Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong kiến trúc mạng máy tính truyền thống, giao thức mạng cục bộ ảo VLAN (Virtual Local Area Network) theo chuẩn IEEE 802.1Q đã được áp dụng rộng rãi để phân chia miền quảng bá (broadcast domain). Tuy nhiên, trường nhận diện VLAN ID chỉ có độ dài 12-bit, giới hạn số lượng mạng ảo tối đa ở mức 4.096 VLAN. Khi điện toán đám mây (Cloud Computing) và các trung tâm dữ liệu (Data Center - DC) quy mô lớn phát triển, số lượng máy ảo (Virtual Machine - VM) gia tăng nhanh chóng, kéo theo các thách thức kỹ thuật nghiêm trọng:

  • Giới hạn số lượng mạng phân đoạn: Mức trần 4.096 VLAN không đáp ứng đủ nhu cầu phân tách tài nguyên của các nhà cung cấp dịch vụ đám mây phục vụ hàng triệu người thuê (multi-tenant).
  • Quá tải bảng địa chỉ MAC: Hạ tầng ảo hóa với mật độ máy ảo dày đặc đòi hỏi các thiết bị chuyển mạch (switch) truyền thống phải lưu trữ lượng lớn mục nhập MAC, vượt quá dung lượng phần cứng thông thường.
  • Bùng nổ lưu lượng East-West: Thiết kế ứng dụng phân tán hiện đại làm tăng đột biến lưu lượng trao đổi trực tiếp giữa các máy chủ (East-West traffic), thay vì chủ yếu là lưu lượng giữa máy khách và máy chủ (North-South traffic) như trước đây.
  • Hạn chế của giao thức Spanning Tree (STP): STP ngăn chặn vòng lặp ở Lớp 2 bằng cách khóa các cổng dự phòng, dẫn đến tình trạng nghẽn cổ chai băng thông, không hỗ trợ cân bằng tải đa đường (ECMP) và gây ra độ trễ lớn trong mạng trung tâm dữ liệu.

Nhằm giải quyết triệt để các rào cản trên, công nghệ mở rộng mạng cục bộ ảo qua hạ tầng Lớp 3 – Virtual Extensible LAN (trong tài liệu tiểu luận được nhóm tác giả định danh và viết tắt theo thuật ngữ công nghệ nghiên cứu) đã ra đời. Đề tài "Tìm hiểu Virtual Extensible LAN và ứng dụng" được thực hiện bởi nhóm sinh viên Khoa Đào tạo Chất lượng cao, ngành Công nghệ Thông tin, chuyên ngành Mạng và An ninh mạng thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh nhằm nghiên cứu sâu nguyên lý và thực nghiệm công nghệ này.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể của đề tài:

  1. Làm rõ định nghĩa, cấu trúc đóng gói gói tin, các trường thông tin và chức năng chi tiết của từng thành phần trong tiêu đề gói tin mở rộng.
  2. Hệ thống hóa hệ thống thuật ngữ chuyên ngành liên quan đến công nghệ mạng ảo hóa overlay (VNI, VTEP, NVE, EVPN, DCI).
  3. Nắm vững cơ chế vận hành, quy trình định tuyến đường truyền và phương thức xử lý các luồng lưu lượng dữ liệu.
  4. Thiết kế và triển khai mô hình thực nghiệm (lab) minh họa ứng dụng thực tế trong việc chuyển tiếp lưu lượng BUM (Broadcast, Unknown-unicast, Multicast) và kết nối đa trung tâm dữ liệu (Multi-DC).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ ảo hóa mạng Lớp 2 trên nền tảng Lớp 3, cấu trúc gói tin, cơ chế bao đóng (encapsulation), giải bao đóng (decapsulation), kiến trúc chuyển mạch Spine-Leaf và các giải pháp xử lý dữ liệu mạng overlay.
  • Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung vào công nghệ mạng overlay mở rộng, cơ chế xử lý lưu lượng BUM bằng Multicast/Ingress Replication, kết nối Data Center Interconnect (DCI) và mô phỏng thực nghiệm trên nền tảng Docker/GNS3 cùng EVE-NG sử dụng hệ điều hành mạng Cisco Nexus (NX-OS) và FRRouting.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và khái niệm nền tảng

