[要約] RFC 8151は、データセンターネットワーク仮想化オーバーレイネットワークの使用事例に関する要約です。このRFCの目的は、データセンターネットワークの仮想化におけるオーバーレイネットワークの利用方法と利点を示すことです。
Internet Engineering Task Force (IETF) L. Yong
Request for Comments: 8151 L. Dunbar
Category: Informational Huawei
ISSN: 2070-1721 M. Toy
Verizon
A. Isaac
Juniper Networks
V. Manral
Nano Sec Co
May 2017
Use Cases for Data Center Network Virtualization Overlay Networks
データセンターネットワーク仮想化オーバーレイネットワークの使用例
Abstract
概要
This document describes Network Virtualization over Layer 3 (NVO3) use cases that can be deployed in various data centers and serve different data-center applications.
このドキュメントでは、さまざまなデータセンターに展開でき、さまざまなデータセンターアプリケーションに対応できる、レイヤー3（NVO3）上のネットワーク仮想化の使用例について説明します。
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Table of Contents
目次
1. Introduction ....................................................3
1.1. Terminology ................................................4
1.2. NVO3 Background ............................................5
2. DC with a Large Number of Virtual Networks ......................6
3. DC NVO3 Virtual Network and External Network Interconnection ....6
3.1. DC NVO3 Virtual Network Access via the Internet ............7
3.2. DC NVO3 Virtual Network and SP WAN VPN Interconnection .....8
4. DC Applications Using NVO3 ......................................9
4.1. Supporting Multiple Technologies ...........................9
4.2. DC Applications Spanning Multiple Physical Zones ..........10
4.3. Virtual Data Center (vDC) .................................10
5. Summary ........................................................12
6. Security Considerations ........................................12
7. IANA Considerations ............................................12
8. Informative References .........................................13
Acknowledgements...................................................14
Contributors ......................................................15
Authors' Addresses.................................................16
Server virtualization has changed the Information Technology (IT) industry in terms of the efficiency, cost, and speed of providing new applications and/or services such as cloud applications. However, traditional data center (DC) networks have limits in supporting cloud applications and multi-tenant networks [RFC7364]. The goal of data center Network Virtualization over Layer 3 (NVO3) networks is to decouple the communication among tenant systems from DC physical infrastructure networks and to allow one physical network infrastructure to:
サーバー仮想化は、新しいアプリケーションやクラウドアプリケーションなどのサービスを提供する効率、コスト、速度の点で、情報技術（IT）業界を変えました。ただし、従来のデータセンター（DC）ネットワークでは、クラウドアプリケーションとマルチテナントネットワークのサポートに制限があります[RFC7364]。データセンターネットワーク仮想化オーバーレイヤー3（NVO3）ネットワークの目標は、テナントシステム間の通信をDC物理インフラストラクチャネットワークから切り離し、1つの物理ネットワークインフラストラクチャが次のことを行えるようにすることです。
o carry many NVO3 virtual networks and isolate the traffic of different NVO3 virtual networks on a physical network.
o 多くのNVO3仮想ネットワークを伝送し、物理ネットワーク上の異なるNVO3仮想ネットワークのトラフィックを分離します。
o provide independent address space in individual NVO3 virtual network such as Media Access Control (MAC) and IP.
o メディアアクセスコントロール（MAC）やIPなどの個別のNVO3仮想ネットワークに独立したアドレス空間を提供します。
o Support flexible Virtual Machines (VMs) and/or workload placement including the ability to move them from one server to another without requiring VM address changes and physical infrastructure network configuration changes, and the ability to perform a "hot move" with no disruption to the live application running on those VMs.
o 柔軟な仮想マシン（VM）やワークロードの配置をサポートします。これには、VMアドレスの変更や物理インフラストラクチャネットワーク構成の変更を必要とせずにサーバー間でそれらを移動する機能や、システムを中断することなく「ホットムーブ」を実行する機能が含まれます。これらのVMで実行されているライブアプリケーション。
These characteristics of NVO3 virtual networks (VNs) help address the issues that cloud applications face in data centers [RFC7364].
NVO3仮想ネットワーク（VN）のこれらの特性は、クラウドアプリケーションがデータセンターで直面する問題に対処するのに役立ちます[RFC7364]。
Hosts in one NVO3 VN may communicate with hosts in another NVO3 VN that is carried by the same physical network, or different physical network, via a gateway. The use-case examples for the latter are as follows:
1つのNVO3 VN内のホストは、ゲートウェイを介して、同じ物理ネットワークまたは異なる物理ネットワークによって運ばれる別のNVO3 VN内のホストと通信できます。後者の使用例は次のとおりです。
1) DCs that migrate toward an NVO3 solution will be done in steps, where a portion of tenant systems in a VN are on virtualized servers while others exist on a LAN.
1）NVO3ソリューションに移行するDCは段階的に行われ、VN内のテナントシステムの一部は仮想化サーバー上にあり、その他はLAN上に存在します。
2) many DC applications serve Internet users who are on different physical networks;
2）多くのDCアプリケーションは、異なる物理ネットワーク上にいるインターネットユーザーにサービスを提供します。
3) some applications are CPU bound, such as Big Data analytics, and may not run on virtualized resources.
