VXLAN गेटवे पर चर्चा करने से पहले, हमें VXLAN को समझना होगा। याद रहे कि पारंपरिक VLAN (वर्चुअल लोकल एरिया नेटवर्क) नेटवर्क को विभाजित करने के लिए 12-बिट VLAN ID का उपयोग करते हैं, जो 4096 तक लॉजिकल नेटवर्क को सपोर्ट करते हैं। यह छोटे नेटवर्क के लिए ठीक काम करता है, लेकिन आधुनिक डेटा केंद्रों में, जहां हजारों वर्चुअल मशीन, कंटेनर और मल्टी-टेनेंट वातावरण होते हैं, VLAN अपर्याप्त हैं। इसी स्थिति में VXLAN का जन्म हुआ, जिसे इंटरनेट इंजीनियरिंग टास्क फोर्स (IETF) ने RFC 7348 में परिभाषित किया। इसका उद्देश्य UDP टनल का उपयोग करके लेयर 2 (ईथरनेट) ब्रॉडकास्ट डोमेन को लेयर 3 (IP) नेटवर्क पर विस्तारित करना है।
सरल शब्दों में कहें तो, VXLAN ईथरनेट फ्रेम को UDP पैकेट के भीतर समाहित करता है और इसमें 24-बिट VXLAN नेटवर्क आइडेंटिफायर (VNI) जोड़ता है, जो सैद्धांतिक रूप से 16 मिलियन वर्चुअल नेटवर्क को सपोर्ट करता है। यह प्रत्येक वर्चुअल नेटवर्क को एक "पहचान पत्र" देने जैसा है, जिससे वे भौतिक नेटवर्क पर एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप किए बिना स्वतंत्र रूप से काम कर सकते हैं। VXLAN का मुख्य घटक VXLAN टनल एंड पॉइंट (VTEP) है, जो पैकेट को समाहित और विसारित करने के लिए जिम्मेदार होता है। VTEP सॉफ्टवेयर (जैसे Open vSwitch) या हार्डवेयर (जैसे स्विच पर ASIC चिप) हो सकता है।
VXLAN इतना लोकप्रिय क्यों है? क्योंकि यह क्लाउड कंप्यूटिंग और SDN (सॉफ्टवेयर-डिफाइंड नेटवर्किंग) की ज़रूरतों के साथ पूरी तरह से मेल खाता है। AWS और Azure जैसे पब्लिक क्लाउड में, VXLAN किरायेदारों के वर्चुअल नेटवर्क के निर्बाध विस्तार को सक्षम बनाता है। प्राइवेट डेटा सेंटर में, यह VMware NSX या Cisco ACI जैसे ओवरले नेटवर्क आर्किटेक्चर को सपोर्ट करता है। एक ऐसे डेटा सेंटर की कल्पना करें जिसमें हजारों सर्वर हों, और प्रत्येक सर्वर दर्जनों VM (वर्चुअल मशीन) चला रहा हो। VXLAN इन VM को एक ही लेयर 2 नेटवर्क का हिस्सा होने का एहसास कराता है, जिससे ARP ब्रॉडकास्ट और DHCP अनुरोधों का सुचारू संचरण सुनिश्चित होता है।
हालांकि, VXLAN हर समस्या का समाधान नहीं है। L3 नेटवर्क पर काम करने के लिए L2 से L3 रूपांतरण की आवश्यकता होती है, और यहीं पर गेटवे की भूमिका आती है। VXLAN गेटवे, VXLAN वर्चुअल नेटवर्क को बाहरी नेटवर्क (जैसे पारंपरिक VLAN या IP राउटिंग नेटवर्क) से जोड़ता है, जिससे वर्चुअल दुनिया से वास्तविक दुनिया में डेटा का प्रवाह सुनिश्चित होता है। फॉरवर्डिंग तंत्र गेटवे का मूल आधार है, जो यह निर्धारित करता है कि पैकेट को कैसे संसाधित, रूट और वितरित किया जाएगा।
VXLAN फॉरवर्डिंग प्रक्रिया एक नाजुक नृत्य की तरह है, जिसमें स्रोत से गंतव्य तक का प्रत्येक चरण आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़ा होता है। आइए इसे चरण दर चरण समझते हैं।