Công nghệ nghiên cứu thiết lập một mạng logic Lớp 2 (Overlay Network) hoạt động độc lập phía trên hạ tầng mạng vật lý Lớp 3 (Underlay Network) hiện hữu. Các khái niệm và thành phần cốt lõi được tác giả sử dụng bao gồm:

  • Overlay Network & Underlay Network: Mạng overlay tạo ra các liên kết logic ảo mà không làm thay đổi cấu trúc định tuyến của mạng vật lý underlay bên dưới.
  • VTEP (Virtual Tunnel EndPoint): Điểm cuối của đường hầm mạng ảo, có nhiệm vụ đóng gói gói tin Lớp 2 vào gói tin UDP/IP trước khi truyền qua mạng Lớp 3 và thực hiện giải mã khi nhận gói tin đến.
  • VNI (Network Identifier): Mã định danh phân đoạn mạng ảo có độ dài 24-bit, cho phép tạo ra tối đa $2^{24}$ (hơn 16 triệu) phân đoạn mạng logic, loại bỏ hoàn toàn giới hạn 4.096 của VLAN.
  • PYGAME / VXLAN Gateway: Thiết bị cầu nối đóng vai trò chuyển tiếp lưu lượng giữa môi trường VLAN truyền thống và môi trường mạng mở rộng.
  • Lưu lượng BUM (Broadcast, Unknown-unicast, Multicast): Nhóm lưu lượng cần được chuyển tiếp tới nhiều đích hoặc chưa xác định được đích đến cụ thể trong bảng MAC.
Tiêu chí so sánh VLAN truyền thống Mạng mở rộng Overlay (VNI)
Độ dài Segment ID 12 bit 24 bit
Số lượng phân đoạn mạng tối đa 4.096 ~16,77 triệu (16.777.216)
Độ trễ truyền tải Cao (do phụ thuộc STP) Thấp (nhờ định tuyến L3 tối ưu)
Tính linh hoạt & Mở rộng Thấp Rất cao
Hỗ trợ môi trường ảo hóa / Multi-tenant Không hỗ trợ trực tiếp Tối ưu hóa cho VM và Cloud Platform
Giao thức chống loop hạ tầng STP (khóa cổng dự phòng) ECMP (cân bằng tải toàn bộ liên kết L3) 
+---------------------------------------------------------------------------------------+
|                                    CẤU TRÚC GÓI TIN MỞ RỘNG                           |
+-------------------+------------------+-------------------+-------------------+--------+
| Outer MAC Header  | Outer IP Header  |  Outer UDP Header |   Header Mở rộng  | Inner  |
| (Src/Dst MAC VTEP)| (Src/Dst IP VTEP)| (Dst Port = 4789) | (24-bit VNI, Flag)| Frame  |
+-------------------+------------------+-------------------+-------------------+--------+

Kiến trúc mạng Underlay: Mô hình Spine-Leaf

Nhằm khắc phục nhược điểm của mô hình 3 tầng truyền thống (Core – Aggregation/Distribution – Access) vốn gây tắc nghẽn lưu lượng East-West, công nghệ overlay sử dụng kiến trúc Clos Model (Spine-Leaf) được phát triển từ lý thuyết toán học năm 1953 của Charles Clos (Bell Labs):

