Underlay網絡
以太網從最開始設計出來就是一個分布式網絡，沒有中心的控制節點，網路中的各個設備之間通過協議傳遞的方式學習網絡的可達信息，由每臺設備自己決定要如何轉發，這直接導致了沒有整體觀念，不能從整個網絡的角度對流量進行調控。由于要完成所有網絡設備之間的互通，就必須使用通用的語言，這就是網絡協議，RFC就是網絡協議的法律，相當于國際法，各個設備供應商遵從國際法行事，就基本保證了整個網絡世界的正常運行。Underlay就是當前數據中心網路基礎轉發架構的網絡，只要數據中心網絡上任意兩點路由可達即可，指的是物理基礎層。我們可以通過物理網絡設備本身的技術改良、擴大設備數量、帶寬規模等完善Underlay網絡，其包含了一切現有的傳統網絡技術。
Overlay網絡
Overlay在網絡技術領域，是一種網絡架構上疊加的虛擬化技術模式，其大體框架是對基礎網絡不進行大規模修改的條件下，實現應用在網絡上的承載，并能與其它網絡業務分離。它是建立在已有網絡上的虛擬網，用邏輯節點和邏輯鏈路構成了Overlay網絡。Overlay網絡是具有獨立的控制和轉發平面，對于連接在Overlay邊緣設備之外的終端系統來說，物理網絡是透明的。通過部署Overlay網絡，可以實現物理網絡向云和虛擬化的深度延伸，使云資源池化能力可以擺脫物理網絡的重重限制，是實現云網融合的關鍵。Overlay網絡也是一個網絡，不過是建立在Underlay網絡之上的網絡。Overlay網絡的節點通過虛擬的或邏輯的鏈接進行通信，每一個虛擬的或邏輯的鏈接對應于Underlay網絡的一條路徑(Path)，由多個前后銜接的鏈接組成。
Overlay技術可以分為網絡Overlay，主機Overlay和混合式Overlay三大類。網絡Overlay是指通過控制協議對邊緣的網絡設備進行網絡構建和擴展，也就是本文所講的Overlay網絡技術。Overlay網絡技術多種多樣，一般采用TRILL、VxLan、GRE、NVGRE等隧道技術。TRILL（Transparent Interconnection of Lots of Links）技術是電信設備廠商主推的新型環網技術；NVGRE（Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation）和STT（Stateless Transport Tunneling Protocol）是IT廠商主推的Overlay技術；以及大家非常熟悉的VXLAN（Virtual eXtensible LAN）等基于隧道的封裝技術。由于這些也都是新增的協議，均需要升級現有網絡設備才能支持。Overlay網絡中應用部署的位置將不受限制，網絡設備可即插即用、自動配置下發，自動運行，Overlay網絡業務變化，基礎網絡不感知，并對傳統網絡改造極少，最為重要的是虛擬機和物理服務器都可以接入Overlay網絡中。
Overlay網絡和Underlay網絡是相互獨立的，Overlay網絡使用Underlay網絡點對點傳遞報文，而報文如何傳遞到Overlay網絡的目的節點完全取決于Underlay網絡的控制平面和數據平面，報文在Overlay網絡入和出節點的處理(如丟棄，轉發)則完全由Overlay網絡的封裝協議來決定。既然是隧道技術，就需要在原有報文的基礎增加一些報文頭，這無疑會增加網絡轉發負擔，要多傳遞一些“無用”字節報文，會降低網路性能，Underlay方式才是數據中心網絡發展的終極形式。還有Overlay網絡并沒有完全的與物理網絡解耦合，仍然需要在服務器和網絡設備上做大量的人工配置，Overlay網絡的部署在可維護性上不是減少，反而是增加了運維的負擔。Overlay網絡和Underlay網絡實際上并不是什么新鮮概念，比如在傳統網絡中，L3VPN、靈活QINQ、MACinMAC等功能都是隧道技術，這些協議的作用和Overlay的實現作用非常類似，只不過Overlay所用到的新協議考慮更多的是虛擬機遷移、移動性，新協議定義內容更加豐富和合理而已。Overlay網絡技術充分考慮到了數據中心網絡的現實問題，現有的網絡很難一下子切換到SDN網絡，網絡完全由控制器和Underlay網絡構成，轉發平面與控制平面完全解耦。Overlay網絡就可以充分利用現有的物理網絡，完全虛擬出一張邏輯網絡，這樣完全可以滿足虛擬機在網絡里任意遷移的目的，又不會浪費現有的網絡資源，是在SDN網絡和傳統網絡之間做出的一種折衷方案，網絡的未來必要還是Underlay加控制器的方案。
將數據中心網絡分為Underlay和Overlay兩個部分，是在數據中心虛擬化的大背景下產生的，雖然目前Overlay網絡更為重要，但是也需要Underlay網絡，而且Underlay網絡必不可少，在相當長的一段時間內，兩種網絡形式將長期并存。隨著SDN技術的成熟，Overlay網絡也許會慢慢退出歷史舞臺，完全由控制器接管網絡。
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