基于Open vSwitch的VxLAN隧道实验网络

问题导读

1.什么是VxLAN？
2.如何通过在OpenvSwitch上手动命令操作设置连接VxLAN来实现相同和不同网段的通信？
3.设置连接VxLAN来实现相同和不同网段的通信的具体操作有哪些步骤？





1 实验目的

该实验通过Open vSwitch构建Overlay的VxLAN网络，更直观的展现VxLAN的优势。在实验过程中，可以了解如何建立VxLAN隧道并进行配置，并实现相同网段和不同网段之间的通信。

2 实验原理

VxLAN 是 Virtual eXtensible LANs 的缩写，它是对 VLAN 的一个扩展，是非常新的一个 tunnel 技术，在Open vSwitch中应用也非常多。Linux 内核的 upstream 中也刚刚加入 VXLAN 的实现。相比 GRE tunnel 它有着很好的扩展性，同时解决了很多其它问题。

从数量上讲，它把 12 bit 的 VLAN tag 扩展成了 24 bit。从实现上讲，它是 L2 over UDP，它利用了UDP 同时也是 IPv4 的单播和多播，可以跨 L3 边界，很巧妙地解决了 GRE tunnel 和 VLAN 存在的不足，让组网变得更加灵活。

3 实验任务

基于Open vSwitch的VxLAN隧道，实现了相同和不同网段内设备的通信，启动OpenvSwitch服务，创建VxLAN隧道，本实验主要是通过在OpenvSwitch上手动命令操作设置连接VxLAN来实现相同和不同网段的通信；

因实验平台中在虚拟机中没有创建数据层面下的虚拟机，如图中的VM1、VM2，所以通过在数据层面Br0上实现不同网段通信，以达到和VM1、VM2相同和不同网段通信的目的。此实验将创建两个网桥，一个作为控制层面，如包含eth0端口的Br1；一个作为数据层面，如Br0，两台Mininet虚拟机的Br0在实验中分别属于相同和不同的网段。

4 实验步骤


4.1 环境搭建

步骤1 ：在实验平台首页单击“创建虚网”。虚网名称以“Slice1”为例，虚网名称只能包括数字，字母和下划线。

任意选择设备拓扑：

进行下一步配置，并点击最后“创建”，虚网创建成功；

步骤2：创建控制器，选择Floodlight控制器。

步骤3：在“虚网详情”页面单击网关部分的“ ”按钮添加网关。

步骤4：创建3个虚拟机，一个是选择OpenDaylight镜像的桌面版虚拟机作为控制器（注：内存大于4G），另两个是选择Mininet镜像作为所需Mininet，或者是选择两个已安装OpenvSwitch镜像的虚拟机（建议选择共享的名称为mininet_wireshark_linux3.12+的镜像，内核为3.13，支持VxLAN）。如下图已创建虚拟机所示：

4.2 启动验证

步骤1：虚网详情中，右上角点击按钮启动虚网，启动虚网后并启动虚拟机。

4.3 预先配置

登录两台Mininet虚拟机或者是已安装OpenvSwitch的虚拟机。mn虚拟机的IP：

mn1虚拟机的IP：

验证OvS服务是否被启动好：

[mw_shl_code=text,true]# ps –ef|grep ovs[/mw_shl_code]

OvS已启动。

步骤一1：分别在两台机器上创建网桥：

[mw_shl_code=text,true]#sudo ovs-vsctl add-br br0  #数据层面
#sudo ovs-vsctl add-br br1  #控制层面[/mw_shl_code]

步骤2：mn虚拟机上将eth0的IP赋给br1：

[mw_shl_code=text,true]#ifconfig eth0 0 up
#ifconfig br1 20.0.4.196/29 up[/mw_shl_code]

给mn虚拟机的br1重新添加路由：

[mw_shl_code=text,true]#route add default gw 20.0.4.193[/mw_shl_code]

mn的路由如下显示：

[mw_shl_code=actionscript3,true]#sudo ovs-vsctl add-port br1 eth0  
#ovs-vsctl show[/mw_shl_code]

步骤3：mn1虚拟机上将eth0的IP赋给br1：

[mw_shl_code=actionscript3,true]#ifconfig eth0 0 up
#ifconfig br1 20.0.4.195/29 up[/mw_shl_code]

给mn1虚拟机的br1重新添加路由：

[mw_shl_code=text,true]#route add default gw 20.0.4.193[/mw_shl_code]

mn1虚拟机的路由显示如下：

[mw_shl_code=actionscript3,true]#ovs-vsctl add-port br1 eth0
#ovs-vsctl show[/mw_shl_code]