सबसे पहले, स्रोत होस्ट (जैसे कि वर्चुअल मशीन) से एक पैकेट भेजा जाता है। यह एक मानक ईथरनेट फ्रेम होता है जिसमें स्रोत का MAC पता, गंतव्य का MAC पता, VLAN टैग (यदि कोई हो) और पेलोड शामिल होता है। इस फ्रेम को प्राप्त करने पर, स्रोत VTEP गंतव्य के MAC पते की जाँच करता है। यदि गंतव्य का MAC पता उसकी MAC तालिका (लर्निंग या फ्लडिंग के माध्यम से प्राप्त) में मौजूद है, तो उसे पता चल जाता है कि पैकेट को किस रिमोट VTEP को अग्रेषित करना है।
एनकैप्सुलेशन प्रक्रिया अत्यंत महत्वपूर्ण है: VTEP एक VXLAN हेडर (जिसमें VNI, फ्लैग आदि शामिल हैं) जोड़ता है, फिर एक बाहरी UDP हेडर (जिसमें आंतरिक फ्रेम के हैश पर आधारित स्रोत पोर्ट और 4789 का निश्चित गंतव्य पोर्ट होता है), एक IP हेडर (जिसमें स्थानीय VTEP का स्रोत IP पता और रिमोट VTEP का गंतव्य IP पता होता है), और अंत में एक बाहरी ईथरनेट हेडर। अब पूरा पैकेट एक UDP/IP पैकेट के रूप में दिखाई देता है, सामान्य ट्रैफ़िक जैसा दिखता है, और L3 नेटवर्क पर रूट किया जा सकता है।
भौतिक नेटवर्क पर, पैकेट को राउटर या स्विच द्वारा तब तक अग्रेषित किया जाता है जब तक वह गंतव्य VTEP तक नहीं पहुँच जाता। गंतव्य VTEP बाहरी हेडर को हटा देता है, VXLAN हेडर की जाँच करके सुनिश्चित करता है कि VNI मेल खाता है, और फिर आंतरिक ईथरनेट फ्रेम को गंतव्य होस्ट तक पहुँचाता है। यदि पैकेट अज्ञात यूनिकास्ट, ब्रॉडकास्ट या मल्टीकास्ट (BUM) ट्रैफ़िक है, तो VTEP मल्टीकास्ट समूहों या यूनिकास्ट हेडर प्रतिकृति (HER) का उपयोग करके, फ्लडिंग के माध्यम से पैकेट को सभी संबंधित VTEPs पर दोहराता है।
फ़ॉरवर्डिंग सिद्धांत का मूल आधार कंट्रोल प्लेन और डेटा प्लेन का पृथक्करण है। कंट्रोल प्लेन MAC और IP मैपिंग सीखने के लिए ईथरनेट VPN (EVPN) या फ्लड एंड लर्न तंत्र का उपयोग करता है। EVPN, BGP प्रोटोकॉल पर आधारित है और VTEP को MAC-VRF (वर्चुअल राउटिंग एंड फ़ॉरवर्डिंग) और IP-VRF जैसी राउटिंग जानकारी का आदान-प्रदान करने की अनुमति देता है। डेटा प्लेन वास्तविक फ़ॉरवर्डिंग के लिए ज़िम्मेदार है, जो कुशल ट्रांसमिशन के लिए VXLAN टनल का उपयोग करता है।
हालांकि, वास्तविक तैनाती में, फ़ॉरवर्डिंग दक्षता सीधे प्रदर्शन को प्रभावित करती है। पारंपरिक फ़्लडिंग से आसानी से ब्रॉडकास्ट स्टॉर्म उत्पन्न हो सकते हैं, विशेष रूप से बड़े नेटवर्क में। इससे गेटवे ऑप्टिमाइज़ेशन की आवश्यकता उत्पन्न होती है: गेटवे न केवल आंतरिक और बाहरी नेटवर्क को जोड़ते हैं बल्कि प्रॉक्सी एआरपी एजेंट के रूप में भी कार्य करते हैं, रूट लीक को संभालते हैं और सबसे छोटे फ़ॉरवर्डिंग पथ सुनिश्चित करते हैं।
केंद्रीकृत VXLAN गेटवे