3）ビッグデータ分析など、一部のアプリケーションはCPUバウンドであり、仮想化されたリソースで実行できない場合があります。
The inter-VN policies are usually enforced by the gateway.
VN間のポリシーは通常、ゲートウェイによって実施されます。
This document describes general NVO3 VN use cases that apply to various data centers. The use cases described here represent the DC provider's interests and vision for their cloud services. The document groups the use cases into three categories from simple to sophisticated in terms of implementation. However, the implementation details of these use cases are outside the scope of this document. These three categories are described below:
このドキュメントでは、さまざまなデータセンターに適用される一般的なNVO3 VNの使用例について説明します。ここで説明する使用例は、DCプロバイダーのクラウドサービスに対する関心とビジョンを表しています。このドキュメントでは、実装の観点から、ユースケースを単純なものから高度なものまで3つのカテゴリに分類しています。ただし、これらの使用例の実装の詳細は、このドキュメントの範囲外です。これらの3つのカテゴリについて以下で説明します。
o Basic NVO3 VNs (Section 2). All Tenant Systems (TSs) in the network are located within the same DC. The individual networks can be either Layer 2 (L2) or Layer 3 (L3). The number of NVO3 VNs in a DC is much larger than the number that traditional VLAN-based virtual networks [IEEE802.1Q] can support.
o 基本的なNVO3 VN（セクション2）。ネットワーク内のすべてのテナントシステム（TS）は、同じDC内にあります。個々のネットワークは、レイヤー2（L2）またはレイヤー3（L3）のいずれかです。 DC内のNVO3 VNの数は、従来のVLANベースの仮想ネットワーク[IEEE802.1Q]がサポートできる数よりはるかに多いです。
o A virtual network that spans across multiple DCs and/or to customer premises where NVO3 virtual networks are constructed and interconnect other virtual or physical networks outside the DC. An enterprise customer may use a traditional carrier-grade VPN or an IPsec tunnel over the Internet to communicate with its systems in the DC. This is described in Section 3.
o 複数のDCにまたがる仮想ネットワーク、またはNVO3仮想ネットワークが構築され、DCの外部の他の仮想ネットワークまたは物理ネットワークを相互接続する顧客の構内に広がる仮想ネットワーク。企業のお客様は、従来のキャリアグレードのVPNまたはインターネット上のIPsecトンネルを使用して、DC内のシステムと通信できます。これについては、セクション3で説明します。
o DC applications or services require an advanced network that contains several NVO3 virtual networks that are interconnected by gateways. Three scenarios are described in Section 4: (1) supporting multiple technologies; (2) constructing several virtual networks as a tenant network; and (3) applying NVO3 to a virtual Data Center (vDC).
o DCアプリケーションまたはサービスには、ゲートウェイによって相互接続されたいくつかのNVO3仮想ネットワークを含む高度なネットワークが必要です。セクション4では、3つのシナリオについて説明します。（1）複数のテクノロジーのサポート。 （2）テナントネットワークとして複数の仮想ネットワークを構築する。 （3）NVO3を仮想データセンター（vDC）に適用する。
The document uses the architecture reference model defined in [RFC7365] to describe the use cases.
このドキュメントでは、[RFC7365]で定義されているアーキテクチャ参照モデルを使用して、ユースケースを説明しています。
This document uses the terminology defined in [RFC7365] and [RFC4364]. Some additional terms used in the document are listed here.
このドキュメントでは、[RFC7365]と[RFC4364]で定義されている用語を使用しています。このドキュメントで使用されているいくつかの追加用語をここに示します。
ASBR: Autonomous System Border Router.
ASBR：Autonomous System Border Router。
DC: Data Center.
DC：データセンター。
DMZ: Demilitarized Zone. A computer or small subnetwork between a more-trusted internal network, such as a corporate private LAN, and an untrusted or less-trusted external network, such as the public Internet.
DMZ：非武装地帯。企業のプライベートLANなどの信頼性の高い内部ネットワークと、パブリックインターネットなどの信頼性の低いまたは信頼性の低い外部ネットワークとの間のコンピュータまたは小さなサブネットワーク。
DNS: Domain Name Service [RFC1035].
DNS：ドメインネームサービス[RFC1035]。
DC Operator: An entity that is responsible for constructing and managing all resources in DCs, including, but not limited to, computing, storage, networking, etc.
DCオペレーター：DC内のすべてのリソースの構築と管理を担当するエンティティ。これには、コンピューティング、ストレージ、ネットワーキングなどが含まれますが、これらに限定されません。
DC Provider: An entity that uses its DC infrastructure to offer services to its customers.
DCプロバイダー：DCインフラストラクチャを使用して顧客にサービスを提供するエンティティ。
NAT: Network Address Translation [RFC3022].
NAT：ネットワークアドレス変換[RFC3022]。
vGW: virtual GateWay. A gateway component used for an NVO3 virtual network to interconnect with another virtual/physical network.
vGW：仮想GateWay。 NVO3仮想ネットワークが別の仮想/物理ネットワークと相互接続するために使用するゲートウェイコンポーネント。
NVO3: Network Virtualization over Layer 3. A virtual network that is implemented based on the NVO3 architecture.
NVO3：レイヤー3上のネットワーク仮想化。NVO3アーキテクチャに基づいて実装される仮想ネットワーク。
PE: Provider Edge.
