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专有网络 VPC

基础架构

更新时间:2017-09-25 17:41:47

背景信息

随着云计算的不断发展,对虚拟化网络的要求越来越高,比如弹性(scalability)、安全性(security)、可靠性(reliability)和私密性(privacy),并且还有极高的互联性能(performance)需求,因此催生了多种多样的网络虚拟化技术。

比较早的解决方案,是将虚拟机的网络和物理网络融合在一起,形成一个扁平的网络架构,例如大二层网络。随着虚拟化网络规模的扩大,这种方案中的ARP欺骗、广播风暴、主机扫描等问题会越来越严重。为了解决这些问题,出现了各种网络隔离技术,把物理网络和虚拟网络彻底隔开。其中一种技术是用户之间用VLAN进行隔离,但是VLAN的数量最大只能支持到4096个,无法支撑公共云的巨大用户量。

原理描述

基于目前主流的隧道技术,专有网络(Virtual Private Cloud,简称VPC)隔离了虚拟网络。每个VPC都有一个独立的隧道号,一个隧道号对应着一个虚拟化网络。一个VPC内的ECS(Elastic Compute Service)实例之间的传输数据包都会加上隧道封装,带有唯一的隧道ID标识,然后送到物理网络上进行传输。不同VPC内的ECS实例因为所在的隧道ID不同,本身处于两个不同的路由平面,所以不同VPC内的ECS实例无法进行通信,天然地进行了隔离。

基于隧道技术和软件定义网络(Software Defined Network,简称SDN)技术,阿里云的研发在硬件网关和自研交换机设备的基础上实现了VPC产品。

逻辑架构

如下图所示,VPC包含交换机、网关和控制器三个重要的组件。

architecture

交换机和网关组成了数据通路的关键路径,控制器使用自研的协议下发转发表到网关和交换机,完成了配置通路的关键路径。整体架构里面,配置通路和数据通路互相分离。交换机是分布式的结点,网关和控制器都是集群部署并且是多机房互备的,并且所有链路上都有冗余容灾,提升了VPC产品的整体可用性。

交换机和网关性能在业界都是领先的。自研的SDN协议和控制器,能轻松管控公共云成千上万张虚拟网络。

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