  • Tầng Spine: Đóng vai trò làm trục chuyển mạch trung tâm kết nối toàn bộ các Leaf switch theo mô hình Full-mesh. Các Spine switch không kết nối trực tiếp với nhau.
  • Tầng Leaf: Đóng vai trò kết nối trực tiếp đến các máy chủ, firewall, bộ cân bằng tải hoặc đóng vai trò VTEP.
  • Đặc tính kỹ thuật: Khoảng cách truyền thông giữa hai máy chủ bất kỳ dưới các Leaf khác nhau luôn cố định chính xác 2 bước nhảy (Leaf $\rightarrow$ Spine $\rightarrow$ Leaf), đảm bảo băng thông cao, không bị khóa cổng (non-blocking) và độ trễ có thể dự đoán trước.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Tác giả sử dụng phương pháp phân tích lý thuyết kết hợp thiết kế và triển khai thực nghiệm thông qua mô phỏng phần mềm:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp: Nghiên cứu các chuẩn giao thức mạng, RFC định dạng gói tin, cơ chế Data Plane Flood and Learn, cơ chế Ingress Replication và Control Plane MP-BGP EVPN.
  • Mô phỏng hạ tầng mạng: Sử dụng GNS3 kết hợp container Docker (ffrouting/ffr, alpine) để dựng kịch bản Multi-DC; sử dụng EVE-NG để dựng kịch bản chuyển tiếp lưu lượng BUM trên hạ tầng chuyển mạch ảo hóa Cisco Nexus 9000 hỗ trợ công nghệ vPC (Virtual Port Channel).
  • Thu thập và phân tích dữ liệu: Sử dụng công cụ Wireshark bắt gói tin trên các giao diện mạng để kiểm tra cấu trúc UDP port 4789, trường VNI 24-bit và kiểm tra tính thông suốt qua công cụ Ping, Traceroute và bảng trạng thái NVE trên hệ điều hành mạng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Khái niệm và cơ sở lý thuyết

Chương I tập trung phân tích nguồn gốc xuất hiện, các ưu điểm vượt trội và chi tiết kỹ thuật của giao thức mạng overlay mở rộng:

  • Định dạng gói tin:

    • Outer MAC Header: Chứa địa chỉ MAC nguồn và MAC đích của các điểm trạm kế tiếp (next-hop) trên đường hầm.
    • Outer IP Header: Chứa địa chỉ IP nguồn (VTEP nguồn) và IP đích (VTEP đích hoặc địa chỉ Multicast Group).
    • Outer UDP Header: Sử dụng cổng đích mặc định là 4789. Cổng nguồn được tạo động bằng thuật toán băm (hash) từ tiêu đề gói tin bên trong, cho phép mạng underlay tận dụng cơ chế ECMP (Equal-Cost MultiPath) để cân bằng tải qua tất cả các liên kết vật lý.
    • Header mở rộng: Chứa trường VNI (24-bit) để xác định phân đoạn mạng và trường Flags (8-bit, trong đó bit thứ 5 mang giá trị 1 biểu thị VNI hợp lệ).

  • Các phương pháp triển khai và xử lý lưu lượng BUM:

    1. Flood and Learn (F&L): Hoạt động hoàn toàn trên Data Plane. Mỗi VNI được ánh xạ vào một nhóm Multicast (Delivery Group - DG). Khi nhận gói tin BUM (như ARP Request), VTEP nguồn đóng gói gói tin và gửi tràn vào nhóm Multicast. Các VTEP khác trong nhóm nhận gói tin, học địa chỉ MAC nguồn cùng VNI tương ứng, giải bao đóng và chuyển vào mạng nội bộ.
    2. Static Ingress Replication: Dành cho các hệ thống không kích hoạt Multicast ở tầng underlay. VTEP nguồn cấu hình tĩnh danh sách IP của các VTEP đích và tự động tạo các bản sao unicast riêng biệt để gửi đến từng VTEP có cùng cấu hình VNI.
    3. MP-BGP EVPN: Giải pháp Control Plane hiện đại sử dụng giao thức định tuyến BGP mở rộng để trao đổi bảng địa chỉ MAC/IP giữa các VTEP, giảm thiểu tối đa hiện tượng gửi tràn (flooding) trên toàn mạng.

