単元解説

オーバーレイ・アンダーレイ・ファブリック

ネットワーク基礎CCNA

仮想ネットワークを提供するオーバーレイと物理IP基盤であるアンダーレイの役割を分けて考え、ネットワークファブリックとVXLANの基本を学びます。

この単元で学ぶこと

オーバーレイ・アンダーレイ・ファブリックは、仮想化されたネットワークを理解するための重要な考え方です。アンダーレイは実際のIP到達性を提供する物理的な基盤であり、オーバーレイはその上に論理的なネットワークを作る仕組みです。

この単元では、オーバーレイネットワーク、アンダーレイネットワーク、ネットワークファブリック、カプセル化、VXLAN、VNI、VTEP、トンネル、物理インフラ、仮想ネットワークの基本を学びます。

アンダーレイネットワークは、ルータやL3スイッチなどで構成される実際のIPネットワーク基盤です。オーバーレイでカプセル化されたパケットも、最終的にはアンダーレイのIP到達性を使って運ばれます。

アンダーレイでは、安定したIP接続、十分なMTU、冗長経路、適切なルーティング設計が重要です。オーバーレイを使っても、土台となるアンダーレイの障害は上位の通信に影響します。

オーバーレイネットワークは、既存のIPネットワーク上に論理的なネットワークを重ねる考え方です。利用者や仮想マシンから見ると同じL2セグメントのように見える通信でも、実際にはL3ネットワークをまたいでカプセル化して運ぶことがあります。

オーバーレイを使うと、物理的な配線やIP基盤を大きく変えずに、テナントごとの分離や仮想ネットワークの柔軟な配置を行いやすくなります。

ネットワークファブリックは、多数のネットワーク機器とリンクを組み合わせ、複数の経路と一貫した接続性を提供する基盤の考え方です。データセンターでは、spineとleafを組み合わせた構成が代表例です。

ファブリックはオーバーレイそのものではありません。多くの場合、ファブリックがアンダーレイとして動作し、その上にオーバーレイネットワークを構築します。

カプセル化は、元のフレームやパケットに外側のヘッダーを追加して運ぶ処理です。オーバーレイでは、内側の通信を外側のIPパケットとして包み、アンダーレイ経由で届けます。

この論理的な配送経路をトンネルと呼びます。受信側では外側のヘッダーを取り除き、元のフレームやパケットを宛先へ渡します。

VXLANは、L3ネットワーク上に仮想化されたL2ネットワークを重ねる方式の一つです。VXLANでは、VNIを使って論理ネットワークを識別します。

VTEPはVXLANトンネルの始点または終点となる機能です。VTEPは内側のフレームをVXLANでカプセル化して送信し、受信時にはカプセル化を解除します。VTEPは仮想スイッチ、物理スイッチ、サーバーなどに実装される場合があります。

オーバーレイではヘッダーが追加されるため、アンダーレイのMTUが不足すると断片化や通信不良の原因になります。また、障害時には、オーバーレイの論理ネットワークだけでなく、アンダーレイのIP経路、VTEP間の到達性、MTUも順番に確認します。

アンダーレイは実際のIP基盤、オーバーレイはその上に作る論理ネットワークです。ネットワークファブリックが安定したアンダーレイを提供し、VXLANなどのカプセル化技術が仮想ネットワークを実現します。