Tweet
BGP EVPN Route Type 2 – "Danh bạ" MAC/IP của toàn bộ Fabric
Nếu VXLAN là công nghệ tạo ra đường hầm (Tunnel) để mở rộng mạng Layer 2 trên hạ tầng Layer 3, thì EVPN chính là "bộ não" giúp mọi VTEP trong Fabric biết được địa chỉ MAC và IP của các endpoint đang nằm ở đâu.
Trong số các Route Type của EVPN, Route Type 2 (MAC/IP Advertisement Route) được xem là loại route quan trọng nhất. Hầu như mọi gói tin giữa các máy chủ trong VXLAN EVPN đều phụ thuộc vào Route Type này.
EVPN sử dụng MP-BGP làm Control Plane
Khác với VXLAN Flood-and-Learn truyền thống, Cisco EVPN sử dụng Multiprotocol BGP (MP-BGP) làm giao thức điều khiển (Control Plane).
Điều này có nghĩa là thay vì học địa chỉ MAC thông qua cơ chế flooding như Ethernet thông thường, các VTEP sẽ quảng bá thông tin endpoint bằng BGP.
Hình minh họa cho thấy toàn bộ các Leaf switch kết nối thông qua mạng IP Underlay, còn phía trên là một lớp MP-BGP EVPN Overlay chịu trách nhiệm trao đổi thông tin endpoint.
Nhờ vậy, Fabric không còn phụ thuộc vào cơ chế học MAC bằng Broadcast, Unknown Unicast và Multicast (BUM) như các mạng Layer 2 truyền thống.
EVPN NLRI được định nghĩa trong RFC 7432
RFC 7432 giới thiệu một loại Network Layer Reachability Information (NLRI) hoàn toàn mới dành riêng cho EVPN.
Khác với BGP IP Routing thông thường chỉ quảng bá tiền tố IP, EVPN có thể quảng bá:
Mỗi bản tin EVPN đều chứa một trường Route Type, cho biết phần dữ liệu phía sau được mã hóa theo định dạng nào.
Có thể xem Route Type như "kiểu hồ sơ" mà BGP đang gửi đi.
Các Route Type trong RFC 7432
RFC 7432 ban đầu định nghĩa bốn Route Type cơ bản. Route Type 1 – Ethernet Auto-Discovery (A-D)
Được sử dụng để khám phá Ethernet Segment.
Loại route này đặc biệt quan trọng trong các môi trường Multihoming, nơi một máy chủ hoặc switch được kết nối đồng thời tới nhiều Leaf thông qua EVPN.
Route Type 1 giúp các VTEP nhận biết các thành viên cùng thuộc một Ethernet Segment và hỗ trợ cơ chế bầu chọn Designated Forwarder (DF), đồng thời góp phần ngăn chặn vòng lặp.
Route Type 2 – MAC/IP Advertisement Route
Đây là Route Type được sử dụng nhiều nhất trong EVPN.
Nó quảng bá:
Khi một máy chủ xuất hiện trong Fabric, Leaf switch học được địa chỉ MAC và IP của máy chủ đó từ giao diện cục bộ.
Ngay sau đó, Leaf tạo một Type 2 Route và quảng bá thông tin này đến tất cả các VTEP khác thông qua MP-BGP.
Nhờ vậy, toàn bộ Fabric đều biết chính xác:
Không cần phát Broadcast để dò tìm vị trí của endpoint.
Có thể hình dung Route Type 2 giống như một cuốn danh bạ phân tán của toàn bộ Fabric, trong đó mỗi VTEP liên tục cập nhật thông tin về các endpoint mà mình đang quản lý.
Ví dụ hoạt động của Route Type 2
Giả sử một máy chủ mới được kết nối vào Leaf 1.
Máy chủ có:
Leaf 1 học được thông tin này từ giao diện truy cập.
Thay vì đợi các Leaf khác hỏi bằng ARP hoặc Unknown Unicast, Leaf 1 chủ động gửi một Type 2 Route thông qua MP-BGP.
Các Leaf còn lại sẽ lưu thông tin vào cơ sở dữ liệu EVPN của mình.
Khi một máy chủ ở Leaf khác cần gửi dữ liệu đến 10.10.10.15, Leaf đã biết ngay VTEP đích, thực hiện đóng gói VXLAN và gửi trực tiếp đến đúng nơi chứa endpoint mà không cần flooding.
Đây chính là nền tảng của cơ chế Control Plane Learning, giúp EVPN mở rộng tốt hơn nhiều so với VXLAN Flood-and-Learn.
Route Type 3 – Inclusive Multicast Route
Route Type 3 được sử dụng để xây dựng cây phân phối BUM (Broadcast, Unknown Unicast và Multicast).
Trong các triển khai sử dụng Multicast làm Underlay, Route Type 3 giúp các VTEP biết cần tham gia vào nhóm Multicast nào để truyền và nhận lưu lượng BUM.
Route Type 4 – Ethernet Segment Route
Route Type 4 cũng phục vụ môi trường Multihoming.