PE：プロバイダーエッジ。
SP: Service Provider.
SP：サービスプロバイダー。
TS: A Tenant System, which can be instantiated on a physical server or virtual machine (VM).
TS：物理サーバーまたは仮想マシン（VM）でインスタンス化できるテナントシステム。
VRF-LITE: Virtual Routing and Forwarding - LITE [VRF-LITE].
VRF-LITE：仮想ルーティングおよび転送-LITE [VRF-LITE]。
VN: Virtual Network
VN：仮想ネットワーク
VoIP: Voice over IP
VoIP：Voice over IP
WAN VPN: Wide Area Network Virtual Private Network [RFC4364] [RFC7432].
WAN VPN：広域ネットワーク仮想プライベートネットワーク[RFC4364] [RFC7432]。
An NVO3 virtual network is in a DC that is implemented based on the NVO3 architecture [RFC8014]. This architecture is often referred to as an overlay architecture. The traffic carried by an NVO3 virtual network is encapsulated at a Network Virtualization Edge (NVE) [RFC8014] and carried by a tunnel to another NVE where the traffic is decapsulated and sent to a destination Tenant System (TS). The NVO3 architecture decouples NVO3 virtual networks from the DC physical network configuration. The architecture uses common tunnels to carry NVO3 traffic that belongs to multiple NVO3 virtual networks.
NVO3仮想ネットワークは、NVO3アーキテクチャ[RFC8014]に基づいて実装されたDCにあります。このアーキテクチャは、しばしばオーバーレイアーキテクチャと呼ばれます。 NVO3仮想ネットワークによって運ばれるトラフィックは、ネットワーク仮想化エッジ（NVE）[RFC8014]でカプセル化され、トラフィックがカプセル化解除されて宛先テナントシステム（TS）に送信される別のNVEへのトンネルによって運ばれます。 NVO3アーキテクチャは、NVO3仮想ネットワークをDC物理ネットワーク構成から切り離します。このアーキテクチャは、共通のトンネルを使用して、複数のNVO3仮想ネットワークに属するNVO3トラフィックを伝送します。
An NVO3 virtual network may be an L2 or L3 domain. The network provides switching (L2) or routing (L3) capability to support host (i.e., TS) communications. An NVO3 virtual network may be required to carry unicast traffic and/or multicast or broadcast/unknown- unicast (for L2 only) traffic to/from TSs. There are several ways to transport NVO3 virtual network Broadcast, Unknown Unicast, and Multicast (BUM) traffic [NVO3MCAST].
NVO3仮想ネットワークは、L2またはL3ドメインの場合があります。ネットワークは、ホスト（つまり、TS）通信をサポートするスイッチング（L2）またはルーティング（L3）機能を提供します。 NVO3仮想ネットワークは、TSとの間でユニキャストトラフィックおよび/またはマルチキャストまたはブロードキャスト/不明ユニキャスト（L2のみ）トラフィックを伝送する必要がある場合があります。 NVO3仮想ネットワークのブロードキャスト、不明なユニキャスト、およびマルチキャスト（BUM）トラフィックを転送する方法はいくつかあります[NVO3MCAST]。
An NVO3 virtual network provides communications among TSs in a DC. A TS can be a physical server/device or a VM on a server end-device [RFC7365].
NVO3仮想ネットワークは、DC内のTS間の通信を提供します。 TSは、物理的なサーバー/デバイス、またはサーバーエンドデバイス上のVMの場合があります[RFC7365]。
A DC provider often uses NVO3 virtual networks for internal applications where each application runs on many VMs or physical servers and the provider requires applications to be segregated from each other. A DC may run a larger number of NVO3 virtual networks to support many applications concurrently, where a traditional VLAN solution based on IEEE 802.1Q is limited to 4094 VLANs.
DCプロバイダーは多くの場合、内部アプリケーションにNVO3仮想ネットワークを使用します。各アプリケーションは多くのVMまたは物理サーバーで実行され、プロバイダーはアプリケーションを互いに分離する必要があります。 DCは、多数のアプリケーションを同時にサポートするために、より多くのNVO3仮想ネットワークを実行できます。IEEE802.1Qに基づく従来のVLANソリューションは、4094のVLANに制限されています。
Applications running on VMs may require a different quantity of computing resources, which may result in a computing-resource shortage on some servers and other servers being nearly idle. A shortage of computing resources may impact application performance. DC operators desire VM or workload movement for resource-usage optimization. VM dynamic placement and mobility results in frequent changes of the binding between a TS and an NVE. The TS reachability update mechanisms should take significantly less time than the typical retransmission Timeout window of a reliable transport protocol such as TCP and Stream Control Transmission Protocol (SCTP), so that endpoints' transport connections won't be impacted by a TS becoming bound to a different NVE. The capability of supporting many TSs in a virtual network and many virtual networks in a DC is critical for an NVO3 solution.
