Die Netzwerksegmentierung spielt eine wichtige Rolle bei der Verwaltung und Sicherung moderner IT-Infrastrukturen.
Zwei beliebte Technologien für eine effektive Netzwerksegmentierung sind VXLAN und VLAN.
Lassen Sie uns eintauchen und die Merkmale von VXLAN und VLAN verstehen und wie sie Ihre Netzwerkarchitektur gestalten können.
Was ist VLAN?
VLAN steht für Virtual Local Area Network.
Es handelt sich um eine Technologie, die in Computernetzwerken verwendet wird, um ein einzelnes physisches Netzwerk in mehrere logische Netzwerke zu unterteilen.
Lassen Sie uns ein Beispiel betrachten, um das Konzept leicht zu verstehen.
Stellen Sie sich vor, Sie arbeiten in einem großen Bürogebäude mit mehreren Abteilungen: Technik, Marketing und Buchhaltung.
Jede Abteilung hat ihre eigenen Computer, Drucker und andere Netzwerkgeräte.
Das Bürogebäude verfügt jedoch nur über eine einzige physische Netzwerkinfrastruktur.
Ohne VLANs würden alle Geräte im Bürogebäude zu einer einzigen Broadcast-Domäne gehören. Das heißt, sie würden den gesamten Netzwerkverkehr empfangen. Dies könnte zu Sicherheitsbedenken und einer ineffizienten Handhabung des Netzwerkverkehrs führen.
VLANs werden eingeführt, um diese Probleme zu überwinden. Jedes VLAN fungiert als separate Broadcast-Domäne, die eine bessere Netzwerkverwaltung und -leistung ermöglicht.
Nehmen wir an, Sie erstellen drei VLANs, die den verschiedenen Abteilungen entsprechen.
VLAN 1: Technik
VLAN 2: Marketing
VLAN 3: Buchhaltung
Wenn ein Computer oder ein anderes Netzwerkgerät an das Netzwerk angeschlossen wird, kann es einem dieser VLANs zugewiesen werden.
Beispiel: Alle Computer und Geräte in der Technikabteilung sind VLAN 1 zugewiesen.
Wenn ein Computer in der technischen Abteilung eine Nachricht an einen anderen Computer im selben VLAN senden möchte, bleibt die Nachricht in VLAN 1 und wird nicht an Geräte in anderen VLANs wie Marketing oder Buchhaltung weitergeleitet.
Diese Trennung stellt sicher, dass sensible Informationen nur für autorisierte Geräte innerhalb desselben VLANs zugänglich sind.
Was ist VXLAN?
VXLAN steht für Virtual Extensible LAN.
Es handelt sich dabei um eine Netzwerkvirtualisierungstechnologie, mit der Layer-2-Netzwerksegmente (Data Link Layer) über ein IP-Netzwerk erweitert werden können. Sie wurde eingeführt, um die Grenzen herkömmlicher VLANs in großen Rechenzentrumsumgebungen zu überwinden.
Es wird häufig in Rechenzentren und Cloud-Umgebungen eingesetzt, um logische Netzwerk-Overlays zu erstellen, die sich über mehrere physische Netzwerksegmente erstrecken können.
VXLAN kapselt Layer-2-Ethernet-Frames in Layer-3-UDP-Pakete ein, so dass sie über ein IP-Netzwerk übertragen werden können.
Wie funktioniert VXLAN?
Stellen Sie sich vor, Sie haben ein großes Rechenzentrum mit mehreren physischen Servern und virtuellen Maschinen (VMs), die auf diesen Servern laufen.
In einem herkömmlichen VLAN-basierten Netzwerk würde jede VM einem bestimmten VLAN zugewiesen werden. Und die Kommunikation zwischen VMs in verschiedenen VLANs würde Routing auf Layer 3 erfordern.
Dieser Ansatz kann komplex werden und aufgrund der begrenzten Anzahl verfügbarer VLAN-IDs unter Skalierbarkeitsproblemen leiden.
Lassen Sie uns ein Szenario betrachten, um zu verstehen, wie dieses VXLAN funktioniert.
Es gibt 2 physische Hosts. Auf Host 1 befinden sich VM1 & VM2 und auf Host 2 VM3 & VM4.
Nehmen wir an, dass Host 1 & Host 2 Teil eines VXLAN-aktivierten Netzwerks sind und VM1 mit VM3 kommunizieren möchte.
VXLAN-Konfiguration
Host 1 und Host 2 sind als VXLAN-Tunnelendpunkte (VTEPs) konfiguriert. Das bedeutet, dass sie über die notwendigen Software- oder Hardwarekomponenten verfügen, um die VXLAN-Kapselung und -Entkapselung durchzuführen.
VXLAN Netzwerk-Kennung (VNI)
Dem virtuellen Netzwerk wird eine eindeutige VNI zugewiesen. Sagen wir, die VNI für dieses Netzwerk ist 1001.
Verkapselung
VM1, die sich auf Host 1 befindet, möchte mit VM3 kommunizieren, die sich auf Host 2 befindet.