एक केंद्रीकृत VXLAN गेटवे, जिसे केंद्रीकृत गेटवे या L3 गेटवे भी कहा जाता है, आमतौर पर डेटा सेंटर के एज या कोर लेयर पर तैनात किया जाता है। यह एक केंद्रीय हब के रूप में कार्य करता है, जिसके माध्यम से सभी क्रॉस-VNI या क्रॉस-सबनेट ट्रैफ़िक को गुजरना होता है।
सिद्धांत रूप में, एक केंद्रीकृत गेटवे डिफ़ॉल्ट गेटवे के रूप में कार्य करता है, जो सभी VXLAN नेटवर्क के लिए लेयर 3 रूटिंग सेवाएं प्रदान करता है। दो VNI पर विचार करें: VNI 10000 (सबनेट 10.1.1.0/24) और VNI 20000 (सबनेट 10.2.1.0/24)। यदि VNI 10000 में स्थित VM A, VNI 20000 में स्थित VM B को एक्सेस करना चाहता है, तो पैकेट सबसे पहले स्थानीय VTEP तक पहुँचता है। स्थानीय VTEP यह पता लगाता है कि गंतव्य IP पता स्थानीय सबनेट पर नहीं है और इसे केंद्रीकृत गेटवे को अग्रेषित कर देता है। गेटवे पैकेट को डीकैप्सुलेट करता है, रूटिंग का निर्णय लेता है, और फिर पैकेट को गंतव्य VNI तक टनल में पुनः एनकैप्सुलेट करता है।
इसके फायदे स्पष्ट हैं:
○ सरल प्रबंधनसभी रूटिंग कॉन्फ़िगरेशन एक या दो डिवाइस पर केंद्रीकृत होते हैं, जिससे ऑपरेटरों को पूरे नेटवर्क को कवर करने के लिए केवल कुछ गेटवे का उपयोग करने की सुविधा मिलती है। यह दृष्टिकोण छोटे और मध्यम आकार के डेटा केंद्रों या उन वातावरणों के लिए उपयुक्त है जो पहली बार VXLAN का उपयोग कर रहे हैं।
○संसाधन कुशलगेटवे आमतौर पर उच्च-प्रदर्शन वाले हार्डवेयर (जैसे कि सिस्को नेक्सस 9000 या अरिस्टा 7050) होते हैं जो भारी मात्रा में ट्रैफिक को संभालने में सक्षम होते हैं। कंट्रोल प्लेन केंद्रीकृत होता है, जिससे एनएसएक्स मैनेजर जैसे एसडीएन कंट्रोलर के साथ एकीकरण आसान हो जाता है।
○मजबूत सुरक्षा नियंत्रणट्रैफ़िक को गेटवे से होकर गुजरना होगा, जिससे ACL (एक्सेस कंट्रोल लिस्ट), फ़ायरवॉल और NAT को लागू करना आसान हो जाता है। एक ऐसे बहु-किरायेदार परिदृश्य की कल्पना करें जहाँ एक केंद्रीकृत गेटवे किरायेदारों के ट्रैफ़िक को आसानी से अलग कर सकता है।
लेकिन कमियों को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता:
○ विफलता का एकल बिंदुयदि गेटवे विफल हो जाता है, तो पूरे नेटवर्क में L3 संचार ठप्प हो जाता है। यद्यपि रिडंडेंसी के लिए VRRP (वर्चुअल राउटर रिडंडेंसी प्रोटोकॉल) का उपयोग किया जा सकता है, फिर भी इसमें जोखिम होते हैं।
○प्रदर्शन में बाधासभी पूर्व-पश्चिम ट्रैफ़िक (सर्वरों के बीच संचार) को गेटवे को बायपास करना पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप एक अनुपयुक्त पथ बनता है। उदाहरण के लिए, 1000-नोड वाले क्लस्टर में, यदि गेटवे बैंडविड्थ 100Gbps है, तो व्यस्त समय के दौरान भीड़भाड़ होने की संभावना रहती है।