Nó quảng bá thông tin về Ethernet Segment Identifier (ESI), cho phép các VTEP phát hiện nhiều đường kết nối đến cùng một thiết bị và thực hiện cơ chế dự phòng mà vẫn tránh được vòng lặp.
Route Type 5 – IP Prefix Route
Sau RFC 7432, cộng đồng tiếp tục mở rộng EVPN bằng cách bổ sung Route Type 5, ban đầu được mô tả trong bản thảo draft-ietf-bess-evpn-prefix-advertisement và hiện đã được chuẩn hóa trong RFC 9136.
Khác với Route Type 2 chỉ quảng bá địa chỉ MAC/IP của endpoint, Route Type 5 quảng bá trực tiếp các tiền tố IP (IP Prefix).
Điều này đặc biệt hữu ích trong các môi trường:
Nhờ Route Type 5, EVPN không chỉ đóng vai trò là một giải pháp mở rộng Layer 2 mà còn có thể đảm nhiệm chức năng định tuyến Layer 3 giữa các VRF và giữa nhiều Fabric.
RFC 9251 mở rộng EVPN cho Multicast
Để đáp ứng các ứng dụng Multicast quy mô lớn, RFC 9251 bổ sung thêm ba Route Type mới:
Các Route Type này cho phép đồng bộ trạng thái IGMP giữa các VTEP, giúp tối ưu hóa việc phân phối lưu lượng Multicast và giảm lượng BUM không cần thiết trong Fabric.
Tại sao Route Type 2 lại quan trọng nhất?
Nếu ví Underlay là hệ thống đường cao tốc và VXLAN là các đường hầm vận chuyển, thì Route Type 2 chính là hệ thống GPS chỉ đường.
Nó giúp mọi VTEP luôn biết chính xác endpoint đang ở đâu, nhờ đó gói tin được gửi thẳng đến đích mà không cần flooding hay học MAC theo cách truyền thống. Kết quả là Fabric hoạt động hiệu quả hơn, hội tụ nhanh hơn và mở rộng tốt hơn rất nhiều.
Đó cũng là lý do Route Type 2 – MAC/IP Advertisement Route được xem là "trái tim" của kiến trúc BGP EVPN, là nền tảng để VXLAN EVPN trở thành giải pháp Overlay được triển khai rộng rãi trong các Data Center hiện đại.
Nếu VXLAN là công nghệ tạo ra đường hầm (Tunnel) để mở rộng mạng Layer 2 trên hạ tầng Layer 3, thì EVPN chính là "bộ não" giúp mọi VTEP trong Fabric biết được địa chỉ MAC và IP của các endpoint đang nằm ở đâu.
Trong số các Route Type của EVPN, Route Type 2 (MAC/IP Advertisement Route) được xem là loại route quan trọng nhất. Hầu như mọi gói tin giữa các máy chủ trong VXLAN EVPN đều phụ thuộc vào Route Type này.
EVPN sử dụng MP-BGP làm Control Plane
Khác với VXLAN Flood-and-Learn truyền thống, Cisco EVPN sử dụng Multiprotocol BGP (MP-BGP) làm giao thức điều khiển (Control Plane).
Điều này có nghĩa là thay vì học địa chỉ MAC thông qua cơ chế flooding như Ethernet thông thường, các VTEP sẽ quảng bá thông tin endpoint bằng BGP.
Hình minh họa cho thấy toàn bộ các Leaf switch kết nối thông qua mạng IP Underlay, còn phía trên là một lớp MP-BGP EVPN Overlay chịu trách nhiệm trao đổi thông tin endpoint.
Nhờ vậy, Fabric không còn phụ thuộc vào cơ chế học MAC bằng Broadcast, Unknown Unicast và Multicast (BUM) như các mạng Layer 2 truyền thống.
EVPN NLRI được định nghĩa trong RFC 7432
RFC 7432 giới thiệu một loại Network Layer Reachability Information (NLRI) hoàn toàn mới dành riêng cho EVPN.
Khác với BGP IP Routing thông thường chỉ quảng bá tiền tố IP, EVPN có thể quảng bá:
- Địa chỉ MAC
- Địa chỉ IP
- Ethernet Segment
- Multicast Information
- IP Prefix
Mỗi bản tin EVPN đều chứa một trường Route Type, cho biết phần dữ liệu phía sau được mã hóa theo định dạng nào.
Có thể xem Route Type như "kiểu hồ sơ" mà BGP đang gửi đi.
Các Route Type trong RFC 7432
RFC 7432 ban đầu định nghĩa bốn Route Type cơ bản. Route Type 1 – Ethernet Auto-Discovery (A-D)
Được sử dụng để khám phá Ethernet Segment.
Loại route này đặc biệt quan trọng trong các môi trường Multihoming, nơi một máy chủ hoặc switch được kết nối đồng thời tới nhiều Leaf thông qua EVPN.
Route Type 1 giúp các VTEP nhận biết các thành viên cùng thuộc một Ethernet Segment và hỗ trợ cơ chế bầu chọn Designated Forwarder (DF), đồng thời góp phần ngăn chặn vòng lặp.
Route Type 2 – MAC/IP Advertisement Route
Đây là Route Type được sử dụng nhiều nhất trong EVPN.
