什么是Overlay网络？Overlay网络与Underlay网络有什么区别？

01

为什么需要Overlay网络？

典型的Underlay网络

在Underlay网络中，互联的设备可以是各类型交换机、路由器、负载均衡设备、防火墙等，但网络的各个设备之间必须通过路由协议来确保之间IP的连通性。

Underlay网络可以是二层也可以是三层网络。其中二层网络通常应用于以太网，通过VLAN进行划分。三层网络的典型应用就是互联网，其在同一个自治域使用OSPF、IS-IS等协议进行路由控制，在各个自治域之间则采用BGP等协议进行路由传递与互联。随着技术的进步，也出现了使用MPLS这种介于二三层的WAN技术搭建的Underlay网络。

然而传统的网络设备对数据包的转发都基于硬件，其构建而成的Underlay网络也产生了如下的问题：

• 由于硬件根据目的IP地址进行数据包的转发，所以传输的路径依赖十分严重。

• 新增或变更业务需要对现有底层网络连接进行修改，重新配置耗时严重。

• 互联网不能保证私密通信的安全要求。

• 网络切片和网络分段实现复杂，无法做到网络资源的按需分配。

• 多路径转发繁琐，无法融合多个底层网络来实现负载均衡。

1.2  Overlay网络

为了摆脱Underlay网络的种种限制，现在多采用网络虚拟化技术在Underlay网络之上创建虚拟的Overlay网络。

Overlay网络拓扑

在Overlay网络中，设备之间可以通过逻辑链路，按照需求完成互联形成Overlay拓扑。

相互连接的Overlay设备之间建立隧道，数据包准备传输出去时，设备为数据包添加新的IP头部和隧道头部，并且被屏蔽掉内层的IP头部，数据包根据新的IP头部进行转发。当数据包传递到另一个设备后，外部的IP报头和隧道头将被丢弃，得到原始的数据包，在这个过程中Overlay网络并不感知Underlay网络。

Overlay网络有着各种网络协议和标准，包括VXLAN、NVGRE、SST、GRE、NVO3、EVPN等。

随着SDN技术的引入，加入了控制器的Overlay网络，有着如下的优点：

• 流量传输不依赖特定线路。Overlay网络使用隧道技术，可以灵活选择不同的底层链路，使用多种方式保证流量的稳定传输。

• Overlay网络可以按照需求建立不同的虚拟拓扑组网，无需对底层网络作出修改。

• 通过加密手段可以解决保护私密流量在互联网上的通信。

• 支持网络切片与网络分段。将不同的业务分割开来，可以实现网络资源的最优分配。

• 支持多路径转发。在Overlay网络中，流量从源传输到目的可通过多条路径，从而实现负载分担，最大化利用线路的带宽。

02

Overlay网络有哪些例子？

SD-WAN的Overlay网络（以Hub-Spoke为例）

SD-WAN的网络主要由CPE设备构成，其中CPE又分为Edge和GW两种类型。

• Edge： 是SD-WAN站点的出口设备。

• GW： 是联接SD-WAN站点和其他网络（如传统VPN）的网关设备。

根据企业网络规模、中心站点数量、站点间互访需求可以搭建出多个不同类型的Overlay网络。

• Hub-spoke： 适用于企业拥有1~2个数据中心，业务主要在总部和数据中心，分支通过WAN集中访问部署在总部或者数据中心的业务。分支之间无或者有少量的互访需求，分支之间通过总部或者数据中心绕行。

• Full-mesh： 适用于站点规模不多的小企业，或者在分支之间需要进行协同工作的大企业中部署。大企业的协同业务，如VoIP和视频会议等高价值的应用，对于网络丢包、时延和抖动等网络性能具有很高的要求，因此这类业务更适用于分支站点之间直接进行互访。

• 分层组网： 适应于网络站点规模庞大或者站点分散分布在多个国家或地区的大型跨国企业和大企业，网络结构清晰，网络可扩展性好。

• 多Hub组网： 适用于有多个数据中心，每个数据中心均部署业务服务器为分支提供业务服务的企业。

• POP组网： 当运营商/MSP面向企业提供SD-WAN网络接入服务时，企业一时间不能将全部站点改造为SD-WAN站点，网络中同时存在传统分支站点和SD-WAN站点这两类站点，且这些站点间有流量互通的诉求。一套IWG（Interworking Gateway，互通网关）组网能同时为多个企业租户提供SD-WAN站点和已有的传统MPLS VPN网络的站点连通服务。

03

Overlay网络 VS Underlay网络

---END---

关注公众号 网工进阶之路  后台回复  Linux资料  获取linux学习资料