YD T 3913-2021 接入设备支持VxLAN技术要求.pdf

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1、ICS 33.180 M 33 Y D 中 华 人 民 共 和 国 通 信 行 业 标 准 YD/T XXXXXXXX 接入设备 支持 VxLAN技术要求 Technical requirement for VxLAN in Access network （报批稿） 20XX-XX-XX 发布 20XX-XX-XX 实施 中 国 人 民 共 和 国 工 业 和 信 息 化 部 发 布 YD/T XXXXXXXX 2 目 次 前言 .3 1 范围 .4 2 规范性引用文件 .4 3 术语和定义 .4 4 缩略语 .5 5 VxLAN 组网场景及要求 .6 6 接入网设备支持 VxLAN 的功能要

2、求 .9 6.1 报文封装格式要求 .9 6.2 VxLAN 报文转发模型 .11 6.3 OLT 设备功能要求 .12 7 接入网设备支持 VxLAN 的管理要求 .13 8 接入网设备支持 VxLAN 的性能要求 .14 YD/T XXXXXXXX 3 前 言 本标准是接入网设备 支持 VxLAN系列标准之一，该系列标准的结构和名称如下： 接入网设备支持 VxLAN技术要求 ； 接入网设备 支持 VxLAN的测试方法 。 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国通信标准化协会提出并

3、归口。 本标准起草单位 ： 中国电信集团有限公司 、 上海诺基亚贝尔股份有限公司 、 中国信息通信研究院 、 中国信息通信科技集团有限公司、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司。 本标准主要起草人：曾涛、张德智、张立新、陈洁、吴浩、林薇、刁渊炯。 YD/T XXXXXXXX 4 接入设备支持 VxLAN 技术要求 1 范围 本标准规定了 接入网 OLT 设备 支持 VxLAN 的组网场景、功能、管理和性能等技术要求。 本标准适用于公众电信网环境下的 PON系统，专用电信网也可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。 凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用

4、于本文件 。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 IEEE 802.1Q 虚拟局域网协议（ Virtual LAN Protocol） IETF RFC 3046 DHCP 中继代理信息选项： DHCP Option82 承载用户接入线路标识（ DHCP Relay Agent Information Options： DHCP Option82 Carries The User Access Line Identifier） IETF RFC 3315 IPv6 的 DHCP 协议 ： DHCPv6 Option18/37 承载用户接入线路标识（ DHCP

5、Protocol For IPv6： DHCPv6 Option18/37 Carries The User Access Line Identification） IETF RFC 7348 虚拟可扩展局域网：基于三层网络叠加的虚拟二层网络框架（ Virtual eXtensible Local Area Network (VxLAN)： A Framework for Overlaying Virtualized Layer 2 Networks over Layer 3 Networks） 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 VxLAN 隧道端点 VxLAN tunne

6、l endpoints， VTEP VxLAN 网络的边缘设备， 是 VxLAN 隧道的起点和终点， 使用 IP 地址作为标识 ,VxLAN 报文的相 关处理均在这上面进行。它既可以是一台独立的网络设备，也可以是虚拟机所在的服务器。 3.2 VxLAN 网络标识 VxLAN network identifier， VNI 一种用户标示 ， 一个 VNI 代表了一个租户 /租户子网 ， 属于不同 VNI 的虚拟机之间不能直接进行二 层通信。 VxLAN 报文封装时， 给 VNI 分配了足够的空间使其可以支持海量租户的隔离。 3.3 YD/T XXXXXXXX 5 VxLAN 隧道 VxLAN t

7、unnel 两个 VTEP 之间的 VxLAN 通道，在该通道内， VTEP 节点负责 VxLAN 报文的封装和解封装，中 间节点对 VxLAN 封装信息不做任何处理。 3.4 VxLAN 隧道数 number of VxLAN tunnel VxLAN 设备支持的 VxLAN 隧道数量， 通过 Outer Source IP、 VNI 和 Outer Dest IP 的三元组为指 标参数统计。 4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 ARP：地址解析协议（ Address Resolution Protocol） BRAS：宽带远程接入服务器（ Broadband Remote Access