Nó quảng bá:
- Địa chỉ MAC
- Địa chỉ IP
- VNI
- Next-Hop VTEP
- Route Target
- Ethernet Tag
Khi một máy chủ xuất hiện trong Fabric, Leaf switch học được địa chỉ MAC và IP của máy chủ đó từ giao diện cục bộ.
Ngay sau đó, Leaf tạo một Type 2 Route và quảng bá thông tin này đến tất cả các VTEP khác thông qua MP-BGP.
Nhờ vậy, toàn bộ Fabric đều biết chính xác:
"Máy chủ có MAC này và IP này đang nằm phía sau VTEP nào."
Không cần phát Broadcast để dò tìm vị trí của endpoint.
Có thể hình dung Route Type 2 giống như một cuốn danh bạ phân tán của toàn bộ Fabric, trong đó mỗi VTEP liên tục cập nhật thông tin về các endpoint mà mình đang quản lý.
Ví dụ hoạt động của Route Type 2
Giả sử một máy chủ mới được kết nối vào Leaf 1.
Máy chủ có:
- MAC: 00:11:22:33:44:55
- IP: 10.10.10.15
Leaf 1 học được thông tin này từ giao diện truy cập.
Thay vì đợi các Leaf khác hỏi bằng ARP hoặc Unknown Unicast, Leaf 1 chủ động gửi một Type 2 Route thông qua MP-BGP.
Các Leaf còn lại sẽ lưu thông tin vào cơ sở dữ liệu EVPN của mình.
Khi một máy chủ ở Leaf khác cần gửi dữ liệu đến 10.10.10.15, Leaf đã biết ngay VTEP đích, thực hiện đóng gói VXLAN và gửi trực tiếp đến đúng nơi chứa endpoint mà không cần flooding.
Đây chính là nền tảng của cơ chế Control Plane Learning, giúp EVPN mở rộng tốt hơn nhiều so với VXLAN Flood-and-Learn.
Route Type 3 – Inclusive Multicast Route
Route Type 3 được sử dụng để xây dựng cây phân phối BUM (Broadcast, Unknown Unicast và Multicast).
Trong các triển khai sử dụng Multicast làm Underlay, Route Type 3 giúp các VTEP biết cần tham gia vào nhóm Multicast nào để truyền và nhận lưu lượng BUM.
Route Type 4 – Ethernet Segment Route
Route Type 4 cũng phục vụ môi trường Multihoming.
Nó quảng bá thông tin về Ethernet Segment Identifier (ESI), cho phép các VTEP phát hiện nhiều đường kết nối đến cùng một thiết bị và thực hiện cơ chế dự phòng mà vẫn tránh được vòng lặp.
Route Type 5 – IP Prefix Route
Sau RFC 7432, cộng đồng tiếp tục mở rộng EVPN bằng cách bổ sung Route Type 5, ban đầu được mô tả trong bản thảo draft-ietf-bess-evpn-prefix-advertisement và hiện đã được chuẩn hóa trong RFC 9136.
Khác với Route Type 2 chỉ quảng bá địa chỉ MAC/IP của endpoint, Route Type 5 quảng bá trực tiếp các tiền tố IP (IP Prefix).
Điều này đặc biệt hữu ích trong các môi trường:
- Inter-VRF Routing
- Data Center Interconnect (DCI)
- Multi-Site EVPN
- Kết nối EVPN với mạng IP truyền thống
Nhờ Route Type 5, EVPN không chỉ đóng vai trò là một giải pháp mở rộng Layer 2 mà còn có thể đảm nhiệm chức năng định tuyến Layer 3 giữa các VRF và giữa nhiều Fabric.
RFC 9251 mở rộng EVPN cho Multicast
Để đáp ứng các ứng dụng Multicast quy mô lớn, RFC 9251 bổ sung thêm ba Route Type mới:
- Route Type 6 – Selective Multicast Ethernet Tag Route
- Route Type 7 – IGMP Join Sync Route
- Route Type 8 – IGMP Leave Sync Route
Các Route Type này cho phép đồng bộ trạng thái IGMP giữa các VTEP, giúp tối ưu hóa việc phân phối lưu lượng Multicast và giảm lượng BUM không cần thiết trong Fabric.
Tại sao Route Type 2 lại quan trọng nhất?
Nếu ví Underlay là hệ thống đường cao tốc và VXLAN là các đường hầm vận chuyển, thì Route Type 2 chính là hệ thống GPS chỉ đường.
Nó giúp mọi VTEP luôn biết chính xác endpoint đang ở đâu, nhờ đó gói tin được gửi thẳng đến đích mà không cần flooding hay học MAC theo cách truyền thống. Kết quả là Fabric hoạt động hiệu quả hơn, hội tụ nhanh hơn và mở rộng tốt hơn rất nhiều.
Đó cũng là lý do Route Type 2 – MAC/IP Advertisement Route được xem là "trái tim" của kiến trúc BGP EVPN, là nền tảng để VXLAN EVPN trở thành giải pháp Overlay được triển khai rộng rãi trong các Data Center hiện đại.
Attached Files