技术宝库 | BGP EVPN 1 —— VPLS原理

泰克教育

                               
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▲作者：泰克教育讲师  杨诚

最近有看到关于BGP EVPN技术的知识点，想给大家分享一下。

因为BGP EVPN是在VPLS这个技术上发展而来，所以此处会先给大家讲解VPLS的技术原理。

而VPLS跟MPLS VPN很类似，以下文章中讲到很多的专业术语都跟MPLS VPN有关，所以学完MPLS VPN技术的同学再来学习VPLS会更容易上手。

本着高效的原则，本文中就不再讲解MPLS VPN这个技术，而以下的知识点在学习完MPLS VPN技术的基础上阅读会更友好些。好了，让我们开始吧。

说起BGP EVPN这个技术，学习过VXLAN的同学会比较清楚，它可以作为VXLAN控制平面的路由协议帮助VXLAN传递VNI号、IP路由及MAC信息，它还有一个作用就是作为一种二层VPN技术来完成分处于不同地理位置的局域网互联。

BGP EVPN以VPLS的替代版本出现，优化了VPLS的一些不足之处。为了更能深入研究BGP EVPN，所以首先我们得掌握VPLS的原理。

01  VPLS的基本概念

VPLS全称Virtual Private LAN Service（虚拟专用局域网业务），是公用网络中提供的一种点到多点的二层VPN。

以前可能有小伙伴听过MPLS VPN可以是作为三层VPN来使用，也可以作为二层VPN来使用，而需要作为二层VPN使用时就是指VPLS，所以VPLS就是MPLS VPN的L2VPN。

既然它是一种二层VPN，所以分处于不同地理位置的局域网用VPLS互联，其效果就相当于各局域网之间连接了一台巨大的交换机一样，各局域网的出口设备之间相处于同一个广播域。

VPLS同时作为MPLS VPN的二层VPN，它像我们之前学习过的三层MPLS VPN基于MPLS中的标签来实现数据转发的，也同样有私网标签和公网标签之分。

讲到这可能有小伙伴问，有了三层VPN技术为什么还需要二层VPN？

这要跟它的应用场景挂钩。

分处于不同地理位置的site（站点）需要进行私网互通，可以采用专线或者VPN技术来实现。而专线又可以分为裸光纤、SDH、MSTP（注意，此处的MSTP不是我们路由交换课程中学习的生成树协议，而是多业务传送平台，专线的一种）、WDM等（此块知识会在华为接入网和传输网课程中讲到），但专线价格昂贵，为了节省成本就只能采用VPN。

VPN从层次上可以划分为二层VPN、三层VPN以及应用层VPN，常见的二层VPN有PPTP、L2TP、VPLS、BGP EVPN等；常见的三层VPN有GRE、IPsec、MPLS VPN等；而应用层VPN有SSL等。

site之间互联如果没特殊需求采用二层或三层VPN都行，但有的场景必须用二层VPN，例如，分处于异地的数据中心做灾备（学路由交换的小伙伴可能对灾备不是很清楚，简单理解就是做冗余），且要求服务器之间处于同一个广播域，那此时就只能用二层VPN了。接下来我们学习下VPLS的基本原理。

02  VPLS的实现原理

如图1，需要实现企业A分部1和分部2之间的互联，企业B分部1和分部2之间的互联；

                               
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▲图1

VPLS与MPLS VPN一样，设备角色同样有CE、PE、P之分，在此基础上多了些概念，如AC、PW、VSI等：

▲AC（Attachment Circuit）：接入电路，即连接CE与PE的链路；

▲VSI（Virtual Switch Instance）：虚拟交换实例，同MPLS VPN一样，PE上也需要创建实例，并绑定AC线路，而这个实例则称之为VSI;

▲PW（Pseudo Wire）：伪线，两个PE设备上VSI之间的一条虚拟连接；

▲PW Signal：PW信令协议，用于创建和维护PW，PW信令协议主要有LDP；简单理解即分发私网标签的协议，这里和MPLS VPN不同，MPLS VPN中采用MP-BGP分发；

实现VPLS需要配置的内容：

（1） 运营商网络需要配置IP、IGP及LDP协议；
（2） PE上创建VSI实例，并绑定接口；实例下需要指定PW的信令协议为LDP，以及VSI的对等体；

第一步配置目的：保证公网互通，及PE之间有相互去往对端的公网路由及标签。
第二步配置目的：实例之间有相互去往对端的私网标签，LDP能够为实例分发私网标签，并且传递到对端PE。MPLS VPN中实现的时候是采用BGP协议分发私网标签并传递私网路由，而VPLS为二层VPN，不需要相互传递私网路由，只需要传递私网标签即可，所以采用LDP即可完成。

LDP基本发现机制只能在直连设备之间发现邻居，而PE之间一般是非直连的，所以此处PE之间需要用到LDP的扩展发现机制来发现邻居，即两个PE之间直接跨设备建立LDP邻居，并为对端分发传递私网标签。相互有对方的私网标签表示PW建立完成，接下来就可以进行数据转发。

                               
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▲图2

如图2，我们以该图讲解数据转发过程。

假设三台CE设备都为同网段，且现在CE1需要访问CE2，则CE1会向外发送ARP请求广播报文，PE1收到此报文首先会学习MAC地址表，如表1，然后向其它端口泛洪此广播帧，此时PW1和PW2可认为是其它端口。

                               
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在泛洪出去之前，会在ARP广播帧前面封装上私网标签、公网标签以及新的二层帧头，如图3所示。

                               
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▲图3

PW1上私网标签则是由PE2为自己的VSI实例分发给PE1的，PW2上私网标签则是由PE3为自己的VSI实例分发给PE1的，而公网标签则是中间的运营商网络通过LDP协议逐跳分发的，新的二层头部中目的MAC则是PE直连下一跳P设备的MAC。

由此数据包可分别转发至PE2和PE3，PE2和PE3收到数据包拆除公网标签，根据私网标签转发进相应实例，即转发给CE2和CE3。当然同时也会学习MAC地址表，如表2、表3所示。

                               
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CE2收到ARP请求则会立即回复ARP响应，此时为单播响应，目的MAC为CE1，数据包来到PE2时，PE2查MAC地址表转发，只需要转发给PE1即可，不再需要转发给PE3。

转发过程中同时学习MAC地址表，回程单播数据封装过程、转发过程和来程相似，不再赘述。以上即为VPLS转发BUM帧（广播、未知单播、组播帧）和已知单播帧的过程。

本篇文章最后再给大家分享下关于VPLS的防环机制，即水平分割，意思就是从公网侧PW收到的数据包不再转发到这个VSI关联的其它PW上，只能转发到私网侧，即从PE收到的报文不转发到其他PE。

好了，以上即为VPLS的原理，MPLS VPN的二层VPN——VPLS技术原理我们就分享到这了，希望大家阅读后有所收获。

未完待续，敬请期待！