8、Server） DHCP：动态主机配置协议（ Dynamic Host Configuration Protocol） DSCP：差分服务代码点（ Differentiated Services Code Point） ECMP：等价多路径（ Equal-Cost Multipath） IGMP：互联网组管理协议（ Internet Group Management Protocol） IP：互联网协议（ Internet Protocol） MAC：媒质访问控制（ Media Access Control） MSE：多业务边缘路由器（ Multi-Service Edge-router） M

9、TU：最大传输单元（ Maximum Transmission Unit） OLT：光线路终端（ Optical Line Terminal） PON：无源光网络（ Passive Optical Network） PPPoE：基于以太网的点对点通讯协议（ Point-to-Point Protocol over Ethernet） QoS：服务质量（ Quality of Service） SDN：软件定义网络（ Software Defined Network） SNMP：简单网络管理协议（ Simple Network Management Protocol） SP：服务提供商（ Ser

10、vice Provider） SP：严格优先级（ Strict Priority） SW：交换机（ Switch） YD/T XXXXXXXX 6 UDP：用户数据协议（ User Datagram Protocol） VLAN：虚拟局域网（ Virtual Local Area Network） VNI： VxLAN网络标识（ VxLAN Network Identifier） VTEP： VxLAN隧道端点（ VxLAN Tunnel End Point） VxLAN：虚拟可扩展局域网（ Virtual eXtensible Local Area Network） WRR：加权轮询（ We

11、ighted Round Robin） 5 VxLAN 组网场景及要求 OLT 设备应满足以下几种不同映射关系的业务场景。 a) 在网络切片场景下 ， OLT 应支持网络切片到 VNI 的映射 ， 如图 1 所示 。 网络切片 A、 B、 C 应 支持独立 VTEP， 源 IP 地址分别为 IP A、 IP B 和 IP C。并应支持 网络切片 A VTEP A 节点至 VTEP D/VTEP E/VTEP F 节点的隧道， 网络切片 B VTEP B 节点至 VTEP D/VTEP E/VTEP F 节点的隧道和网 络切片 C VTEP C 至 VTEP D/VTEP E/VTEP F 节点

12、的隧道。 图 1 切片到 VxLAN 隧道（ VNI）映射关系图 b) OLT 应支持业务 板到 VxLAN 隧道的映射，并应支持多个业务板 到同一个 VNI 映射以及不同 PON 业务 板卡映射至不同 VNI。 如图 2 所示。 OLT V T E P A I P A SW / SP V T E P D I P D BRAS / SP V T E P E I P E MSE / SP V T E P F I P F VxLAN 隧道 （ VNI ） A 1 VxLAN 隧道 （ VNI ） B 1 VxLAN 隧道 （ VNI ） C 1 网络切片 A 网络切片 B V T E P B I

13、P B 网络切片 C V T E P C I P C VxLAN 隧道 （ VNI ） A 2 VxLAN 隧道 （ VNI ） A 3 VxLAN 隧道 （ VNI ） B 2 VxLAN 隧道 （ VNI ） B 3 VxLAN 隧道 （ VNI ） C 2 VxLAN 隧道 （ VNI ） C 3 YD/T XXXXXXXX 7 图 2 业务板到 VxLAN 隧道（ VNI）映射关系图 c) OLT 应支持 PON 端 口到 VxLAN 隧道的映射， 并应支持多个 PON 端 口映射至同一个 VNI 以 及不同 PON 端 口映射至不同 VNI。 如图 3 所示。 图 3 PON 端口到

14、 VxLAN 隧道（ VNI）映射关系图 d) OLT 应支持 ONU 到 VxLAN 隧道的映射， 并应支持不同 PON 业务板卡 及 PON 端口下 不同 ONU 映射至同一 VNI。 如图 4 所示。 OLT 业务板 1 PON 口 1 VxLAN 隧 道 （ VNI ） A PON 口 2 PON 口 n OLT 业务板 2 PON 口 1 VxLAN 隧 道 （ VNI ） B PON 口 2 PON 口 n OLT 业务板 3 OLT 业务板 4 VxLAN 隧 道 （ VNI ） C OLT 业务板 PON 口 1 VxLAN 隧 道 （ VNI ） A PON 口 2 PON