VMで実行されているアプリケーションは、異なる量のコンピューティングリソースを必要とする場合があり、その結果、一部のサーバーおよび他のサーバーでコンピューティングリソースが不足する可能性があります。コンピューティングリソースの不足は、アプリケーションのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。 DCオペレーターは、リソース使用量の最適化のためにVMまたはワークロードの移動を望んでいます。 VMの動的配置とモビリティにより、TSとNVE間のバインディングが頻繁に変更されます。 TS到達可能性更新メカニズムは、TCPやストリーム制御伝送プロトコル（SCTP）などの信頼性の高いトランスポートプロトコルの通常の再送信タイムアウトウィンドウよりも大幅に短い時間で済むため、エンドポイントのトランスポート接続は、TSがバインドされることによる影響を受けません別のNVE。仮想ネットワークで多数のTSをサポートし、DCで多数の仮想ネットワークをサポートする機能は、NVO3ソリューションにとって重要です。
When NVO3 virtual networks segregate VMs belonging to different applications, DC operators can independently assign MAC and/or IP address space to each virtual network. This addressing is more flexible than requiring all hosts in all NVO3 virtual networks to share one address space. In contrast, typical use of IEEE 802.1Q VLANs requires a single common MAC address space.
NVO3仮想ネットワークが異なるアプリケーションに属するVMを分離する場合、DCオペレーターは、各仮想ネットワークにMACおよび/またはIPアドレス空間を個別に割り当てることができます。このアドレス指定は、すべてのNVO3仮想ネットワーク内のすべてのホストが1つのアドレス空間を共有する必要がある場合よりも柔軟性があります。対照的に、IEEE 802.1Q VLANの一般的な使用には、単一の共通MACアドレス空間が必要です。
Many customers (enterprises or individuals) who utilize a DC provider's compute and storage resources to run their applications need to access their systems hosted in a DC through Internet or Service Providers' Wide Area Networks (WAN). A DC provider can construct a NVO3 virtual network that provides connectivity to all the resources designated for a customer, and it allows the customer to access the resources via a virtual GateWay (vGW). WAN connectivity to the vGW can be provided by VPN technologies such as IPsec VPNs [RFC4301] and BGP/MPLS IP VPNs [RFC4364].
DCプロバイダーのコンピューティングリソースとストレージリソースを使用してアプリケーションを実行する多くの顧客（企業または個人）は、インターネットまたはサービスプロバイダーのワイドエリアネットワーク（WAN）を介してDCでホストされているシステムにアクセスする必要があります。 DCプロバイダーは、顧客に指定されたすべてのリソースへの接続を提供するNVO3仮想ネットワークを構築でき、顧客が仮想ゲートウェイ（vGW）を介してリソースにアクセスできるようにします。 vGWへのWAN接続は、IPsec VPN [RFC4301]やBGP / MPLS IP VPN [RFC4364]などのVPNテクノロジーによって提供できます。
If a virtual network spans multiple DC sites, one design using NVO3 is to allow the network to seamlessly span the sites without DC gateway routers' termination. In this case, the tunnel between a pair of NVEs can be carried within other intermediate tunnels over the Internet or other WANs, or an intra-DC tunnel and inter-DC tunnel(s) can be stitched together to form an end-to-end tunnel between the pair of NVEs that are in different DC sites. Both cases will form one NVO3 virtual network across multiple DC sites.
仮想ネットワークが複数のDCサイトにまたがる場合、NVO3を使用する1つの設計は、ネットワークがDCゲートウェイルーターの終端なしでサイトにシームレスにまたがることを可能にすることです。この場合、NVEのペア間のトンネルは、インターネットまたは他のWANを介して他の中間トンネル内で伝送できます。または、DC内トンネルとDC間トンネルをつなぎ合わせて、エンドツーエンドを形成できます。異なるDCサイトにあるNVEのペア間のトンネルを終了します。どちらの場合も、複数のDCサイトにまたがる1つのNVO3仮想ネットワークを形成します。
Two use cases are described in the following sections.
次のセクションでは、2つの使用例について説明します。
A customer can connect to an NVO3 virtual network via the Internet in a secure way. Figure 1 illustrates an example of this case. The NVO3 virtual network has an instance at NVE1 and NVE2, and the two NVEs are connected via an IP tunnel in the DC. A set of TSs are attached to NVE1 on a server. NVE2 resides on a DC Gateway device. NVE2 terminates the tunnel and uses the VN Identifier (VNID) on the packet to pass the packet to the corresponding vGW entity on the DC GW (the vGW is the default gateway for the virtual network). A customer can access their systems, i.e., TS1 or TSn, in the DC via the Internet by using an IPsec tunnel [RFC4301]. The IPsec tunnel is configured between the vGW and the customer gateway at the customer site. Either a static route or Internal Border Gateway Protocol (IBGP) may be used for prefix advertisement. The vGW provides IPsec functionality such as authentication scheme and encryption; IBGP traffic is carried within the IPsec tunnel. Some vGW features are listed below:
顧客は安全な方法でインターネットを介してNVO3仮想ネットワークに接続できます。図1は、このケースの例を示しています。 NVO3仮想ネットワークのインスタンスはNVE1とNVE2にあり、2つのNVEはDCのIPトンネルを介して接続されています。サーバー上のNVE1に一連のTSが接続されます。 NVE2はDCゲートウェイデバイスに常駐します。 NVE2はトンネルを終了し、パケットのVN ID（VNID）を使用して、DC GW上の対応するvGWエンティティにパケットを渡します（vGWは仮想ネットワークのデフォルトゲートウェイです）。お客様は、IPsecトンネル[RFC4301]を使用して、インターネット経由でDC内のシステム、つまりTS1またはTSnにアクセスできます。 IPSecトンネルは、vGWとカスタマーサイトのカスタマーゲートウェイの間に構成されます。静的ルートまたは内部ボーダーゲートウェイプロトコル（IBGP）のいずれかをプレフィックスアドバタイズメントに使用できます。 vGWは、認証スキームや暗号化などのIPsec機能を提供します。 IBGPトラフィックはIPsecトンネル内で伝送されます。一部のvGW機能を以下に示します。
o The vGW maintains the TS/NVE mappings and advertises the TS prefix to the customer via static route or IBGP.
