VXLAN và VLAN – Khác biệt trong ảo hóa mạng

Trong thế giới ảo hóa mạng, VXLAN và VLAN là hai công nghệ chủ chốt nhưng có vai trò và cách thức hoạt động hoàn toàn khác nhau. Trong khi VLAN (Virtual Local Area Network) đã trở thành nền tảng truyền thống, thì VXLAN (Virtual eXtensible LAN) lại là giải pháp hiện đại được sinh ra để khắc phục những hạn chế của VLAN, đặc biệt trong môi trường trung tâm dữ liệu (data center) lớn và phức tạp.

1. VLAN: Giải pháp cổ điển với những hạn chế cố hữu

VLAN, hay Mạng LAN ảo, là một kỹ thuật được sử dụng để phân đoạn mạng vật lý thành các miền broadcast (miền quảng bá) nhỏ hơn, độc lập với nhau. Mỗi VLAN được gán một ID duy nhất, cho phép các thiết bị trong cùng một VLAN giao tiếp với nhau như thể chúng đang nằm trong cùng một mạng LAN vật lý, bất kể vị trí thực tế của chúng.

Cách thức hoạt động:

• VLAN sử dụng chuẩn 802.1Q để thêm một thẻ (tag) vào header của khung Ethernet. Thẻ này chứa VLAN ID, xác định VLAN mà khung dữ liệu thuộc về. Các switch mạng sẽ dựa vào VLAN ID này để chuyển tiếp dữ liệu đến đúng cổng và đúng VLAN.

Hạn chế:

• Giới hạn số lượng: Chuẩn 802.1Q chỉ sử dụng 12 bit cho VLAN ID, giới hạn số lượng VLAN tối đa là 4094. Con số này quá nhỏ so với nhu cầu của các trung tâm dữ liệu lớn với hàng chục nghìn máy ảo.
• Phụ thuộc vào cấu trúc mạng vật lý: VLAN yêu cầu các switch phải được cấu hình chính xác và hỗ trợ giao thức VLAN trunking (như 802.1Q) để mở rộng VLAN trên nhiều switch. Việc mở rộng Lớp 2 (Layer 2) qua các mạng Lớp 3 (Layer 3) là một thách thức lớn.
• Thiếu hiệu quả trong môi trường đám mây: Trong các môi trường ảo hóa dày đặc, nơi các máy ảo (VM) liên tục di chuyển giữa các máy chủ vật lý khác nhau, việc quản lý và mở rộng VLAN trở nên cực kỳ phức tạp và thiếu linh hoạt.

2. VXLAN: Giải pháp hiện đại cho môi trường đám mây

VXLAN được phát triển để giải quyết những hạn chế của VLAN, mang lại khả năng mở rộng và linh hoạt vượt trội. VXLAN hoạt động bằng cách “đóng gói” (encapsulate) một khung Ethernet Lớp 2 vào một gói tin UDP (User Datagram Protocol), cho phép nó được truyền qua một mạng Lớp 3 (mạng IP) rộng lớn.

Cách thức hoạt động:

• Đóng gói (Encapsulation): VXLAN đóng gói toàn bộ khung Ethernet ban đầu (bao gồm cả header VLAN) vào một gói tin IP/UDP. Gói tin này sau đó được truyền đi trên mạng Lớp 3 hiện có.
• VXLAN Network Identifier (VNI): Thay vì VLAN ID, VXLAN sử dụng VNI. VNI có độ dài 24 bit, cho phép tạo ra 16 triệu mạng ảo độc lập. Con số này lớn hơn 4000 lần so với VLAN, đáp ứng thừa thãi nhu cầu của các trung tâm dữ liệu lớn nhất.
• VTEP (VXLAN Tunnel End Point): Đây là các thiết bị (thường là switch vật lý hoặc switch ảo trên máy chủ) chịu trách nhiệm đóng gói và giải gói (de-encapsulate) các khung dữ liệu VXLAN. VTEP tạo ra “đường hầm” (tunnel) VXLAN, cho phép các máy ảo ở các mạng Lớp 3 khác nhau giao tiếp với nhau như thể chúng đang ở cùng một mạng Lớp 2.

Ví dụ:

• Một máy ảo (VM-A) thuộc VNI 1000 trên một máy chủ vật lý ở Hà Nội muốn giao tiếp với một máy ảo (VM-B) cũng thuộc VNI 1000 nhưng ở TP. Hồ Chí Minh.
• Thiết bị VTEP ở Hà Nội sẽ đóng gói khung dữ liệu từ VM-A vào một gói tin IP, với địa chỉ đích là VTEP ở TP. Hồ Chí Minh.
• Gói tin này sẽ được định tuyến qua mạng IP công cộng hoặc mạng backbone của doanh nghiệp.
• VTEP ở TP. Hồ Chí Minh nhận được gói tin, giải gói và chuyển khung dữ liệu ban đầu đến VM-B.

Quá trình này cho phép mở rộng mạng Lớp 2 một cách liền mạch qua một mạng Lớp 3 rộng lớn, một điều mà VLAN không thể làm được.

Tóm lại, VLAN vẫn là một giải pháp hữu ích cho việc phân đoạn mạng truyền thống trong các môi trường nhỏ hơn. Tuy nhiên, khi đối mặt với nhu cầu mở rộng, di chuyển máy ảo, và linh hoạt của các trung tâm dữ liệu hiện đại, VXLAN chính là sự lựa chọn vượt trội. VXLAN không chỉ giải quyết triệt để giới hạn số lượng mạng mà còn cho phép mở rộng mạng ảo Lớp 2 qua mạng Lớp 3 một cách hiệu quả, tạo ra một môi trường mạng linh hoạt và có khả năng mở rộng vô hạn. Đây là lý do tại sao VXLAN đang dần thay thế VLAN và trở thành nền tảng cốt lõi của các kiến trúc mạng ảo hóa và đám mây hiện nay.

CÔNG TY CỔ PHẦN PHÂN PHỐI RAYCOM

• Hotline/Zalo: 0932 728 972
• Email: info@raycom.vn