In der modernen Netzwerkarchitektur sind VLAN (Virtual Local Area Network) und VXLAN (Virtual Extended Local Area Network) die beiden gängigsten Technologien zur Netzwerkvirtualisierung. Sie mögen ähnlich erscheinen, es gibt jedoch einige wesentliche Unterschiede.
VLAN (Virtuelles lokales Netzwerk)
VLAN steht für Virtual Local Area Network (Virtuelles lokales Netzwerk). Es ist eine Technik, die die physischen Geräte in einem LAN entsprechend ihrer logischen Beziehungen in mehrere Subnetze aufteilt. VLAN wird auf Netzwerk-Switches konfiguriert, um Netzwerkgeräte in verschiedene logische Gruppen zu unterteilen. Auch wenn sich diese Geräte physisch an verschiedenen Orten befinden, ermöglicht VLAN ihnen, logisch zum selben Netzwerk zu gehören, was flexible Verwaltung und Isolierung ermöglicht.
Der Kern der VLAN-Technologie liegt in der Aufteilung der Switch-Ports. Switches verwalten den Datenverkehr basierend auf der VLAN-ID (VLAN-Kennung). VLAN-IDs reichen von 1 bis 4095 und bestehen typischerweise aus 12 Binärziffern (d. h. dem Bereich von 0 bis 4095). Das bedeutet, dass ein Switch bis zu 4.096 VLANs unterstützen kann.
Workflow
○ VLAN-Identifikation: Wenn ein Paket einen Switch erreicht, entscheidet dieser anhand der VLAN-ID im Paket, an welches VLAN es weitergeleitet werden soll. Üblicherweise wird das IEEE 802.1Q-Protokoll verwendet, um den Datenrahmen mit einem VLAN-Tag zu versehen.
○ VLAN-Broadcast-Domäne: Jedes VLAN ist eine unabhängige Broadcast-Domäne. Selbst wenn sich mehrere VLANs auf demselben physischen Switch befinden, sind ihre Broadcasts voneinander isoliert, wodurch unnötiger Broadcast-Verkehr reduziert wird.
○ Datenweiterleitung: Der Switch leitet das Datenpaket entsprechend den verschiedenen VLAN-Tags an den entsprechenden Port weiter. Wenn die Geräte zwischen verschiedenen VLANs kommunizieren müssen, muss die Weiterleitung über Layer-3-Geräte wie Router erfolgen.
Angenommen, Sie haben ein Unternehmen mit mehreren Abteilungen, die jeweils ein anderes VLAN verwenden. Mit dem Switch können Sie alle Geräte der Finanzabteilung auf VLAN 10, die der Vertriebsabteilung auf VLAN 20 und die der technischen Abteilung auf VLAN 30 aufteilen. Auf diese Weise ist das Netzwerk zwischen den Abteilungen vollständig isoliert.
Vorteile
○ Verbesserte Sicherheit: VLAN kann unbefugten Zugriff zwischen verschiedenen VLANs effektiv verhindern, indem verschiedene Dienste auf unterschiedliche Netzwerke aufgeteilt werden.
○ Netzwerkverkehrsmanagement: Durch die Zuweisung von VLANs können Broadcast-Stürme vermieden und das Netzwerk effizienter gestaltet werden. Broadcast-Pakete werden nur innerhalb des VLANs weitergeleitet, was die Bandbreitennutzung reduziert.
○ Netzwerkflexibilität: VLAN ermöglicht die flexible Aufteilung des Netzwerks entsprechend den Geschäftsanforderungen. Beispielsweise können Geräte in der Finanzabteilung demselben VLAN zugewiesen werden, auch wenn sie sich physisch auf verschiedenen Etagen befinden.
Einschränkungen
○ Eingeschränkte Skalierbarkeit: Da VLANs auf herkömmlichen Switches basieren und bis zu 4096 VLANs unterstützen, kann dies bei großen Netzwerken oder groß angelegten virtualisierten Umgebungen zu einem Engpass werden.
○ Problem der domänenübergreifenden Verbindung: VLAN ist ein lokales Netzwerk. Die VLAN-übergreifende Kommunikation muss über den dreischichtigen Switch oder Router erfolgen, was die Komplexität des Netzwerks erhöhen kann.
Anwendungsszenario
○ Isolation und Sicherheit in Unternehmensnetzwerken: VLANs werden häufig in Unternehmensnetzwerken eingesetzt, insbesondere in großen Organisationen oder abteilungsübergreifenden Umgebungen. Die Sicherheit und Zugriffskontrolle des Netzwerks kann durch die Trennung verschiedener Abteilungen oder Geschäftssysteme mittels VLAN gewährleistet werden. Beispielsweise befindet sich die Finanzabteilung häufig in einem anderen VLAN als die Forschungs- und Entwicklungsabteilung, um unbefugten Zugriff zu verhindern.