  • Giải pháp kết nối liên trung tâm dữ liệu (Data Center Interconnect - DCI):

Giải pháp DCI Kịch bản triển khai Ưu điểm Thách thức / Hạn chế
End-to-End Thiết lập một đường hầm trực tiếp giữa các DC quy mô nhỏ Cấu hình logic đơn giản, thiết bị DCI không cần lưu bảng MAC/IP người thuê Phải đồng nhất quy hoạch VNI và định tuyến trên toàn bộ các DC
VLAN Hand-off DCI-VTEP biên chuyển đổi lưu lượng sang VLAN giữa các DC Định tuyến độc lập giữa các DC, phù hợp hạ tầng không đồng nhất Đòi hỏi năng lực xử lý cao trên thiết bị DCI; hạn chế đối với dịch vụ khác subnet
Segmented DCI Thiết lập các phân đoạn đường hầm riêng biệt qua kết nối L3 Giảm thiểu flooding L2, ngăn chặn broadcast storm lan truyền chéo Phức tạp trong việc quản lý và duy trì nhiều phân đoạn đường hầm

Chương II: Phát triển ý tưởng, xây dựng mô hình và kiểm thử

Chương II mô tả chi tiết quy trình thiết kế, triển khai hai mô hình thực nghiệm và đánh giá kết quả kiểm thử trên các môi trường giả lập.

Thiết kế và triển khai

Mô hình 1: Kết nối Multi-DC sử dụng Docker và FRRouting

  • Môi trường triển khai: Hệ điều hành Ubuntu chạy nền tảng mô phỏng GNS3 kết hợp nền tảng Docker.
  • Thành phần phần mềm:
    • Image ffrouting/ffr: Container đóng vai trò router định tuyến hỗ trợ giao thức mạng mở rộng và cấu hình thông qua terminal Linux.
    • Image alpine: Container máy trạm đầu cuối (tương đương VPCS).
    • Wireshark: Bắt và phân tích cấu trúc gói tin.
  • Cấu hình mạng:
    • Tạo cầu nối logic br0 trên các router ffrouting-ffr-1 và ffrouting-ffr-2.
    • Khởi tạo giao diện mạng mở rộng Pygame10 với VNI ID 10, cổng đích 4789, trỏ địa chỉ IP remote tương ứng (10.1 và 10.2).
    • Gán máy trạm alpine-1 dải IP 30.1/24 và alpine-2 dải IP 30.2/24.
# Cấu hình trên router ffrouting-ffr-1
ip link add br0 type bridge
ip link set dev br0 up
ip addr add 10.1/24 dev eth0
ip link add name Pygame10 type Pygame id 10 dev eth0 remote 10.2 dstport 4789
ip addr add 20.1/24 dev Pygame10
brctl addif br0 eth1
brctl addif br0 Pygame10
ip link set dev Pygame10 up

