VLAN (Virtual Local Area Network)意为虚拟局域网，是在交换机实现过程中涉及到的概念，由802.1Q标准所定义。由于交换机是工作在链路层的网络设备，连接在同一台交换机的终端处于同一个三层网中，同时也处于同一个广播域。当交换机接入较多的终端时，任意一台终端发送广播报文时（例如：ARP请求），报文都会传遍整个网络。对于规模较大的组网场景，广播报文的泛滥对于网络通信将会造成较大的影响。VLAN技术为这一问题提供了解决方案，VLAN将同一网络划分为多个逻辑上的虚拟子网，并规定当收到广播报文时，仅仅在其所在VLAN中进行广播从而防止广播报文泛滥。VLAN技术在链路层的层次中实现了广播域的隔离。
VXLAN（Virtual eXtensible Local Area Network，虚拟扩展局域网），是由IETF定义的NVO3（Network Virtualization over Layer 3）标准技术之一，采用L2 over L4（MAC-in-UDP）的报文封装模式，将二层报文用三层协议进行封装，可实现二层网络在三层范围内进行扩展，同时满足数据中心大二层虚拟迁移和多租户的需求。
NVO3是基于三层IP overlay网络构建虚拟网络的技术的统称，VXLAN只是NVO3技术之一。除此之外，比较有代表性的还有NVGRE、STT。
任何技术的产生，都有其特定的时代背景与实际需求，VXLAN正是为了解决云计算时代虚拟化中的一系列问题而产生的一项技术。
云计算，凭借其在系统利用率高、人力/管理成本低、灵活性/可扩展性强等方面表现出的优势，已经成为目前企业IT建设的新形态；而在云计算中，大量的采用和部署虚拟化是一个基本的技术模式。
服务器虚拟化技术的广泛部署，极大地增加了数据中心的计算密度；同时，为了实现业务的灵活变更，虚拟机VM（Virtual Machine）需要能够在网络中不受限迁移（如图1-1所示）。实际上，对于数据中心而言，虚拟机迁移已经成为了一个常态性业务。
虚拟机迁移，顾名思义，就是将虚拟机从一个物理机迁移到另一个物理机，但是要求在迁移过程中业务不能中断。要做到这一点，需要保证虚拟机迁移前后，其IP地址、MAC地址等参数维持不变。这就决定了，虚拟机迁移必须发生在一个二层域中。而传统数据中心网络的二层域，将虚拟机迁移限制在了一个较小的局部范围内。
通过堆叠、SVF、TRILL等技术构建物理上的大二层网络，可以将虚拟机迁移的范围扩大。但是，构建物理上的大二层，难免需要对原来的网络做大的改动，并且大二层网络的范围依然会受到种种条件的限制。于是，在VMware、Cisco等全球知名厂商的共同推动下，VXLAN出现了。
VXLAN通过将逻辑网络中通信的数据帧封装在物理网络中进行传输，封装和解封装的过程由VTEP节点完成。VXLAN将逻辑网络中的数据帧添加VXLAN首部后，封装在物理网络中的UDP报文中传送。
• Outer MAC Header：封装外层以太头，14字节，如果有VLAN TAG则为18字节。其中，源MAC地址（Outer Source MAC Address）为源VM所属VTEP的MAC地址，目的MAC地址（Outer Destination MAC Address）为到达目的VTEP的路径上下一跳设备的MAC地址。类型字段为0x0800，指示内层封装的是IP报文。
• Outer IP Header：封装外层IP头，20字节。其中，源IP地址（Outer Source IP Address）为源VM所属VTEP的IP地址，目的IP地址（Outer Destination IP Address）为目的VM所属VTEP的IP地址。协议字段为0x11，指示内层封装的是UDP报文。
• UDP Header：UDP报文头，8字节。其中，UDP目的端口号（UDP Destination Port）固定为4789，指示内层封装报文为VXLAN报文。UDP源端口号（UDP Source Port）为随机任意值，可以用于VTEP之间多路径负载分担的计算。
• VXLAN Header：VXLAN协议新定义的VXLAN头，8字节。
• Flags：8 bit，RRRRIRRR。“I”位为1时，表示VXLAN头中的VXLAN ID有效；为0，表示VXLAN ID无效。“R”位保留未用，设置为0。
• VXLAN ID（VNI）：24 bit，用于标识一个单独的VXLAN网络。
• Reserved：分别为24 bit和8 bit。保留位。
• Original L2 Frame：原始以太网报文。
从报文的封装可以看出，VXLAN头和原始二层报文是作为UDP报文的载荷存在的。在VTEP之间的网络设备，只需要根据Outer MAC Header和Outer IP Header进行转发，利用UDP Source Port进行负载分担，这一过程，与转发普通的IP报文完全相同。这样，除了VTEP设备，现网的大量设备无需更换或升级即可支持VXLAN网络。
不过，新增加的VXLAN报文封装也引入了一个问题，即MTU值的设置。
一般来说，虚拟机的默认MTU为1500 Bytes，也就是说原始以太网报文最大为1500字节。这个报文在经过VTEP时，会封装上50字节的新报文头（VXLAN头8字节+UDP头8字节+外部IP头20字节+外部MAC头14字节），这样一来，整个报文长度达到了1550字节。而现有的VTEP设备，一般在解封装VXLAN报文时，要求VXLAN报文不能被分片，否则无法正确解封装。这就要求VTEP之间的所有网络设备的MTU最小为 1550字节。
如果中间设备的MTU值不方便进行更改，那么设置虚拟机的MTU值为1450，也可以暂时解决这个问题。
助教：马季