o vGWはTS / NVEマッピングを維持し、静的ルートまたはIBGPを介してTSプレフィックスを顧客にアドバタイズします。
o Some vGW functions such as the firewall and load-balancer (LB) can be performed by locally attached network appliance devices.
o ファイアウォールやロードバランサー（LB）などの一部のvGW機能は、ローカルに接続されたネットワークアプライアンスデバイスによって実行できます。
o If the NVO3 virtual network uses different address space than external users, then the vGW needs to provide the NAT function.
o NVO3仮想ネットワークが外部ユーザーとは異なるアドレス空間を使用する場合、vGWはNAT機能を提供する必要があります。
o More than one IPsec tunnel can be configured for redundancy.
o 冗長性のために複数のIPsecトンネルを構成できます。
o The vGW can be implemented on a server or VM. In this case, IP tunnels or IPsec tunnels can be used over the DC infrastructure.
o vGWはサーバーまたはVMに実装できます。この場合、DCインフラストラクチャ上でIPトンネルまたはIPsecトンネルを使用できます。
o DC operators need to construct a vGW for each customer.
o DCオペレーターは、顧客ごとにvGWを構築する必要があります。
Server+---------------+
| TS1 TSn |
| |...| |
| +-+---+-+ | Customer Site
| | NVE1 | | +-----+
| +---+---+ | | GW |
+------+--------+ +--+--+
| *
L3 Tunnel *
| *
DC GW +------+---------+ .--. .--.
| +---+---+ | ( '* '.--.
| | NVE2 | | .-.' * )
| +---+---+ | ( * Internet )
| +---+---+. | ( * /
| | vGW | * * * * * * * * '-' '-'
| +-------+ | | IPsec \../ \.--/'
| +--------+ | Tunnel
+----------------+
DC Provider Site
DCプロバイダーサイト
Figure 1: DC Virtual Network Access via the Internet
図1：インターネット経由のDC仮想ネットワークアクセス
In this case, an enterprise customer wants to use a Service Provider
(SP) WAN VPN [RFC4364] [RFC7432] to interconnect its sites with an
NVO3 virtual network in a DC site. The SP constructs a VPN for the
enterprise customer. Each enterprise site peers with an SP PE. The
DC provider and VPN SP can build an NVO3 virtual network and a WAN
VPN independently, and then interconnect them via a local link or a
tunnel between the DC GW and WAN PE devices. The control plane
interconnection options between the DC and WAN are described in
[RFC4364]. Using the option "a" specified in [RFC4364] with VRF-LITE
[VRF-LITE], both ASBRs, i.e., DC GW and SP PE, maintain a
routing/forwarding table (VRF). Using the option "b" specified in
[RFC4364], the DC ASBR and SP ASBR do not maintain the VRF table;
they only maintain the NVO3 virtual network and VPN identifier
mappings, i.e., label mapping, and swap the label on the packets in
the forwarding process. Both option "a" and option "b" allow the se
of NVO3 VNs and VPNs using their own identifiers, and two identifiers
are mapped at the DC GW. With the option "c" in [RFC4364], the VN
and VPN use the same identifier and both ASBRs perform the tunnel
stitching, i.e., tunnel segment mapping. Each option has pros and
cons [RFC4364] and has been deployed in SP networks depending on the
application requirements. BGP is used in these options for route
distribution between DCs and SP WANs. Note that if the DC is the
SP's DC, the DC GW and SP PE can be merged into one device that
performs the interworking of the VN and VPN within an Autonomous
System.
These solutions allow the enterprise networks to communicate with the tenant systems attached to the NVO3 virtual network in the DC without interfering with the DC provider's underlying physical networks and other NVO3 virtual networks in the DC. The enterprise can use its own address space in the NVO3 virtual network. The DC provider can manage which VM and storage elements attach to the NVO3 virtual network. The enterprise customer manages which applications run on the VMs without knowing the location of the VMs in the DC. (See Section 4 for more information.)
これらのソリューションにより、エンタープライズネットワークは、DCプロバイダーの基盤となる物理ネットワークやDC内の他のNVO3仮想ネットワークに干渉することなく、DC内のNVO3仮想ネットワークに接続されたテナントシステムと通信できます。企業は、NVO3仮想ネットワークで独自のアドレス空間を使用できます。 DCプロバイダーは、NVO3仮想ネットワークに接続するVMおよびストレージ要素を管理できます。企業の顧客は、DC内のVMの場所を知らなくても、VMで実行されるアプリケーションを管理します。 （詳細については、セクション4を参照してください。）
Furthermore, in this use case, the DC operator can move the VMs assigned to the enterprise from one sever to another in the DC without the enterprise customer being aware, i.e., with no impact on the enterprise's "live" applications. Such advanced technologies bring DC providers great benefits in offering cloud services, but add some requirements for NVO3 [RFC7364] as well.