前期实验环境已准备好。

4.4 设置VxLAN实现同一网段的通信

在mn虚拟机上给br0配置一个IP：

[mw_shl_code=actionscript3,true]# ifconfig br0 30.0.0.2/8 up[/mw_shl_code]

在mn1虚拟机上给br0配置一个与mn虚拟机上br0同一网段的IP地址：

[mw_shl_code=actionscript3,true]# ifconfig br0 30.0.0.3/8 up[/mw_shl_code]

验证br1和br1的IP是否通信：Mn虚拟机的br1 ping mn1虚拟机的br1，是可以ping通的：

mn虚拟机ping mn1虚拟机的br0，是ping不通的：

[mw_shl_code=text,true]#ping  30.0.0.3[/mw_shl_code]

Br0和另一台设备的br0不能通信，搭建隧道的目的就是让两台机器的br0(数据层面)能够实现通信。

实验本身是在虚拟机中操作，所以实验中br0桥上没有再下挂主机，分别给两台虚拟机的br0指定两个相同网段的IP，然后通过搭建VxLAN隧道让这两个网桥能够实现通信，设置如下：
在mn虚拟机上创建VxLAN：

[mw_shl_code=actionscript3,true]# ovs-vsctl add-port br0 vx1 -- set interface vx1 type=vxlan options:remote_ip=20.0.4.195[/mw_shl_code]

在mn1虚拟机上创建VxLAN：

[mw_shl_code=actionscript3,true]# ovs-vsctl add-port br0 vx1 -- set interface vx1 type=vxlan options:remote_ip=20.0.4.196[/mw_shl_code]

验证mn虚拟机的br0和mn1虚拟机的br0是否通信：

验证经过设置VxLAN后，两个虚拟机的同一网段数据层面是通信的。

Tcpdump抓包截图如下：

[mw_shl_code=text,true]sudo tcpdump -i eth0[/mw_shl_code]






4.5 设置VxLAN实现不同网段的通信

在mn虚拟机上给br0配置一个IP：

[mw_shl_code=text,true]# ifconfig br0 30.0.0.1/8 up[/mw_shl_code]

在mn1虚拟机上给br0配置一个与mn虚拟机上br0不是同一网段的IP地址：

[mw_shl_code=text,true]# ifconfig br0 40.0.0.1/8 up[/mw_shl_code]

验证mn虚拟机的br0和mn1虚拟机br0的IP是否通信：

mn虚拟机ping mn1虚拟机的br0，是ping不通的：

[mw_shl_code=text,true]#ping  40.0.0.1[/mw_shl_code]

br0和另一台设备的br0不能通信，搭建隧道的目的就是让两台机器的br0(数据层面)能够实现通信。

实验本身是在虚拟机中操作，分别给两台虚拟机的br0指定两个不同网段的IP，然后通过搭建VxLAN隧道及设置路由让这两个网桥能够实现通信，设置如下：

在mn虚拟机上创建VxLAN：

[mw_shl_code=text,true]# ovs-vsctl add-port br0 vx1 -- set interface vx1 type=vxlan options:remote_ip=20.0.4.195[/mw_shl_code]

在mn1虚拟机上创建VxLAN：

[mw_shl_code=text,true]# ovs-vsctl add-port br0 vx1 -- set interface vx1 type=vxlan options:remote_ip=20.0.4.196[/mw_shl_code]

VxLAN设置好后，mn虚拟机的br0和mn1虚拟机的br0仍不能通信通信，需要设置静态路由才能通信，如下设置：
在mn虚拟机上添加路由：

[mw_shl_code=text,true]# route add –net 40.0.0.0 netmask 255.0.0.0 gw 30.0.0.1 dev br0[/mw_shl_code]

在mn1虚拟机上添加路由：

[mw_shl_code=text,true]# route add –net 30.0.0.0 netmask 255.0.0.0 gw 40.0.0.1 dev br0[/mw_shl_code]

验证mn虚拟机的br0和mn1虚拟机的br0是否通信：

验证经过设置VxLAN及路由后，两个虚拟机的不同网段数据层面是通信的。

Tcpdump抓包截图如下：

5 实验结论

本实验搭建了基于Open vSwitch的VXLAN隧道以及路由设置，实现了相同和不同网段内设备的通信。

原文：http://www.sdnlab.com/openvswitch-vxlan/