○कम स्केलेबिलिटीनेटवर्क का आकार बढ़ने के साथ-साथ गेटवे पर लोड भी तेजी से बढ़ता है। एक वास्तविक उदाहरण में, मैंने एक वित्तीय डेटा सेंटर को केंद्रीकृत गेटवे का उपयोग करते देखा है। शुरुआत में यह सुचारू रूप से चला, लेकिन वर्चुअल मशीन (VM) की संख्या दोगुनी होने के बाद, लेटेंसी माइक्रोसेकंड से बढ़कर मिलीसेकंड तक पहुंच गई।
अनुप्रयोग परिदृश्य: यह उन वातावरणों के लिए उपयुक्त है जिनमें उच्च प्रबंधन सरलता की आवश्यकता होती है, जैसे कि एंटरप्राइज़ प्राइवेट क्लाउड या परीक्षण नेटवर्क। सिस्को का एसीआई आर्किटेक्चर अक्सर कोर गेटवे के कुशल संचालन को सुनिश्चित करने के लिए लीफ-स्पाइन टोपोलॉजी के साथ संयुक्त केंद्रीकृत मॉडल का उपयोग करता है।
वितरित VXLAN गेटवे
एक डिस्ट्रीब्यूटेड VXLAN गेटवे, जिसे डिस्ट्रीब्यूटेड गेटवे या एनीकास्ट गेटवे भी कहा जाता है, गेटवे की कार्यक्षमता को प्रत्येक लीफ स्विच या हाइपरवाइजर VTEP पर स्थानांतरित कर देता है। प्रत्येक VTEP एक लोकल गेटवे के रूप में कार्य करता है, जो लोकल सबनेट के लिए L3 फॉरवर्डिंग को संभालता है।
यह सिद्धांत अधिक लचीला है: प्रत्येक VTEP को डिफ़ॉल्ट गेटवे के समान वर्चुअल IP (VIP) के साथ कॉन्फ़िगर किया जाता है, जिसमें एनीकास्ट तंत्र का उपयोग किया जाता है। वर्चुअल नेटवर्क द्वारा भेजे गए क्रॉस-सबनेट पैकेट सीधे स्थानीय VTEP पर रूट किए जाते हैं, उन्हें किसी केंद्रीय बिंदु से गुजरने की आवश्यकता नहीं होती है। EVPN यहाँ विशेष रूप से उपयोगी है: BGP EVPN के माध्यम से, VTEP दूरस्थ होस्ट के रूट सीखता है और ARP फ्लडिंग से बचने के लिए MAC/IP बाइंडिंग का उपयोग करता है।
उदाहरण के लिए, VM A (10.1.1.10) VM B (10.2.1.10) को एक्सेस करना चाहता है। VM A का डिफ़ॉल्ट गेटवे स्थानीय VTEP (10.1.1.1) का VIP है। स्थानीय VTEP गंतव्य सबनेट तक रूट करता है, VXLAN पैकेट को एनकैप्सुलेट करता है और उसे सीधे VM B के VTEP पर भेज देता है। यह प्रक्रिया पथ और विलंबता को कम करती है।
प्रमुख लाभ:
○ उच्च स्केलेबिलिटीप्रत्येक नोड को गेटवे कार्यक्षमता वितरित करने से नेटवर्क का आकार बढ़ जाता है, जो बड़े नेटवर्क के लिए फायदेमंद है। Google क्लाउड जैसे बड़े क्लाउड प्रदाता लाखों वर्चुअल मशीन (VM) को सपोर्ट करने के लिए इसी तरह की व्यवस्था का उपयोग करते हैं।
○उत्कृष्ट प्रदर्शनबाधाओं से बचने के लिए पूर्व-पश्चिम दिशा से आने वाले यातायात को स्थानीय स्तर पर संसाधित किया जाता है। परीक्षण डेटा से पता चलता है कि वितरित मोड में थ्रूपुट 30%-50% तक बढ़ सकता है।
○तेज़ त्रुटि निवारणएक VTEP विफलता केवल स्थानीय होस्ट को प्रभावित करती है, अन्य नोड्स अप्रभावित रहते हैं। EVPN के तीव्र अभिसरण के साथ, रिकवरी का समय कुछ सेकंडों में होता है।
○संसाधनों का अच्छा उपयोगहार्डवेयर एक्सेलरेशन के लिए मौजूदा लीफ स्विच एएसआईसी चिप का उपयोग करें, जिससे फॉरवर्डिंग दर TBPS स्तर तक पहुंच जाएगी।
इसके नुकसान क्या हैं?