さらに、この使用例では、DCオペレーターは、企業の顧客に気付かれずに、つまり企業の「ライブ」アプリケーションに影響を与えることなく、企業に割り当てられたVMをDC内のサーバー間で移動できます。このような高度なテクノロジーは、DCプロバイダーにクラウドサービスの提供に大きなメリットをもたらしますが、NVO3 [RFC7364]の要件もいくつか追加します。
NVO3 technology provides DC operators with the flexibility in designing and deploying different applications in an end-to-end virtualization overlay environment. The operators no longer need to worry about the constraints of the DC physical network configuration when creating VMs and configuring a network to connect them. A DC provider may use NVO3 in various ways, in conjunction with other physical networks and/or virtual networks in the DC. This section highlights some use cases for this goal.
NVO3テクノロジーは、エンドツーエンドの仮想化オーバーレイ環境でさまざまなアプリケーションを設計および導入する際の柔軟性をDCオペレーターに提供します。オペレーターは、VMを作成してそれらを接続するためのネットワークを構成するときに、DC物理ネットワーク構成の制約について心配する必要がなくなりました。 DCプロバイダーは、DC内の他の物理ネットワークや仮想ネットワークと組み合わせて、NVO3をさまざまな方法で使用できます。このセクションでは、この目標の使用例をいくつか取り上げます。
Servers deployed in a large DC are often installed at different times, and they may have different capabilities/features. Some servers may be virtualized, while others may not; some may be equipped with virtual switches, while others may not. For the servers equipped with Hypervisor-based virtual switches, some may support a standardized NVO3 encapsulation, some may not support any encapsulation, and some may support a documented encapsulation protocol (e.g., Virtual eXtensible Local Area Network (VXLAN) [RFC7348] and Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation (NVGRE) [RFC7637]) or proprietary encapsulations. To construct a tenant network among these servers and the Top-of-Rack (ToR) switches, operators can construct one traditional VLAN network and two virtual networks where one uses VXLAN encapsulation and the other uses NVGRE, and interconnect these three networks via a gateway or virtual GW. The GW performs packet encapsulation/decapsulation translation between the networks.
大規模なDCに展開されたサーバーは、多くの場合、異なる時間にインストールされ、それらには異なる機能/機能がある場合があります。仮想化されているサーバーもあれば、仮想化されていないサーバーもあります。仮想スイッチが装備されているものもあれば、装備されていないものもあります。ハイパーバイザーベースの仮想スイッチを搭載したサーバーの場合、標準化されたNVO3カプセル化をサポートしているもの、カプセル化をサポートしていないもの、および文書化されたカプセル化プロトコルをサポートしているものがあります（例：Virtual eXtensible Local Area Network（VXLAN）[RFC7348]およびネットワークGeneric Routing Encapsulation（NVGRE）[RFC7637]）または独自のカプセル化を使用した仮想化。これらのサーバーとTop-of-Rack（ToR）スイッチ間にテナントネットワークを構築するために、オペレーターは、1つはVXLANカプセル化を使用し、もう1つはNVGREを使用する従来のVLANネットワークと2つの仮想ネットワークを構築し、ゲートウェイを介してこれら3つのネットワークを相互接続できます。または仮想GW。 GWは、ネットワーク間でパケットのカプセル化/カプセル解放変換を実行します。
Another case is that some software of a tenant has high CPU and memory consumption, which only makes sense to run on standalone servers; other software of the tenant may be good to run on VMs. However, provider DC infrastructure is configured to use NVO3 to connect VMs and VLANs [IEEE802.1Q] to physical servers. The tenant network requires interworking between NVO3 and traditional VLAN.
もう1つのケースは、テナントの一部のソフトウェアのCPUとメモリの消費量が高く、スタンドアロンサーバーでの実行にのみ意味がある場合です。テナントの他のソフトウェアは、VMでの実行に適している場合があります。ただし、プロバイダーDCインフラストラクチャは、NVO3を使用してVMとVLAN [IEEE802.1Q]を物理サーバーに接続するように構成されています。テナントネットワークには、NVO3と従来のVLAN間の相互接続が必要です。
A DC can be partitioned into multiple physical zones, with each zone having different access permissions and running different applications. For example, a three-tier zone design has a front zone (Web tier) with Web applications, a mid zone (application tier) where service applications such as credit payment or ticket booking run, and a back zone (database tier) with Data. External users are only able to communicate with the Web application in the front zone; the back zone can only receive traffic from the application zone. In this case, communications between the zones must pass through one or more security functions in a physical DMZ zone. Each zone can be implemented by one NVO3 virtual network and the security functions in DMZ zone can be used to between two NVO3 virtual networks, i.e., two zones. If network functions (NFs), especially the security functions in the physical DMZ, can't process encapsulated NVO3 traffic, the NVO3 tunnels have to be terminated for the NF to perform its processing on the application traffic.