15、口 3 PON 口 4 VxLAN 隧 道 （ VNI ） B VxLAN 隧 道 （ VNI ） C YD/T XXXXXXXX 8 图 4 ONU 到 VxLAN 隧道（ VNI）映射关系图 e) OLT 应支持用户侧 单层 VLAN（ CVLAN）和 双层 VLAN（ CVLAN、 SVLAN） 到 VxLAN 隧 道的映射， 如图 5 所示。且应支持 基于 VLAN 作为不同类型的 业务流到 VNI 的映射， 如图 6 所示 图 5 VLAN 到 VxLAN 隧道（ VNI）映射关系图 OLT PON 口 1 VxLAN 隧 道 （ VNI ） A PON 口 2 PON 口 3 Vx

16、LAN 隧 道 （ VNI ） B VxLAN 隧 道 （ VNI ） C ONU A ONU B ONU C ONU D ONU E ONU F OLT VxLAN 隧 道 （ VNI ） A VxLAN 隧 道 （ VNI ） B CVLAN CVLAN SVLAN YD/T XXXXXXXX 9 图 6 业务流 到 VxLAN 隧道（ VNI）映射关系图 OLT 支持上述映射规则的同时，应支持上述映射规则的组合。 6 接入网设备支持 VxLAN 的功能要求 6.1 报文封装格式要求 VxLAN 的数据面是一个基于隧道的转发平面， 采用 L2 over L4（ MAC-in-UDP）的报文

17、封装模式 ， 将二层报文用四层协议进行封装， 数据报文封装在 UDP 传输层中进行传输。 设备应支持 IETF RFC 7348 中规定的 VxLAN 报文封装格式，具体如 图 7 所示： OLT VxLAN 隧 道 （ VNI ） A VxLAN 隧 道 （ VNI ） C 上网业务 语音业务 视频业务 VxLAN 隧 道 （ VNI ） B YD/T XXXXXXXX 10 a） IPv4 VxLAN 报文格式 b） IPv6 VxLAN 报文格式 图 7 VxLAN 报文格式 IPv4 VxLAN 隧道封装头 长度为 54 字节，其中包含： Outer MAC Header 长度为 18

18、 字节； Outer Dest MAC Address （ 48 bits ） Outer Src MAC Address （ 48 bits ） OptnlEthtype = C - Tag 802 . 1 Q （ 16 bits ） VLAN Tag Info （ 16 bits ） Eth er type 0 x 0800 （ 16 bits ） TOS （ 8 bits ） Length （ 16 bits ）Ver （ 4 bits ） IHL （ 4 bits ） Identification （ 16 bits ） Flags （ 3 bits ） Offset （ 13 bit

19、s ） TTL （ 8 bits ） Protocl （ 8 bits ） Header Checksum （ 16 bits ） Outer Source IPv 4 Address （ 32 bits ） Outer Destination IPv 4 Address （ 32 bits ） Source Port （ 16 bits ） Dest Port （ 16 bits ） UDP Length （ 16 bits ） UDP Checksum （ 16 bits ） RRRRIRRR （ 8 bits ） Reserved （ 24 bits ） VNI （ 24 bits ）

20、Reserved （ 8 bits ） Inner Dest MAC Address Inner Src MAC Address OptnlEthtype VLAN Tag Info Payload FCS Outer Ethernet Frame 18 Bytes 20 Bytes 8 Bytes 8 Bytes Layer 2 Frame Outer Dest MAC Address （ 48 bits ） Outer Src MAC Address （ 48 bits ） OptnlEthtype = C - Tag 802 . 1 Q （ 16 bits ） VLAN Tag Info

21、 （ 16 bits ） Eth er type 0 x 86 DD （ 16 bits ） Traffic Class （ 8 bits ） Flow Label （ 20 bits ）Ver （ 4 bits ） Payload Length （ 16 bits ） NxHdr （ 8 bits ） Hop Limit （ 8 bits ） Outer Source IPv 6 Address （ 128 bits ） Outer Destination IPv 6 Address （ 128 bits ） Source Port （ 16 bits ） Dest Port （ 16 bi

22、ts ） UDP Length （ 16 bits ） UDP Checksum （ 16 bits ） RRRRIRRR （ 8 bits ） Reserved （ 24 bits ） VNI （ 24 bits ） Reserved （ 8 bits ） Inner Dest MAC Address Inner Src MAC Address OptnlEthtype VLAN Tag Info Payload FCS Outer Ethernet Frame 18 Bytes 40 Bytes 8 Bytes 8 Bytes Layer 2 Frame YD/T XXXXXXXX 11

