转发者）。
IP Prefix advertisement route：IP前缀路由，以IP前缀的形式通告BGP IPv4单播路由或BGP IPv6单播路由，通常用来实现EVPN网络与外部网络的三层互通。目前，仅EVPN VXLAN网络支持该路由。
识别报文所属的VSI本地站点内接收到报文的识别PE将连接本地站点的三层接口或以太网服务实例（Service Instance）与VSI关联。PE从三层接口或以太网服务实例接收到报文后，查找与其关联的VSI，该VSI即为该报文所属的VSI。如图6所示，VM 1属于VLAN 2，在PE上配置以太网服务实例1匹配VLAN 2的报文，将以太网服务实例1与VSI A绑定，则PE接收到VM 1发送的报文后，可以判定该报文属于VSI A。图6 报文所属VSI的识别https://wiki.h3c.com/cn/images/TextImg/%E8%AF%8D%E6%9D%A1%E6%AD%A3%E6%96%87_EVPN.files/x_Img_x_png_6.png
EVPN PW接收报文的识别EVPN在PE间建立报文转发通道（即EVPN PW）时，会为EVPN PW分配用以标识VSI实例的MPLS标签。从EVPN PW上接收到的报文，PE根据报文中携带的MPLS标签可以判断该报文所属的VSI。
{:6_267:} 控制平面建立EVPN PW和学习MAC地址如图7所示，PE之间通过BGP EVPN路由自动建立EVPN PW的过程为：(1) PE为每个VSI实例分配两个MPLS标签（即PW标签），分别用于转发已知单播报文和BUM（Broadcast/Unknown unicast/Unknown Multicast，广播/未知单播/未知组播）报文。(2) 本端PE通过MAC/IP发布路由将转发已知单播报文的MPLS标签通告给远端PE；通过IMET路由将转发已知单播报文和BUM报文的MPLS标签（即IMET MPLS label）通告给远端PE。该路由中携带VPN Target属性。(3) 远端PE接收到MAC/IP发布路由或IMET路由后，将路由中的VPN Target属性与本地的Import Target进行匹配，如果一致则根据路由中携带的PE地址、MPLS标签等信息建立一条单向的虚拟连接。(4) 当两端的PE间建立了两条方向相反的单向虚拟连接，则EVPN PW建立完成。图7 建立EVPN PW和学习MAC地址过程示意图https://wiki.h3c.com/cn/images/TextImg/%E8%AF%8D%E6%9D%A1%E6%AD%A3%E6%96%87_EVPN.files/x_Img_x_png_7.png
PE上MAC地址学习分为两部分：
本地MAC地址学习：PE接收到本地CE发送的报文后，判断该报文所属的VSI，并将报文中的源MAC地址（本地CE的MAC地址）添加到该VSI的MAC地址表中，该MAC地址的出接口为接收到报文的AC。
远端MAC地址学习：PE通过MAC/IP发布路由将本地学习的MAC地址通告给远端PE。远端PE接收到该信息后，将MAC添加到对应的VSI的MAC地址表中，该MAC地址的出接口为两个PE之间的EVPN PW。
数据平面转发报文PE从AC接收到单播报文后，若在报文所属VSI的MAC地址表内可以查找到报文目的MAC匹配的MAC地址表项（如CE 1访问CE 3），则该报文为已知单播报文；否则，该报文为未知单播报文。已知单播报文、BUM（Broadcast/Unknown unicast/Unknown Multicast，广播/未知单播/未知组播）报文的转发方式有所不同。已知单播报文的转发过程为：(1) 本端PE在报文所属VSI的MAC地址表内查找到匹配的MAC地址表项后：如果表项的出接口为EVPN PW，则为报文封装MPLS标签，通过EVPN PW将封装MPLS标签后的报文转发给远端PE。如果表项的出接口为连接本地CE的AC，直接通过该AC将报文转发给本地CE。(2) 远端PE从EVPN PW接收到封装MPLS标签后的报文后，将其解封装，恢复为原始报文，然后在报文所属的VSI内查找MAC地址表，通过表项的出接口将报文转发给本地站点。BUM报文的转发过程为：(1) 本端PE从AC接收到BUM报文后，在报文所属的VSI内泛洪该报文，即将其发送给除接收AC外的所有其它AC，并查找该VSI内所有用于转发BUM流量的IMET MPLS label，为报文分别封装这些IMET MPLS label标签后，将该报文泛洪给所有远端PE。(2) 远端PE从EVPN PW接收到封装IMET MPLS label的报文后，将其解封装，恢复为原始报文，然后将其发送给该EVPN PW所属VSI内的所有AC。图8 报文转发过程示意图https://wiki.h3c.com/cn/images/TextImg/%E8%AF%8D%E6%9D%A1%E6%AD%A3%E6%96%87_EVPN.files/x_Img_x_png_8.png