DCは複数の物理ゾーンに分割でき、各ゾーンは異なるアクセス許可を持ち、異なるアプリケーションを実行します。たとえば、3層ゾーンの設計には、Webアプリケーションを含むフロントゾーン（Web層）、クレジット決済やチケット予約などのサービスアプリケーションが実行されるミッドゾーン（アプリケーション層）、およびデータを含むバックゾーン（データベース層）があります。 。外部ユーザーは、フロントゾーンのWebアプリケーションとのみ通信できます。バックゾーンは、アプリケーションゾーンからのトラフィックのみを受信できます。この場合、ゾーン間の通信は、物理DMZゾーンの1つ以上のセキュリティ機能を通過する必要があります。各ゾーンは1つのNVO3仮想ネットワークによって実装でき、DMZゾーンのセキュリティ機能は2つのNVO3仮想ネットワーク、つまり2つのゾーン間で使用できます。ネットワーク機能（NF）、特に物理DMZのセキュリティ機能がカプセル化されたNVO3トラフィックを処理できない場合、NFがアプリケーショントラフィックで処理を実行するには、NVO3トンネルを終了する必要があります。
An enterprise DC may deploy routers, switches, and network appliance devices to construct its internal network, DMZ, and external network access; it may have many servers and storage running various applications. With NVO3 technology, a DC provider can construct a vDC over its physical DC infrastructure and offer a vDC service to enterprise customers. A vDC at the DC provider site provides the same capability as the physical DC at a customer site. A customer manages its own applications running in its vDC. A DC provider can further offer different network service functions to the customer. The network service functions may include a firewall, DNS, LB, gateway, etc.
エンタープライズDCは、ルーター、スイッチ、およびネットワークアプライアンスデバイスを展開して、内部ネットワーク、DMZ、および外部ネットワークアクセスを構築できます。さまざまなアプリケーションを実行する多くのサーバーとストレージがある場合があります。 NVO3テクノロジーを使用すると、DCプロバイダーは物理的なDCインフラストラクチャ上にvDCを構築し、vDCサービスを企業顧客に提供できます。 DCプロバイダーサイトのvDCは、顧客サイトの物理DCと同じ機能を提供します。お客様は、vDCで実行されている独自のアプリケーションを管理します。 DCプロバイダーはさらに、さまざまなネットワークサービス機能を顧客に提供できます。ネットワークサービス機能には、ファイアウォール、DNS、LB、ゲートウェイなどが含まれます。
Figure 2 illustrates one such scenario at the service-abstraction level. In this example, the vDC contains several L2 VNs (L2VNx, L2VNy, L2VNz) to group the tenant systems together on a per-application basis, and one L3 VN (L3VNa) for the internal routing. A network firewall and gateway runs on a VM or server that connects to L3VNa and is used for inbound and outbound traffic processing. An LB is used in L2VNx. A VPN is also built between the gateway and enterprise router. An Enterprise customer runs Web/Mail/Voice applications on VMs within the vDC. The users at the Enterprise site access the applications running in the vDC via the VPN; Internet users access these applications via the gateway/firewall at the DC provider site.
図2は、サービス抽象化レベルでのそのようなシナリオの1つを示しています。この例では、vDCには、アプリケーションごとにテナントシステムをグループ化するためのいくつかのL2 VN（L2VNx、L2VNy、L2VNz）と、内部ルーティング用の1つのL3 VN（L3VNa）が含まれています。ネットワークファイアウォールとゲートウェイは、L3VNaに接続し、インバウンドおよびアウトバウンドのトラフィック処理に使用されるVMまたはサーバーで実行されます。 L2VNxではLBが使用されます。 VPNは、ゲートウェイとエンタープライズルーター間にも構築されます。企業のお客様は、vDC内のVMでWeb /メール/音声アプリケーションを実行します。エンタープライズサイトのユーザーは、VPNを介してvDCで実行されているアプリケーションにアクセスします。インターネットユーザーは、DCプロバイダーサイトのゲートウェイ/ファイアウォールを介してこれらのアプリケーションにアクセスします。
Internet ^ Internet
|
^ +--+---+
| | GW |
| +--+---+
| |
+-------+--------+ +--+---+
|Firewall/Gateway+--- VPN-----+router|
+-------+--------+ +-+--+-+
| | |
...+.... |..|
+-------: L3 VNa :---------+ LANs
+-+-+ ........ |
|LB | | | Enterprise Site
+-+-+ | |
...+... ...+... ...+...
: L2VNx : : L2VNy : : L2VNz :
....... ....... .......
|..| |..| |..|
| | | | | |
Web App. Mail App. VoIP App.
DC Provider Site
DCプロバイダーサイト
Figure 2: Virtual Data Center Abstraction View
図2：仮想データセンターの抽象化ビュー
The enterprise customer decides which applications should be accessible only via the intranet and which should be assessable via both the intranet and Internet, and it configures the proper security policy and gateway function at the firewall/gateway. Furthermore, an enterprise customer may want multi-zones in a vDC (see Section 4.2) for the security and/or the ability to set different QoS levels for the different applications.