Mô hình 2: Xử lý lưu lượng BUM trên cụm Cisco Nexus vPC với EVE-NG

  • Môi trường triển khai: Nền tảng EVE-NG.
  • Thiết bị sử dụng: 3 Switch Cisco Nexus (NX01, NX02, NX03), 3 Router Cisco IOL (R1, R2, R3 - IOS version 15.1), Switch Layer 2 Access và các máy trạm Virtual PC (VPCS).
+-----------------------------------------------------------------------+
|                    SƠ ĐỒ THỰC NGHIỆM CISCO NEXUS vPC                  |
|                                                                       |
|                          [ R1 / R2 / R3 ]                             |
|                    (Underlay OSPF Area 0, PIM RP)                     |
|                              /        \                               |
|                             /          \                              |
|                   [ NX01 ] ============ [ NX02 ]       [ NX03 ]       |
|                  (vPC Peer-Link Po100) (Secondary)   (VTEP Standalone)|
|                         \                /                 |          |
|                          \              /                  |          |
|                       [ Switch L2 Access ]                 |          |
|                                |                           |          |
|                             [ PC-8 ]                    [ PC-11 ]     |
|                           (192.168.1.8)               (192.168.1.11)  |
+-----------------------------------------------------------------------+
  • Kiến trúc và cấu hình chi tiết:
    • Cấu hình vPC (Virtual Port Channel): Thiết lập vpc domain 100 giữa NX01 (Primary) và NX02 (Secondary). Sử dụng cổng quản trị mgmt 0 (dải 172.1/24 và 172.2/24) cho đường truyền kiểm tra trạng thái peer-keepalive. Cổng port-channel 100 đóng vai trò vpc peer-link. Kích hoạt các tính năng peer-switch, peer-gateway, ip arp synchronize và thiết lập delay restore 5 giây.
    • Cấu hình giao diện NVE (Network Virtualization Endpoint):
      • Giao diện loopback 0 được gán hai địa chỉ IP: Primary IP (NX01: 200.1/32, NX02: 200.2/32) sử dụng cho định tuyến Lớp 3 (OSPF); Secondary IP (100.1/32) được cấu hình giống nhau trên cả hai switch NX01 và NX02 để đóng vai trò địa chỉ IP ảo đại diện cho VTEP trong cụm vPC.
      • Cấu hình giao diện nve 1 liên kết với source-interface loopback 0, ánh xạ vlan 10 vào vn-segment 10000 và tham gia nhóm multicast 230.1.
    • Định tuyến Underlay và Multicast PIM:
      • Kích hoạt giao thức định tuyến OSPF 1 area 0 trên toàn bộ các liên kết giữa NX01, NX02, NX03 và các Router R1, R2, R3.
      • Thiết lập giao thức PIM Sparse-Mode với địa chỉ Rendezvous Point (RP) tập trung tại 10.1 trên toàn mạng.
! Cấu hình NVE và Multicast trên Switch Cisco Nexus NX01
NX01(config)# feature nv overlay
NX01(config)# feature vn-segment-vlan-based
NX01(config)# feature ospf
NX01(config)# feature pim
NX01(config)# ip pim rp-address 10.1
NX01(config)# int lo0
NX01(config-if)# ip add 200.1/32
NX01(config-if)# ip address 100.1/32 secondary
NX01(config-if)# ip router ospf 1 area 0
NX01(config-if)# ip pim sparse-mode
NX01(config)# int nve 1
NX01(config-if-nve)# no shut
NX01(config-if-nve)# source-interface loopback 0
NX01(config-if-nve)# member vni 10000 mcast-group 230.1
NX01(config)# vlan 10
NX01(config-vlan)# vn-segment 10000

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm

  1. Xác thực kết nối Multi-DC trên Docker:

    • Máy trạm alpine-2 gửi thành công các gói tin ICMP (Ping) đến alpine-1 (30.1).
    • Dữ liệu bắt gói qua Wireshark chứng minh gói tin Ethernet nguyên bản được bao đóng hoàn chỉnh bên trong tiêu đề UDP với cổng đích 4789 và VNI 10.

  2. Xác thực tính năng vPC và NVE Data Plane trên Cisco Nexus:

    • Lệnh show vpc xác nhận trạng thái cụm vPC đạt mức success, đường truyền peer-link (Po100) và vPC status (Po10) hoạt động bình thường (up).
    • Lệnh show nve peers hiển thị liên kết láng giềng VTEP giữa 100.1 và 100.2 ở trạng thái Up với chế độ học DP (Data-Plane).
    • Lệnh show nve interface và show nve vni data-plane xác nhận giao diện nve1 đã ánh xạ thành công VNI 10000 vào nhóm Multicast 230.1 thuộc chế độ L2 [10].
    • Kết quả lệnh debug nve packet ghi nhận chính xác tiến trình giải bao đóng gói tin tại tầng chuyển tiếp: 
      nve: nve_ip_udp_decapsulate: Packet - UDP Port: 4789 VNI: 10000 VTEP: 0x49000001 Source: 100.2
    • Kiểm tra định tuyến đầu cuối: Máy trạm PC8 (192.168.1.8) thực hiện lệnh trace tới PC11 (192.168.1.11):
VPCS> trace 192.168.1.11, 8 hops max, press Ctrl+C to stop
 1   192.168.1.11   1.078 ms