○ Reduzierung des Broadcast-Sturms: VLAN hilft, den Broadcast-Verkehr zu begrenzen. Normalerweise werden die Broadcast-Pakete im gesamten Netzwerk verteilt, in der VLAN-Umgebung wird der Broadcast-Verkehr jedoch nur innerhalb des VLANs verteilt, was die durch den Broadcast-Sturm verursachte Netzwerkbelastung effektiv reduziert.
○ Kleines oder mittelgroßes lokales Netzwerk: Für einige kleine und mittelgroße Unternehmen bietet VLAN eine einfache und effektive Möglichkeit, ein logisch isoliertes Netzwerk aufzubauen, wodurch die Netzwerkverwaltung flexibler wird.
VXLAN (Virtuelles erweitertes lokales Netzwerk)
VXLAN (Virtual Extensible LAN) ist eine neue Technologie, die die Einschränkungen herkömmlicher VLANs in großen Rechenzentren und Virtualisierungsumgebungen überwindet. Sie nutzt Kapselungstechnologie, um Layer-2-Datenpakete (L2) über das bestehende Layer-3-Netzwerk (L3) zu übertragen und so die Skalierbarkeitsbeschränkungen von VLAN zu überwinden.
Durch Tunneltechnologie und Kapselungsmechanismen „verpackt“ VXLAN die ursprünglichen Layer-2-Datenpakete in Layer-3-IP-Datenpakete, sodass die Datenpakete im vorhandenen IP-Netzwerk übertragen werden können. Der Kern von VXLAN liegt in seinem Kapselungs- und Entkapselungsmechanismus, d. h. der herkömmliche L2-Datenrahmen wird durch das UDP-Protokoll gekapselt und über das IP-Netzwerk übertragen.
Workflow
○ VXLAN-Header-Kapselung: Bei der Implementierung von VXLAN wird jedes Layer-2-Paket als UDP-Paket gekapselt. Die VXLAN-Kapselung umfasst: VXLAN-Netzwerkkennung (VNI), UDP-Header, IP-Header und weitere Informationen.
○ Tunnel Terminal (VTEP): VXLAN nutzt Tunneltechnologie, und Pakete werden über ein Paar VTEP-Geräte gekapselt und entkapselt. VTEP (VXLAN Tunnel Endpoint) ist die Brücke zwischen VLAN und VXLAN. Der VTEP kapselt die empfangenen L2-Pakete als VXLAN-Pakete ein und sendet sie an den Ziel-VTEP, der die gekapselten Pakete wiederum in die ursprünglichen L2-Pakete entkapselt.
○ Kapselungsprozess von VXLAN: Nachdem der VXLAN-Header an das ursprüngliche Datenpaket angehängt wurde, wird das Datenpaket über das IP-Netzwerk an den Ziel-VTEP übertragen. Der Ziel-VTEP entkapselt das Paket und leitet es basierend auf den VNI-Informationen an den richtigen Empfänger weiter.
Vorteile
○ Skalierbar: VXLAN unterstützt bis zu 16 Millionen virtuelle Netzwerke (VNI), viel mehr als die 4096 Kennungen von VLAN, und ist daher ideal für große Rechenzentren und Cloud-Umgebungen.
○ Rechenzentrumsübergreifende Unterstützung: VXLAN kann das virtuelle Netzwerk zwischen mehreren Rechenzentren an unterschiedlichen geografischen Standorten erweitern, wodurch die Einschränkungen herkömmlicher VLANs aufgehoben werden und es eignet sich für moderne Cloud-Computing- und Virtualisierungsumgebungen.
○ Vereinfachen Sie das Rechenzentrumsnetzwerk: Durch VXLAN können Hardwaregeräte verschiedener Hersteller interoperabel sein, Multi-Tenant-Umgebungen unterstützen und das Netzwerkdesign großer Rechenzentren vereinfachen.
Einschränkungen
○ Hohe Komplexität: Die Konfiguration von VXLAN ist relativ komplex und umfasst Tunnelkapselung, VTEP-Konfiguration usw., was zusätzliche technische Stapelunterstützung erfordert und die Komplexität von Betrieb und Wartung erhöht.
○ Netzwerklatenz: Aufgrund der zusätzlichen Verarbeitung, die durch den Kapselungs- und Entkapselungsprozess erforderlich ist, kann VXLAN eine gewisse Netzwerklatenz verursachen. Diese Latenz ist zwar normalerweise gering, muss aber in Umgebungen mit hohen Leistungsanforderungen dennoch beachtet werden.
VXLAN-Anwendungsszenario
○ Netzwerkvirtualisierung im Rechenzentrum: VXLAN wird häufig in großen Rechenzentren eingesetzt. Server im Rechenzentrum nutzen üblicherweise Virtualisierungstechnologie. VXLAN kann dabei helfen, ein virtuelles Netzwerk zwischen verschiedenen physischen Servern zu erstellen und so die Skalierbarkeitseinschränkungen von VLAN zu umgehen.
○ Multi-Tenant-Cloud-Umgebung: In einer öffentlichen oder privaten Cloud kann VXLAN jedem Mandanten ein unabhängiges virtuelles Netzwerk bereitstellen und dieses anhand der VNI identifizieren. Diese VXLAN-Funktion eignet sich hervorragend für modernes Cloud Computing und Multi-Tenant-Umgebungen.
