前言

最近，關于xx公有云的用戶網絡，由于隔離問題引發安全討論，大家頓時對啥“經典網絡”、“VPC”等概念興趣大增，大家的熱議中多次提到AWS的VPC，亞馬遜的AWS怎么搞的，我們不得而知，但是我們可以聊聊OpenStack的，畢竟它一直在模仿AWS嘛；

“隔離”啥

首先，我們先搞清楚，所謂“隔離”，到底是在“隔”什么；

我們知道，計算機網絡，是分層實現的，不同協議工作在不同層，這些層的設計、制定都有國際標準，按著OSI的分層模型，共有七個層，大家在討論的隔離，通常指的是第2層，也叫“數據鏈路層”；

數據鏈路層的網絡包，也叫“幀”，我們常說的網卡的MAC地址，就是幀的地址，MAC，其實是“媒體訪問控制”（media access control）的簡稱，這是數據鏈路層的一個子層；

那為什么要在這個二層上搞隔離呢？

因為二層的幀，其中一些幀的地址是廣播地址，在同一個二層的設備都可以、也必須接收這些幀，交換機一般認為工作在二層，對這些廣播包，也都要轉發，所以二層通常被稱為一個“廣播域”，這就好比大家在一個教室里，都能互相看到，除非分隔到不同的教室；

OpenStack的玩法

openstack的neutron負責為虛擬機提供網絡，而且openstack是假設多租戶的，那多租戶之間的隔離問題，它當然要提供支持，下面我們就看一下neutron是怎么實現的；

平坦網絡

neutron中創建的網絡是有“type”的，其中最基礎的一種type就是“flat”，顧名思義，“平坦”就是指都在一個空間下，也就是沒有做二層上的隔離，虛擬機都在同一個二層，同一個廣播域；

從網上找了個示意圖：

這種”平坦“的大二層網絡，雖然實現、管理相對簡單，但也會有諸多問題，除了安全方面，還有廣播風暴等問題；

單個大二層網絡，就好比整個學校的人都在一個大禮堂，大家都能看到，而且萬一誰得了傳染病，大家都被傳染，要想隔離，可以把人分散到各個教室；

VLAN隔離網絡

neutron中創建”vlan“這種類型的網絡，就是主要使用的二層隔離方案，VLAN（虛擬局域網）本身就是交換機廣泛使用的二層隔離技術；

示意圖大概這樣：

這就好比把整個學校的人，從大禮堂，分隔到了不同的教室，同一個教室的人互相可見，不同教室的人不可見；

但這種方案也有一定的局限性，首先管理相對麻煩，需要配合設置物理交換機，另外VLAN的可用數量有限制，VLAN的ID號僅有四千多個，我們假設每個租戶分配1個VLAN，那最多也就能支持四千多個租戶；

OverLay網絡

overlay（覆蓋）網絡，所謂”覆蓋“，大體上指”在一層上面覆蓋另一層，也可以說是用一層載著另一層移動“，VXLAN是最常見的協議，它是把虛擬機的二層的幀，在宿主機上用UDP包裹起來，然后以宿主機的IP，必要的話，經過3層的路由，到達目的宿主機，然后再解封，把內包裹的二層幀，輸送給目的虛擬機；

有點抽象？我們先看看VXLAN的包結構，就知道”包裹“是啥意思了：

那個”Inner Frame“就是被包裹的虛擬機的二層的包；

最終封裝完的包，外層的源IP、目的IP地址，都是宿主機的，所以只要宿主機之間互通（3層可達），被封裝的內層幀就可以被運輸：

那這種方案有什么優點呢？

主要的：

vxlan的范圍足夠大，一千六百多萬，租戶隨便用 因為是完全隔離的，租戶可以隨意定義自己的網絡，哪怕和其他租戶的IP段重疊都沒有關系，比如上圖中，租戶A的網絡，與租戶B的網絡 如果通過一定技術實現支持3層路由器，租戶可以將自己的網絡，隨意組織自己的網絡拓撲，比如上圖中，租戶A的兩個網絡，連接到一個路由器（可以是虛擬的）上

關于上面提的第三點，在neutron中大概是這樣的：

VPC

最后，那到底啥是VPC呢？

很明確的告訴你，上面這個圖就是VPC！

VPC（virtual private cloud），不是個技術專有名詞，而是亞馬遜AWS創造的一個產品層面的名詞；

租戶網絡徹底隔離、IP段都能重疊、路由器、網絡拓撲都能由自己定義，這還不是”虛擬私有云“嗎！