Kết quả phản hồi chỉ ghi nhận duy nhất 1 bước nhảy (hop) trực tiếp tới địa chỉ đích, chứng minh mạng overlay đã tạo ra một phân đoạn chuyển mạch Lớp 2 đồng nhất xuyên suốt hạ tầng mạng định tuyến Lớp 3 phức tạp.

Đóng góp của đề tài

  • Cung cấp tài liệu tổng hợp hệ thống hóa lý thuyết về sự dịch chuyển từ mạng VLAN truyền thống sang mạng ảo hóa mở rộng trong kiến trúc trung tâm dữ liệu hiện đại.
  • Xây dựng thành công kịch bản cấu hình chi tiết cho cụm thiết bị Cisco Nexus kết hợp đồng thời công nghệ vPC, NVE và giao thức định tuyến Multicast PIM Sparse-Mode để xử lý hiệu quả lưu lượng BUM.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Mô hình thực nghiệm được triển khai hoàn toàn trong môi trường ảo hóa giả lập (GNS3, Docker và EVE-NG), chưa được kiểm thử trên hệ thống thiết bị phần cứng chuyển mạch vật lý chuyên dụng.
    • Quá trình thực nghiệm tập trung chuyên sâu vào cơ chế Flood and Learn dựa trên Data Plane với PIM Multicast; cơ chế Control Plane MP-BGP EVPN mới dừng lại ở mức độ phân tích nguyên lý lý thuyết, chưa triển khai bài lab cấu hình độc lập.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng xây dựng kịch bản thực nghiệm hoàn chỉnh cho công nghệ MP-BGP EVPN kết hợp VXLAN để đánh giá khả năng triệt tiêu lưu lượng flooding và tự động học địa chỉ MAC/IP qua Control Plane.
    • Thử nghiệm tính năng di trú máy ảo trực tiếp (Live Migration) giữa các máy chủ nằm ở các trung tâm dữ liệu phân tán thông qua đường hầm DCI.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo chuyên môn hữu ích đối với:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành Mạng máy tính, An toàn thông tin, Điện toán đám mây: Cung cấp kiến trúc lý thuyết chuẩn mực về mô hình Spine-Leaf, giao thức đóng gói Lớp 2 trên Lớp 3 và cơ chế vận hành của VTEP.
  • Kỹ sư triển khai hạ tầng mạng Data Center: Cung cấp hướng dẫn từng bước (step-by-step) về cú pháp lệnh cấu hình thực tế cho các dòng switch Cisco Nexus (NX-OS), kỹ thuật ghép cổng vPC kết hợp NVE Loopback kép (Primary/Secondary IP) và tích hợp định tuyến Multicast.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao VNI có thể giải quyết được tình trạng cạn kiệt phân đoạn mạng của VLAN?

Chuẩn VLAN IEEE 802.1Q sử dụng trường định danh 12-bit, giới hạn không gian mạng ở mức $2^{12} = 4.096$ VLAN ID. Trong khi đó, tiêu đề mạng mở rộng cung cấp trường VNI có độ dài 24-bit, nâng tổng số lượng phân đoạn mạng logic lên tới $2^{24} \approx 16,77$ triệu, đáp ứng đầy đủ quy mô mở rộng cho hàng triệu máy ảo trong môi trường Multi-tenant Cloud.

2. Vai trò của việc cấu hình hai địa chỉ IP (Primary và Secondary) trên giao diện Loopback 0 của switch Cisco Nexus trong cụm vPC là gì?