23、Outer IP Header 长度为 20 字节； UDP Header 长度为 8 字节， VxLAN 外层隧道的目的端口号为 4789， 是专为 VxLAN 分配的 端口号； VxLAN Header 长度为 8 字节： Flags 长度 8 位， 其中第 5 位 I 必应设置为 1，保证有效； R 设置为 0。 VxLAN Network Identifier（ VNI） 为 24 位，是虚拟网络标识。 Reserved（ 24 位 & 8 位 ） ，应 设置为 0。 IPv6 VxLAN 隧道封装头长度为 74 字节，其中包含： Outer MAC Header 长度为 18 字节；

24、 Outer IP Header 长度为 40 字节； UDP Header 长度为 8 字节， VxLAN 外层隧道的目的端口号为 4789， 是专为 VxLAN 分配的 端口号； VxLAN Header 长度为 8 字节： Flags 长度 8 位， 其中第 5 位 I 必应设置为 1，保证有效； R 设置为 0。 VxLAN Network Identifier（ VNI） 为 24 位，是虚拟网络标识。 Reserved（ 24 位 & 8 位 ） ，应 设置为 0。 6.2 VxLAN 报文转发模型 原始的二层报文到 VTEP 节点后被封装上 VxLAN 包头（ 在 VxLAN 网

25、络中把可以封装和解封装 VxLAN 报文的设备称为 VTEP， VTEP 可以是虚拟机也可以是网络转发设备 ） ， 封装 VxLAN 包头的报 文到目标 VTEP 后将 VxLAN 包头解封装，并获取原始的二层报文。 Outer Mac Header 以及 Outer IP Header 字段 的相关元组信息是 VTEP 的信息 ， 与原始二层报文无关 联。原始数据报文在源和 目的 VETP 节点之间的传输由外层包头完成， 如图 8 所示。 图 8 VxLAN 转发模型 OLT Tunnel VTEP VTEP BRAS / MSE VxLAN 封装报文 VNI = X 原始报文 原始报文Vx

26、LAN 封装 原始报文VxLAN 封装 原始报文 YD/T XXXXXXXX 12 在 UDP Header 的 Source Port 字段， 用于 VxLAN 网络节点之间 ECMP 的哈希计算。 在 VxLAN Header 的 Reserved 字段，作为保留字段，可根据业务及场景需要，加以运用来实现组 网的一些特性。 6.3 OLT 设备功能要求 OLT 设备功能要求具体包括： OLT 应支持 VxLAN 功能， 应以上联板作为 VTEP 起点位置。 OLT 应支持对 VTEP 的 IP 地址等参数的具体配置。 OLT VxLAN 隧道起点和终点应 支持通过配置来启用或禁用指定的 V

27、NI。 OLT 应支持 每个切片 1 个 VTEP， 每个 VTEP 1 个 IP 地址，同时应支持一对一及一对多逻辑 关系， 如图 9 所示。 图 9 VxLAN 一对一及一对多逻辑图 OLT 应支持 VxLAN 隧道间的隔离，相互独立，互不影响。 OLT 应支持用户侧 Tag（ 单层和双层 Tag） 报文和 Untag 报文封装至 VxLAN 隧道。 OLT VxLAN 隧道应支持网络侧报文 Tag（ 单层和双层 Tag） 和 Untag 模式的配置。 OLT 应支持第 5 章中描述的 5 种业务映射规则， 在上述映射规则中 OLT 应支持 VxLAN 的创 建、添加、删除及修改等操作。

28、在同一 上联口下 VxLAN 和 VLAN 业务共存场景下， OLT 应支持 VxLAN 与传统 VLAN 业务 共存，且业务间互不影响。 OLT UP LINK V T E P A I P A SW / SP V T E P 1 I P 1 BRAS / SP V T E P 2 I P 2 MSE / SP V T E P 3 I P 3 VNI A 1 VNI A 2 VNI A 3 YD/T XXXXXXXX 13 OLT 应满足 VxLAN 隧道在创建、修改、删除（拆除） 过程中传统 VLAN 业务不受影响，可 以正常转发的要求。 OLT VxLAN 应支持静态路由，可选支持动态路由