Wenn VM1 ein Paket an VM3 sendet, wird es mit einem VXLAN-Header gekapselt.
Der VXLAN-Header enthält die Quell- und Ziel-VTEP-Adressen (IP-Adressen von Host 1 und Host 2) und die VNI (1001).
Zugrundeliegendes IP-Netzwerk
Das eingekapselte Paket wird über das zugrunde liegende IP-Netzwerk übertragen – es kann IPv4 oder IPv6 sein. Das IP-Netzwerk dient als Transportinfrastruktur für VXLAN-Pakete.
Entkapselung
Nach dem Empfang des Pakets entkapselt der VTEP auf Host 2 den VXLAN-Header, wodurch der ursprüngliche Layer-2-Ethernet-Rahmen sichtbar wird.
Zustellung an VM3
Nach der Entkapselung stellt der VTEP den Layer-2-Ethernet-Frame an VM3 auf Host 2 zu.
VM1 auf Host 1 kann mit VM3 auf Host 2 kommunizieren, als ob sie mit demselben Layer 2 Ethernet-Netzwerk verbunden wären – obwohl sie sich auf verschiedenen physischen Hosts befinden.
VXLAN ermöglicht diese Kommunikation, indem es den Layer 2-Datenverkehr über Layer 3-Netzwerke kapselt und tunnelt und so die Layer 2-Konnektivität über Netzwerkgrenzen hinweg erweitert.
Vorteile von VLAN
Broadcast-Kontrolle
Der Broadcast-Verkehr wird innerhalb jedes VLANs begrenzt, wodurch die Gesamtgröße der Broadcast-Domäne reduziert und die Auswirkungen des Datenverkehrs, der die Netzwerkleistung beeinträchtigen kann, abgeschwächt werden.
Sicherheit
Es ermöglicht die Isolierung des Netzwerks und erhöht die Sicherheit, indem verschiedene Gruppen von Benutzern oder Geräten in separate Broadcast-Domänen unterteilt werden. Diese Isolierung schränkt den Umfang potenzieller Sicherheitsverletzungen oder unbefugten Zugriffs ein, was die Netzwerksicherheit insgesamt verbessert.
Dienstgüte (QoS)
VLANs können zur Implementierung von Quality of Service-Mechanismen verwendet werden, die es Netzwerkadministratoren ermöglichen, bestimmte Arten von Datenverkehr zu priorisieren oder bestimmte Richtlinien anzuwenden.
Sie können festlegen, welche Anwendung eine hohe Bandbreite erhalten soll.
Vereinfachte Netzwerkverwaltung
Vereinfacht die Netzwerkverwaltung durch die logische Unterteilung eines großen physischen Netzwerks in kleinere virtuelle Netzwerke. Diese Segmentierung hilft bei der Organisation von Geräten und vereinfacht die Aufgaben der Netzwerkverwaltung.
Vorteile von VXLAN
Skalierbarkeit
VXLAN überwindet die Einschränkungen herkömmlicher VLANs, indem es die Erstellung von bis zu 16 Millionen virtuellen Netzwerken ermöglicht – im Vergleich zu den begrenzten 4.096 VLANs. Diese Skalierbarkeit wird durch den 24-Bit VXLAN Network Identifier (VNI) erreicht.
Netzwerk-Segmentierung
Die Lösung ermöglicht eine effiziente Netzwerksegmentierung, indem Layer 2-Ethernet-Rahmen in UDP-Pakete eingekapselt werden. Dies ermöglicht die Erstellung isolierter virtueller Netzwerke, die sich über physische Grenzen hinweg erstrecken können, z. B. in Rechenzentren oder Cloud-Umgebungen.
Mehrfache Mandantenfähigkeit
Es unterstützt das Multi-Tenancy-Modell, das es verschiedenen Organisationen ermöglicht, dieselbe physische Infrastruktur gemeinsam zu nutzen und gleichzeitig ihre eigenen isolierten virtuellen Netzwerke zu unterhalten.
Layer 2-Erweiterung über Layer 3-Netzwerke
VXLAN ermöglicht die Erweiterung der Layer 2-Konnektivität über Layer 3-Netzwerke.
Dies ist wichtig für den Aufbau geografisch verteilter Rechenzentren und ermöglicht die Mobilität virtueller Maschinen über verschiedene Standorte hinweg, ohne dass komplexe Layer 2-Erweiterungstechnologien wie Virtual Private LAN Service (VPLS) erforderlich sind.