  • Primary IP Address: Là địa chỉ IP đơn nhất (unique) trên mỗi switch Nexus, được giao thức định tuyến Lớp 3 (như OSPF) sử dụng để xác định router-id và thiết lập quan hệ láng giềng.
  • Secondary IP Address: Là địa chỉ IP phụ nhưng phải được cấu hình giống nhau tuyệt đối trên cả 2 switch thành viên của cụm vPC. Địa chỉ này đại diện chung cho cổng NVE/VTEP ảo của cụm, giúp các thiết bị VTEP từ xa xem cặp vPC switch như một điểm cuối hầm duy nhất.

3. Giao thức mạng mở rộng sử dụng cổng dịch vụ UDP nào và làm thế nào để tận dụng tính năng ECMP?

Giao thức sử dụng cổng đích mặc định là UDP 4789. Cổng nguồn UDP được sinh ra một cách ngẫu nhiên thông qua thuật toán băm (hash) dựa trên thông tin tiêu đề của gói tin Lớp 2 bên trong. Nhờ sự đa dạng của cổng nguồn UDP, các bộ định tuyến underlay Lớp 3 có thể phân bổ các luồng dữ liệu khác nhau lên nhiều đường truyền song song có chi phí bằng nhau (ECMP) mà không bị phụ thuộc vào STP.

4. Cơ chế Flood and Learn xử lý gói tin ARP Request (thuộc nhóm BUM) như thế nào?

Khi một máy trạm phát gói tin ARP Request (địa chỉ MAC đích là FFFF.FFFF.FFFF), VTEP nguồn nhận gói tin, xác định VNI và đóng gói gói tin vào tiêu đề IP có địa chỉ đích là nhóm Multicast (Delivery Group) tương ứng với VNI đó. Gói tin được truyền qua cây Multicast underlay đến tất cả các VTEP cùng tham gia nhóm. Các VTEP nhận gói tin sẽ ghi nhận địa chỉ MAC nguồn, giải bao đóng và chuyển tiếp frame Lớp 2 vào mạng LAN cục bộ cho máy đích phản hồi.

5. Tại sao khi thực hiện lệnh traceroute giữa 2 máy trạm ở 2 phân đoạn mạng khác nhau qua đường hầm, kết quả chỉ hiển thị 1 bước nhảy?

Mạng overlay đóng gói toàn bộ gói tin Lớp 2 ban đầu vào bên trong gói tin Lớp 3 (UDP/IP). Toàn bộ quá trình định tuyến qua nhiều thiết bị chuyển mạch và router underlay chỉ tác động lên tiêu đề IP bên ngoài. Đối với hai máy trạm đầu cuối, chúng xem nhau như đang kết nối trực tiếp trong cùng một miền chuyển mạch Lớp 2 (broadcast domain), do đó lệnh traceroute chỉ ghi nhận duy nhất 1 bước nhảy tới đích.

Kết luận

Tiểu luận chuyên ngành "Tìm hiểu Virtual Extensible LAN và ứng dụng" của nhóm tác giả Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã làm rõ nguyên lý hoạt động, cấu trúc bao đóng và các phương thức xử lý dữ liệu của công nghệ mạng ảo hóa overlay Lớp 2 trên nền tảng Lớp 3. Bằng việc kết hợp kiến trúc Spine-Leaf và trường định danh 24-bit VNI, công nghệ này giải quyết triệt để các hạn chế về quy mô phân đoạn và sự tắc nghẽn băng thông của chuẩn VLAN truyền thống. Các kết quả thực nghiệm trên nền tảng Docker/FRRouting và hệ thống chuyển mạch Cisco Nexus vPC trên EVE-NG đã kiểm chứng thành công tính khả thi, tính toàn vẹn của dữ liệu bao đóng cũng như cơ chế chuyển tiếp lưu lượng BUM và đơn giản hóa bước nhảy định tuyến logic trong các trung tâm dữ liệu hiện đại.