企業の顧客は、イントラネット経由でのみアクセスできるアプリケーションと、イントラネットとインターネットの両方からアクセスできるアプリケーションを決定し、ファイアウォール/ゲートウェイで適切なセキュリティポリシーとゲートウェイ機能を構成します。さらに、企業の顧客は、vDC内のマルチゾーン（セクション4.2を参照）や、異なるアプリケーションに異なるQoSレベルを設定する機能を必要とする場合があります。
The vDC use case requires an NVO3 solution to provide DC operators with an easy and quick way to create an NVO3 virtual network and NVEs for any vDC design, to allocate TSs and assign TSs to the corresponding NVO3 virtual network and to illustrate vDC topology and manage/configure individual elements in the vDC in a secure way.
vDCの使用例では、DCオペレーターにNVO3仮想ネットワークと任意のvDC設計用のNVEを作成する簡単で迅速な方法を提供し、TSを割り当てて対応するNVO3仮想ネットワークにTSを割り当て、vDCトポロジを図示し管理するためのNVO3ソリューションが必要です/ vDC内の個々の要素を安全な方法で構成します。
This document describes some general NVO3 use cases in DCs. The combination of these cases will give operators the flexibility and capability to design more sophisticated support for various cloud applications.
このドキュメントでは、DCでの一般的なNVO3の使用例について説明します。これらのケースの組み合わせにより、オペレーターはさまざまなクラウドアプリケーションのより高度なサポートを設計するための柔軟性と機能を得ることができます。
DC services may vary, NVO3 virtual networks make it possible to scale a large number of virtual networks in a DC and ensure the network infrastructure not impacted by the number of VMs and dynamic workload changes in a DC.
DCサービスは異なる場合があります。NVO3仮想ネットワークを使用すると、DC内の多数の仮想ネットワークを拡張でき、DC内のVMの数や動的なワークロードの変更の影響を受けないネットワークインフラストラクチャを確保できます。
NVO3 uses tunnel techniques to deliver NVO3 traffic over DC physical infrastructure network. A tunnel encapsulation protocol is necessary. An NVO3 tunnel may, in turn, be tunneled over other intermediate tunnels over the Internet or other WANs.
NVO3は、トンネル技術を使用して、DC物理インフラストラクチャネットワーク上にNVO3トラフィックを配信します。トンネルカプセル化プロトコルが必要です。次に、NVO3トンネルは、インターネットまたは他のWANを介して他の中間トンネルを介してトンネリングされます。
An NVO3 virtual network in a DC may be accessed by external users in a secure way. Many existing technologies can help achieve this.
DC内のNVO3仮想ネットワークには、外部ユーザーが安全な方法でアクセスできます。多くの既存のテクノロジーがこれを達成するのに役立ちます。
Security is a concern. DC operators need to provide a tenant with a secured virtual network, which means one tenant's traffic is isolated from other tenants' traffic and is not leaked to the underlay networks. Tenants are vulnerable to observation and data modification/injection by the operator of the underlay and should only use operators they trust. DC operators also need to prevent a tenant application attacking their underlay DC networks; further, they need to protect a tenant application attacking another tenant application via the DC infrastructure network. For example, a tenant application attempts to generate a large volume of traffic to overload the DC's underlying network. This can be done by limiting the bandwidth of such communications.
セキュリティは懸念事項です。 DCオペレーターは、テナントにセキュリティで保護された仮想ネットワークを提供する必要があります。つまり、1つのテナントのトラフィックは他のテナントのトラフィックから分離され、アンダーレイネットワークにリークされません。テナントは、アンダーレイのオペレーターによる観察およびデータ変更/挿入に対して脆弱であり、信頼できるオペレーターのみを使用する必要があります。 DCオペレーターは、アンダーレイDCネットワークを攻撃するテナントアプリケーションを防ぐ必要もあります。さらに、DCインフラストラクチャネットワークを介して別のテナントアプリケーションを攻撃するテナントアプリケーションを保護する必要があります。たとえば、テナントアプリケーションは、DCの基盤となるネットワークに過負荷をかけるために大量のトラフィックを生成しようとします。これは、そのような通信の帯域幅を制限することで実行できます。
This document does not require any IANA actions.
このドキュメントでは、IANAアクションは必要ありません。
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[RFC8014] Black、D.、Hudson、J.、Kreeger、L.、Lasserre、M。、およびT. Narten、「An Layer for Data-Center Network Virtualization over Layer 3（NVO3）」、RFC 8014、DOI 10.17487 / RFC8014、2016年12月、<http://www.rfc-editor.org/info/rfc8014>。
[VRF-LITE] Cisco, "Configuring VRF-lite", <http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/switches/lan/ catalyst4500/12-2/31sg/configuration/guide/conf/ vrf.pdf>.
[VRF-LITE] Cisco、「Configuring VRF-lite」、<http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/switches/lan/catalyst4500/12-2/31sg/configuration/guide / conf / vrf.pdf>。
Acknowledgements
謝辞
The authors would like to thank Sue Hares, Young Lee, David Black, Pedro Marques, Mike McBride, David McDysan, Randy Bush, Uma Chunduri, Eric Gray, David Allan, Joe Touch, Olufemi Komolafe, Matthew Bocci, and Alia Atlas for the reviews, comments, and suggestions.
著者は、Sue Hares、Young Lee、David Black、Pedro Marques、Mike McBride、David McDysan、Randy Bush、Uma Chunduri、Eric Grey、David Allan、Joe Touch、Olufemi Komolafe、Matthew Bocci、およびAlia Atlasに感謝します。レビュー、コメント、提案。
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