多归属（EVPN multihoming）多归属简介EVPN多归属是指一个站点通过不同的以太网链路接入EVPN网络中的多台PE，接入的多台PE组成冗余备份组，该站点的流量在多台PE间进行负载分担。利用多归属技术可以避免PE单点故障造成EVPN网络通信中断，从而提高EVPN网络的可靠性。EVPN多归属的网络模型如图9所示，其中：
站点CE 1接入的多台PE组成冗余备份组。
接入冗余备份组中不同PE的一组链路，组成一个ES，它们具有相同的ESI。
通过ES接入冗余备份组的站点，称为多归属站点。图9 EVPN多归属组网https://wiki.h3c.com/cn/images/TextImg/%E8%AF%8D%E6%9D%A1%E6%AD%A3%E6%96%87_EVPN.files/x_Img_x_png_9.png
EVPN多归属支持如下两种冗余备份模式：
多活模式：用来实现负载分担。该模式下，冗余备份组中的多台PE均可以转发流量，CE之间存在多条可达链路，形成负载分担。
单活模式：用来实现主备备份。该模式下，冗余备份组中仅有一台PE转发流量，该PE故障后，流量可以切换到冗余备份组中的另一台PE上，使得流量转发不中断。多归属引入的问题站点多归属接入引入了如下问题：
冗余备份组中的PE如何互相发现，即PE如何发现哪些PE和它连接着同一个ES？
在多活模式下，冗余备份组中的多台PE均可以转发BUM流量，如何避免站点同时收到多份BUM流量？
在单活模式下，如何确定冗余备份组中的哪台PE负责转发流量？
站点多归属接入PE时，在网络拓扑中引入了环路，如何避免流量转发环路？下文将逐一讲解EVPN针对上述问题的解决方法。ES路由，实现冗余备份组中的PE互相发现冗余备份组中的PE通过以太网段路由（ES路由）实现互相发现，其过程为：(1) 冗余备份组中的PE设备之间互相发送以太网段路由，该路由中携带ES的ESI值、ES连接的PE信息（如IP地址、优先级等）。(2) PE接收到以太网段路由后，如果路由中携带的ESI值与本地相同，则PE记录发送该路由的PE信息，以便生成连接到同一ES的所有PE的列表。DF选举，确定流量转发者在多活模式下，CE 1双归属接入PE 1和PE 2，当CE 2向 CE 1发送泛洪流量时，为了避免PE 1和PE 2均转发泛洪流量至CE 1而造成网络资源浪费，EVPN引入了DF选举机制。DF选举是指从冗余备份组中选举一个PE作为DF（Designated Forwarder，指定转发者），负责将泛洪流量转发到本地站点，其它PE作为BDF（Backup DF，备份DF），不会向本地CE转发泛洪流量。图10 DF选举示意图https://wiki.h3c.com/cn/images/TextImg/%E8%AF%8D%E6%9D%A1%E6%AD%A3%E6%96%87_EVPN.files/x_Img_x_png_10.png
在单活模式下，EVPN也是通过DF选举，选择出负责转发流量的PE设备（即DF设备）。水平分割，避免流量转发环路EVPN多归属中组网中可能会出现环路和报文重复接收等问题。如图11所示，多活冗余备份模式下，CE 1发送泛洪报文到BDF，BDF将报文发送给DF，若DF再次将报文泛洪到CE 1，则会形成环路。图11 EVPN多归属水平分隔示意图https://wiki.h3c.com/cn/images/TextImg/%E8%AF%8D%E6%9D%A1%E6%AD%A3%E6%96%87_EVPN.files/x_Img_x_png_11.png
EVPN多归属引入了水平分割机制来解决上述问题，即PE接收到同一冗余备份组内的其它PE发送的泛洪流量后，不再向本地具有相同ESI标识的ES转发泛洪流量，从而避免环路和报文重复接收等问题。
{:6_267:} EVPN简介 [
页:
[1]
2