○ जटिल विन्यासप्रत्येक VTEP के लिए राउटिंग, EVPN और अन्य सुविधाओं का कॉन्फ़िगरेशन आवश्यक होता है, जिससे प्रारंभिक परिनियोजन में काफी समय लगता है। संचालन टीम को BGP और SDN से परिचित होना चाहिए।
○उच्च हार्डवेयर आवश्यकताएँडिस्ट्रिब्यूटेड गेटवे: सभी स्विच डिस्ट्रिब्यूटेड गेटवे को सपोर्ट नहीं करते; इसके लिए ब्रॉडकॉम ट्राइडेंट या टोमाहॉक चिप्स की आवश्यकता होती है। सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन (जैसे KVM पर OVS) हार्डवेयर की तुलना में बेहतर प्रदर्शन नहीं करते।
○संगति संबंधी चुनौतियाँडिस्ट्रिब्यूटेड का मतलब है कि स्टेट सिंक्रोनाइज़ेशन EVPN पर निर्भर करता है। यदि BGP सेशन में उतार-चढ़ाव होता है, तो इससे राउटिंग ब्लैक होल हो सकता है।
उपयोग का परिदृश्य: हाइपरस्केल डेटा सेंटर या पब्लिक क्लाउड के लिए एकदम उपयुक्त। VMware NSX-T का डिस्ट्रीब्यूटेड राउटर इसका एक विशिष्ट उदाहरण है। Kubernetes के साथ मिलकर, यह कंटेनर नेटवर्किंग को सहजता से सपोर्ट करता है।
केंद्रीकृत VxLAN गेटवे बनाम वितरित VxLAN गेटवे
अब आते हैं निर्णायक बिंदु पर: कौन सा बेहतर है? इसका उत्तर है "यह परिस्थितियों पर निर्भर करता है", लेकिन आपको आश्वस्त करने के लिए हमें आंकड़ों और केस स्टडीज़ का गहन विश्लेषण करना होगा।
प्रदर्शन के लिहाज़ से, वितरित प्रणालियाँ स्पष्ट रूप से बेहतर हैं। एक सामान्य डेटा सेंटर बेंचमार्क (स्पायरेंट परीक्षण उपकरण पर आधारित) में, केंद्रीकृत गेटवे की औसत विलंबता 150μs थी, जबकि वितरित प्रणाली की विलंबता केवल 50μs थी। थ्रूपुट के मामले में, वितरित प्रणालियाँ आसानी से लाइन-रेट फ़ॉरवर्डिंग प्राप्त कर सकती हैं क्योंकि वे स्पाइन-लीफ इक्वल कॉस्ट मल्टी-पाथ (ECMP) रूटिंग का उपयोग करती हैं।
स्केलेबिलिटी एक और महत्वपूर्ण मुद्दा है। केंद्रीकृत नेटवर्क 100-500 नोड्स वाले नेटवर्क के लिए उपयुक्त हैं; इससे अधिक क्षमता वाले नेटवर्क के लिए वितरित नेटवर्क बेहतर साबित होते हैं। उदाहरण के लिए, अलीबाबा क्लाउड को लें। उनका वीपीसी (वर्चुअल प्राइवेट क्लाउड) दुनिया भर में लाखों उपयोगकर्ताओं को सपोर्ट करने के लिए वितरित वीएक्सएलएएन गेटवे का उपयोग करता है, जिसमें एकल-क्षेत्रीय लेटेंसी 1 मिलीसेकंड से कम है। केंद्रीकृत दृष्टिकोण तो बहुत पहले ही विफल हो गया होता।