Vergleichstabelle
Und hier ist eine Vergleichstabelle zwischen VXLAN und VLAN.
| Merkmale | VXLAN | VLAN |
| Verkapselung | Verwendet UDP für die Paketkapselung und den Transport | Keine Verkapselung – verlässt sich auf 802.1Q Tagging |
| Skalierbarkeit | Unterstützt bis zu 16 Millionen virtuelle Netzwerke | Begrenzt auf 4.096 VLANs |
| Netzwerk-Isolierung | Ermöglicht isolierte Layer 2-Netzwerke über Layer 3-Grenzen hinweg | Bietet Isolierung innerhalb eines Layer 2-Netzwerks |
| Handhabung von Broadcast-Verkehr | Verwendet Multicast- oder Unicast-basierte Replikation zur Optimierung des Broadcast-Datenverkehrs | Broadcast-Verkehr wird an alle Ports innerhalb des VLANs weitergeleitet |
| Überspannen mehrerer Standorte | Ermöglicht die Erweiterung von Layer 2-Netzwerken über geografisch verstreute Standorte hinweg | Begrenzt auf eine einzige Broadcast-Domäne |
| Verwaltung | Erfordert ein VXLAN-Gateway für die Verbindung von virtuellen und physischen Netzwerken | Kann über VLAN-fähige Switches verwaltet werden |
Die ordnungsgemäße Implementierung von VXLAN erfordert VXLAN-fähige Geräte, die die erforderlichen Protokolle und Verkapselungstechniken unterstützen.
Mit Hilfe dieser Geräte können VXLAN-Netzwerke erstellt und verwaltet werden.
Andererseits sind VLANs in den aktuellen Netzwerkinfrastrukturen weiter verbreitet und einfach zu implementieren, da die meisten Netzwerkgeräte sie unterstützen, ohne dass zusätzliche Hardware oder spezielle Unterstützung erforderlich ist.
Anwendungsfälle von VLAN
Server-Virtualisierung
VLANs ermöglichen ein effizientes Netzwerkmanagement, indem sie in virtualisierten Umgebungen eine Isolierung zwischen virtuellen Maschinen ermöglichen, die sich auf demselben physischen Server befinden.
Rechenzentren
Wird in Serverfarmen und Rechenzentren verwendet, um eine große Anzahl von Servern zu verwalten. Es ermöglicht Administratoren, Server auf der Grundlage ihrer Rolle oder Anwendung zu gruppieren.
Gast-Netzwerke
Sie schaffen separate Gastnetzwerke in Umgebungen wie Hotels oder Unternehmensniederlassungen, die Besuchern Internetzugang bieten können, während sie vom internen Netzwerk des Unternehmens isoliert bleiben.
Virtuelle private Netzwerke
VLANs werden in Verbindung mit VPNs eingesetzt, um sichere Verbindungen zwischen geografisch verstreuten Standorten zu schaffen. Unternehmen können ihr privates Netzwerk über mehrere Standorte hinweg ausdehnen und dabei die logische Trennung beibehalten.
Testen und Entwickeln
Bieten Sie eine isolierte Umgebung für Test- und Entwicklungszwecke. Entwickler können VLANs für das Testen neuer Anwendungen oder Dienste erstellen, ohne das Produktionsnetzwerk zu beeinträchtigen.
Anwendungsfälle von VXLAN
Verbindung von Rechenzentren
VXLAN wird verwendet, um mehrere Rechenzentren über ein WAN miteinander zu verbinden. Es erweitert die Layer 2-Konnektivität zwischen Rechenzentren, so dass virtuelle Maschinen und Arbeitslasten unter Beibehaltung ihrer Netzwerkkonfiguration zwischen Standorten migriert werden können.
Cloud-Infrastruktur
Sie wird häufig in Cloud-Umgebungen eingesetzt, um Netzwerkvirtualisierung für Cloud-basierte Dienste und Anwendungen bereitzustellen. Es ermöglicht eine effiziente Verteilung von Arbeitslasten über die Cloud-Infrastruktur.
Overlay-Netzwerke
VXLAN dient als Grundlage für Overlay-Netzwerke, die es Netzwerkingenieuren ermöglichen, Ressourcen dynamisch zuzuweisen und sich an veränderte Arbeitslastanforderungen anzupassen.
Wiederherstellung im Katastrophenfall
Wird in Disaster Recovery-Szenarien verwendet, um Netzwerkkonnektivität und Failover (Backup-Betriebsmodus) zwischen primären und sekundären Rechenzentren bereitzustellen.
Autor: Note✍️
Die Wahl zwischen VXLAN und VLAN hängt von den spezifischen Anforderungen Ihrer Netzwerkinfrastruktur ab. Beide Technologien haben ihre Vorteile und Überlegungen, die berücksichtigt werden sollten.
Wenn Sie eine skalierbare Lösung benötigen, die eine große Anzahl virtueller Maschinen oder Netzwerksegmente verarbeiten kann, ist VXLAN die empfohlene Wahl. Es bietet einen größeren Adressraum und ermöglicht eine einfachere Workload-Mobilität.
Wenn Ihr Netzwerk einen kleineren Umfang und einfachere Anforderungen hat – dann kann VLAN die beste Option sein. VLANs sind gut etabliert und werden von den meisten Netzwerkgeräten unterstützt. Sie sind einfach zu konfigurieren und zu verwalten.
Ich hoffe, Sie haben in diesem Artikel den Unterschied zwischen VXLAN und VLAN kennengelernt. Vielleicht interessieren Sie sich auch für die Netzwerkzugriffskontrolle und wie Sie diese implementieren.