○ Netzwerkskalierung über Rechenzentren hinweg: VXLAN eignet sich besonders für Szenarien, in denen virtuelle Netzwerke über mehrere Rechenzentren oder Standorte hinweg bereitgestellt werden müssen. Da VXLAN IP-Netzwerke zur Kapselung nutzt, kann es problemlos verschiedene Rechenzentren und Standorte überspannen und so eine globale virtuelle Netzwerkerweiterung erreichen.
VLAN vs. VxLAN
VLAN und VXLAN sind beides Technologien zur Netzwerkvirtualisierung, eignen sich jedoch für unterschiedliche Anwendungsszenarien. VLAN eignet sich für kleine und mittelgroße Netzwerkumgebungen und bietet grundlegende Netzwerkisolierung und -sicherheit. Seine Stärke liegt in seiner Einfachheit, einfachen Konfiguration und breiten Unterstützung.
VXLAN ist eine Technologie, die den Bedarf an großflächigen Netzwerkerweiterungen in modernen Rechenzentren und Cloud-Computing-Umgebungen decken soll. Die Stärke von VXLAN liegt in der Unterstützung von Millionen virtueller Netzwerke und eignet sich daher für die Bereitstellung virtualisierter Netzwerke in Rechenzentren. VXLAN überwindet die Skalierbarkeitsbeschränkungen von VLAN und eignet sich für komplexere Netzwerkdesigns.
Obwohl der Name VXLAN auf eine Erweiterung des VLAN-Protokolls hindeutet, unterscheidet sich VXLAN in Wirklichkeit wesentlich von VLAN durch die Fähigkeit, virtuelle Tunnel zu bilden. Die Hauptunterschiede zwischen beiden sind folgende:
Besonderheit | VLAN | VXLAN |
|---|---|---|
| Standard | IEEE 802.1Q | RFC 7348 (IETF) |
| Schicht | Schicht 2 (Datenverbindung) | Schicht 2 über Schicht 3 (L2oL3) |
| Verkapselung | 802.1Q Ethernet-Header | MAC-in-UDP (in IP gekapselt) |
| ID-Größe | 12-Bit (0–4095 VLANs) | 24-Bit (16,7 Millionen VNIs) |
| Skalierbarkeit | Begrenzt (4094 nutzbare VLANs) | Hochgradig skalierbar (unterstützt Multi-Tenant-Clouds) |
| Broadcast-Handling | Traditionelles Flooding (innerhalb von VLAN) | Verwendet IP-Multicast oder Head-End-Replikation |
| Gemeinkosten | Niedrig (4-Byte-VLAN-Tag) | Hoch (~50 Bytes: UDP + IP + VXLAN-Header) |
| Verkehrsisolierung | Ja (pro VLAN) | Ja (pro VNI) |
| Tunnelbau | Kein Tunneln (flaches L2) | Verwendet VTEPs (VXLAN-Tunnel-Endpunkte) |
| Anwendungsfälle | Kleine/mittlere LANs, Unternehmensnetzwerke | Cloud-Rechenzentren, SDN, VMware NSX, Cisco ACI |
| Spanning Tree (STP)-Abhängigkeit | Ja (um Schleifen zu vermeiden) | Nein (verwendet Layer-3-Routing, vermeidet STP-Probleme) |
| Hardware-Unterstützung | Wird auf allen Switches unterstützt | Erfordert VXLAN-fähige Switches/NICs (oder Software-VTEPs) |
| Mobilitätsunterstützung | Eingeschränkt (innerhalb derselben L2-Domäne) | Besser (VMs können über Subnetze hinweg verschoben werden) |
Was kann Mylinking™ Network Packet Broker für die Network Virtual Technology tun?
VLAN markiert, VLAN ungetaggt, VLAN ersetzt:
Unterstützt die Zuordnung beliebiger Schlüsselfelder in den ersten 128 Bytes eines Pakets. Der Benutzer kann den Offset-Wert, die Länge und den Inhalt des Schlüsselfelds anpassen und die Datenverkehrsausgaberichtlinie entsprechend der Benutzerkonfiguration festlegen.
Tunnelverkapselungs-Stripping:
Unterstützt werden die VxLAN-, VLAN-, GRE-, GTP-, MPLS- und IPIP-Header, die im ursprünglichen Datenpaket entfernt und als Ausgabe weitergeleitet werden.
Tunneling-Protokoll-Identifikation
Unterstützt die automatische Identifizierung verschiedener Tunnelprotokolle wie GTP / GRE / PPTP / L2TP / PPPOE/IPIP. Je nach Benutzerkonfiguration kann die Verkehrsausgabestrategie entsprechend der inneren oder äußeren Schicht des Tunnels implementiert werden.
Weitere Einzelheiten zu den damit verbundenenNetzwerkpaketbroker.
Veröffentlichungszeit: 25. Juni 2025