लागत के बारे में क्या? एक केंद्रीकृत समाधान में शुरुआती निवेश कम होता है, जिसके लिए केवल कुछ उच्च-स्तरीय गेटवे की आवश्यकता होती है। एक वितरित समाधान में सभी लीफ नोड्स को VXLAN ऑफलोड का समर्थन करना आवश्यक होता है, जिससे हार्डवेयर अपग्रेड की लागत बढ़ जाती है। हालांकि, लंबे समय में, एक वितरित समाधान में संचालन और रखरखाव की लागत कम होती है, क्योंकि Ansible जैसे स्वचालन उपकरण बैच कॉन्फ़िगरेशन को सक्षम बनाते हैं।
सुरक्षा और विश्वसनीयता: केंद्रीकृत प्रणालियाँ केंद्रीकृत सुरक्षा प्रदान करती हैं, लेकिन इनमें एकल हमले के उच्च जोखिम होते हैं। वितरित प्रणालियाँ अधिक लचीली होती हैं, लेकिन डीडीओएस हमलों को रोकने के लिए एक मजबूत नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है।
एक वास्तविक उदाहरण: एक ई-कॉमर्स कंपनी ने अपनी वेबसाइट बनाने के लिए केंद्रीकृत VXLAN का उपयोग किया। व्यस्त समय में, गेटवे का CPU उपयोग 90% तक बढ़ गया, जिससे उपयोगकर्ताओं ने लेटेंसी (अंतरगति) की शिकायत की। वितरित मॉडल पर स्विच करने से समस्या का समाधान हो गया और कंपनी आसानी से अपने विस्तार को दोगुना करने में सक्षम हो गई। दूसरी ओर, एक छोटे बैंक ने केंद्रीकृत मॉडल पर जोर दिया क्योंकि वे अनुपालन ऑडिट को प्राथमिकता देते थे और उन्हें केंद्रीकृत प्रबंधन आसान लगा।
सामान्य तौर पर, अगर आप बेहतरीन नेटवर्क परफॉर्मेंस और स्केलेबिलिटी चाहते हैं, तो डिस्ट्रीब्यूटेड नेटवर्क सबसे अच्छा विकल्प है। अगर आपका बजट सीमित है और आपकी मैनेजमेंट टीम के पास अनुभव की कमी है, तो सेंट्रलाइज्ड नेटवर्क ज़्यादा व्यावहारिक है। भविष्य में, 5G और एज कंप्यूटिंग के बढ़ते चलन के साथ, डिस्ट्रीब्यूटेड नेटवर्क ज़्यादा लोकप्रिय होंगे, लेकिन कुछ खास स्थितियों में, जैसे कि ब्रांच ऑफिसों के बीच इंटरकनेक्शन के लिए, सेंट्रलाइज्ड नेटवर्क भी उपयोगी बने रहेंगे।
माईलिंकिंग™ नेटवर्क पैकेट ब्रोकर्सVxLAN, VLAN, GRE, MPLS हेडर स्ट्रिपिंग का समर्थन करता है
मूल डेटा पैकेट में मौजूद VxLAN, VLAN, GRE, MPLS हेडर को हटाकर आउटपुट के रूप में अग्रेषित करने का समर्थन करता है।
पोस्ट करने का समय: 09 अक्टूबर 2025
