网络虚拟化技术介绍.docx

网络虚拟化技术介绍

1、网络虚拟化基本概念

网络虚拟化是一种基于用户实际需求来扩展网络服务的技术，能将网络进行逻辑虚拟化，在原有网络设备硬件系统上，运行逻辑隔离的半封闭网络，可有效提升网络资源的利用效率。网络虚拟化将网络的硬件和软件资源整合，向用户提供虚拟网络连接的技术。它通过虚拟化技术对物理网络进行抽象并提供统一的可编程序接口，将多个彼此隔离且具有不同拓扑结构的虚拟网络构建在同一个物理网络之上，并通过不同的虚拟网络为用户提供个性化的服务。网络虚拟化保留网络中原有的拓扑与层次结构、数据通道和相关服务，实现服务透明化。

2、网络虚拟化特点

（1）透明性

网络虚拟化可以使业务的数据流使用同一套物理设备资源，终端业务用户无感知。

（2）隔离性

网络虚拟化可以实现不同业务之间相互完全隔离，不需要考虑不同逻辑网络使用的协议、兼容性、IP地址冲突之类的问题。

（3）可靠性

物理链路虚拟化捆绑技术提升了链路带宽和稳定性，为系统提供了稳定、可靠的通信链路。

（4）安全性

虚拟化是增强网络安全属性的必备手段，单套逻辑网络被病毒或恶意软件攻击并不影响整体虚拟化平台的工作。恶意软件造成的破坏均被限制在特定的会话或逻辑网络中。

（5）可定制

虚拟化后，可以根据用户需求进行网络带宽的分配、数据转发优先级的定义，实现差异性服务。

3、网络虚拟化技术

网络虚拟化主要包括3个方面：物理主机内部网络虚拟化、网络交换设备虚拟化和网络虚拟化的统一管理。

网络虚拟化技术研究主要集中在IP网络虚拟化领域。IP网络虚拟化主要包括网元虚拟化、链路虚拟化、隧道虚拟化。

网元虚拟化

网元虚拟化主要分为横向和纵向虚拟化两种不同类型，以满足数据中心核心网络扩展和增强系统稳定性的需求。

①横向虚拟化技术

指多个物理网络设备虚拟成1台逻辑网络设备，即N∶1的虚拟化组合技术。网元设备在进行路由、数据处理时分为操控平面和数据转发平面。横向虚拟化技术根据控制平面的不同，可分为操控转发平面一体化的方案，如华为CSS（ClusterSwitchingSystem，集群交换系统）技术、新华三IRF（IntelligentResilientFramework，智能弹性架构）技术及思科VSS（VirtualSwitchingSystem，虚拟交换系统）技术，操控转发平面相互独立的方案，如华为M-LAG（MultichassisLinkAggregationGroup，跨设备链路聚合）技术、新华三DRNI（DistributedResilientNetworkInterconnect，分布式弹性网络互连）技术及思科VPC技术。随着网络设备的数据处理性能的不断提高，单台网络设备也可以虚拟化成多台逻辑网络设备，即1∶N虚拟化技术，如华为的VS（VirtualSystem，虚拟化系统）、新华三的MDC（MultienantDeviceContext，多租户设备环境）及思科的VDC（VirtualDeviceContext，设备虚拟化环境）技术。

横向虚拟化将链路可靠性从单板级提高至系统级，基本消除二层生成树，使上行链路在故障情况下不间断转发成为可能。网络设备横向虚拟化控制平面和转发平面相互独立时，在稳定性、可靠性要求高的场景中较堆叠系统具有明显优势。

②纵向虚拟化技术

从纵向维度上支持系统异构扩展，即在以太逻辑虚拟设备上把一台盒式设备作为一块远程接口板加入主设备系统，以达到扩展I/O端口能力和集中控制管理的目的，可以满足数据中心虚拟化高密度接入并简化管理的要求。

纵向虚拟化主要分为单宿主模式和双宿主模式。单宿主模式可以实现对单台交换机的端口扩展或实现对横向虚拟化系统的端口扩展；双宿主模式主要扩展在横向虚拟化基础上的端口功能。

纵向虚拟化大大提高了核心设备端口密度，在纵向维度上支持异构扩展，达到了扩展I/O端口能力和集中控制管理的目的。如新华三对应的端口扩展技术为VCF（VirtualConvergedFramework，虚拟融合框架）、华为对应的端口扩展技术为SVF（SuperVirtualFabric，超级虚拟交换）、思科对应的端口扩展技术为FEX（FabricExtender，矩阵扩展器）。

核心交换机与接入交换机之间使用纵向虚拟化机制后，接入交换机的端口映射到核心交换机管理平面。虽然纵向虚拟化后使得管理简化，但核心交换机和接入交换机之间的固件耦合性变高，不同厂商设备之间不能实现纵向虚拟化。同时，双宿主模式下需要注意两端控制交换机的配置冗余一致性，否则易出现网络环路现象。

（2）链路虚拟化

链路虚拟化主要分为广域网链路和局域网链路虚拟化两种类型。

链路虚拟化的主要目的是提高路由链路冗余性及链路带宽，为多个不同网络或者不同业务（时