29、。 OLT VxLAN 应可配置隧道起点和终点的 Source IP 和 Destination IP。 OLT 应支持 与对端设备的 VxLAN 的互通功能。 OLT 在启用 VxLAN 时 应支持对 ARP、 PPPoE 协议报文、 DHCP 等报文的转发或丢弃功能。 OLT 在启用 VxLAN 时 应支持对 BUM（ Broadcast、 Unknowcast、 Multicast）报文的抑制和过 滤功能。 OLT 开启 VxLAN 后应支持相关组播功能 ， 应支持隧道对组播协议 、 数据报文的承载 ， 不影响 组播功能， 包括组播 IGMP Proxy、 Snooping 功能等。 O

30、LT VxLAN 开启时应支持隧道对线路标识字段的承载 ， 不影响线路标识功能 ， 包括 IETF 3046 规定的 DHCP Option82， 以及 IETF 3315 规定的 DHCP Option18、 DHCP Option37 等。 OLT 开启 VxLAN 时应支持对用户业务优先级标记功能，应至少支持以下方式中的一种，宜 两种方式都支持。 基于 用户业务的 802.1Q 中的 CoS 值 映射到 VxLAN 隧道的优先级标记； 基于 IP Header 中的 DSCP 值映射 到 VxLAN 隧道的优先级标记。 OLT 开启 VxLAN 时应支持业务调度功能。 应支持 SP（严格

31、优先级队列调度 ） ，宜 支持 WRR （加权循环队列调度或其他加权调度算法 ） 、 SP+WRR 算法 。 调度场景应支持单隧道多业务调度 ， 宜支 持同一物理上联口多隧道间的调度。 OLT 开启 VxLAN 后应支持链路聚合、光链路保护、主控板卡主备倒换等安全功能。 OLT 上联口的链路聚合功能在备份保护场景下， 倒换时间应小于 200ms，宜 小于 50ms。 7 接入网设备支持 VxLAN 的管理要求 OLT 应支持以下方式之一， 实现对 VxLAN 功能的集中管理和控制： OLT 配套的网管系统， 采用 SNMP 协议； OLT SDN 控制器， 应支持接入网 SDN 控制器相关协议

32、（ Netconf 等 ） 。 OLT 应支持网管系统或 SDN 控制器进行 VxLAN 创建、删除及修改等操作， 包括 VxLAN 隧道参 数配置、映射关系配置等相关操作。 YD/T XXXXXXXX 14 OLT 应支持接收网管系统或 SDN 控制器下发配置信息 ， 并可正确处理 。 下发的配置信息包括静态 MAC 地址表项 、 静态 ARP 表项 、 VNI 映射规则 、 用户业务优先级标记功能 、 开启 /关闭 ARP 学习功能 等。 OLT 通过 SDN 控制器进行 VxLAN 配置时宜 采用 YANG 模型进行接口定义 ， YANG 模型目前可参 考 IETF NVO3 base

33、YANG（ Draft）的定义。 OLT VxLAN 应支持基于隧道的性能实时采集功能，可通过网管系统 或 OLT SDN 控制器进行统计 分析 ， 采集指标应包含收包数 、 发包数 、 丢包数 、 错误包数等流量统计 。 实时性能采集应支持 15 分钟 、 24 小时、自定义三种性能参数收集方式，并支持可设置性能参数收集的起止时间。 8 接入网设备支持 VxLAN 的性能要求 设备在开启 VxLAN 功能的情况下应不影响设备各种协议报文正常的处理 。 开启 VxLAN 后按照 64 字节 1518 字节随机混合包长计算， 二层转发速率不能低于开启 VxLAN 前转发速率的 85%。 OLT

34、VxLAN VNI 的可配置范围应支持 016777215，在该范围内应可任意取值。 OLT VxLAN VNI 的容量应至少支持 4096 条，宜 支持 8192 条。 VxLAN 隧道数量应至少支持 4K， 计数模型如图 10 所示。 图 10 隧道定义模型图 Outer Source IP 1 Tunnel 1 Outer Dest IP 1 VNI 1 Outer Source IP 1 Tunnel 2 Outer Dest IP 2 VNI 2 Outer Source IP 1 Tunnel 3 Outer Dest IP 3 VNI 3 . . . Outer Source IP 1 Tunnel N Outer Dest IP N VNI N YD/T XXXXXXXX 15 OLT VxLAN MAC 地址表项应 支持单 PON 口、单上联口 至少 4096 条， 整机至少 16384 条， 整机宜 支持 32768 条。