Link Search Menu Expand Document
26-Feb-25

アルバESPデータセンターの接続設計

Aruba Edge Services Platform(ESP)データセンターは、柔軟で信頼性の高いネットワーク設計を提供し、すべての権限を持つユーザーがアプリケーションやデータに効率的かつ信頼性の高い方法でアクセスできるようにするとともに、運用の簡素化とサービス提供の迅速化を実現します。

Aruba ESPデータ・センターは、次のスイッチ・モデル上に構築されています。

  • Aruba CX 8xxx Ethernetスイッチ
  • Aruba CX 9300イーサネットスイッチ
  • Pensando搭載Aruba CX 10000 Ethernetスイッチ
目次

Aruba ESPデータ・センターのトポロジー

Aruba ESPデータセンターは、組織内のあらゆる場所で集中型ワークロードと分散型ワークロードをサポートします。各設計は、ミッションクリティカルなワークロードに高スループットと耐障害性を提供するために、ホストアップリンクバンドルをサポートしています。レイヤ2ドメインは、アプリケーション要件を満たし、仮想ホストのモビリティを提供するために柔軟に展開できます。

Aruba CXスイッチは、データセンターのレイヤ3サービスに堅牢なプラットフォームを提供します。Aruba ESPデータセンター設計は主に、Aruba CX 8xxx、CX 9300、およびCX 10000シリーズのイーサネットスイッチを使用して実装されます。これらのイーサネットスイッチは、1Uフォームファクタでデータセンタートラフィックを伝送するように設計されたフォールトトレラントプラットフォーム上で低レイテンシと高帯域幅を提供します。

**Aruba Data Center Designs**

VXLANファブリックを使用したスパインアンドリーフの概要

最も現代的で柔軟なデータセンター設計は、スパインとリーフのルーティングアンダーレイに構築されたEVPN-VXLANオーバーレイです。これは、オンプレミスのワークロードや複数のデータセンターに分散したワークロードが増加している企業にメリットをもたらします。

スパインとリーフのアンダーレイ設計により、リーフとスパインスイッチ間の冗長レイヤ3リンクを使用して、高い信頼性と水平スケーリングが保証されます。このClosベースのトポロジは、等コストマルチパス(ECMP)ルーティングを提供してトラフィックのロードバランシングを行い、リンクまたはスイッチがダウンした場合の高速フェールオーバーをサポートします。フルメッシュ構造により、必要に応じて別のスパインスイッチを追加するだけで容量を拡張できます。

EVPN-VXLANオーバーレイにより、VXLANトンネリングを使用してデータセンター全体でユビキタスなレイヤ2隣接が可能になります。これにより、物理的に分散したレイヤー2セグメントをオーバーレイに接続することで、お客様はネットワークをモダナイズし、従来のサービス要件を維持できます。物理的に離れたデータセンターでも、レイヤ2とレイヤ3の両方のセグメントを論理的に拡張できます。

EVPN-VXLANは、データセンター内のリソースのグループをセグメント化し、マルチテナントをサポートし、生産、開発、テナント、厳格な規制コンプライアンスを必要とする役割によるホストの分離をサポートします。

2層の概要

1つの場所に既存のオンプレミスのワークロードが多い企業は、2層のデータセンター設計からメリットを得ることができます。この2層アプローチでは、Link Aggregation Control Protocol（LACP;リンク集約制御プロトコル）、Spanning-Tree Protocol（STP;スパニングツリープロトコル）、Open Shortest Path First(OSPF)などの標準ベースのプロトコルを使用することで、十分な容量と信頼性が確保されます。ホストは、Virtual Switch Extension(VSX)マルチシャーシリンクアグリゲーショングループ(MC-LAG)を使用して、デュアルホームで2台のトップオブラック(ToR)スイッチに接続されます。各ToRスイッチは、レイヤ2 VSX/MC-LAGリンクを使用してデータセンターコアにデュアルホームされています。コアアクセスレイヤとサーバアクセスレイヤの間でレイヤ2を使用すると、VLANのユビキティがサポートされ、ループは主にLACPベースのMC-LAGを使用して防止されます。コアは、データセンターホストへのレイヤ3サービスと外部ネットワークへのルーティングを提供します。

2層のデータセンターの物理構造により、将来的にはEVPN-VXLANスパインアンドリーフデータセンターへの移行パスが可能になります。

エッジデータセンターの概要

大部分のワークロードをクラウドに移行し、大規模なオンプレミスのデータセンターを必要としなくなった企業は、既存のキャンパスネットワークの配線クローゼットまたは小規模なサーバルームを使用して、小規模なオンプレミスのワークロードを導入できます。

ユーザーとモノのインターネット(IoT)デバイスに有線接続を提供するのと同じAOS-CXスイッチを利用して、サーバーアクセスを提供できます。

エッジデータセンターは、クラウド展開に適していない可能性のある分散ワークロードのコンピューティングおよびストレージリソースへの高帯域幅および低レイテンシのアクセスをサポートします。

設計に関する一般的な考慮事項

帯域外管理

Aruba ESPデータセンターの設計では、専用の管理LANを使用して、スイッチ管理ポートとホストのLOM(Lights-Out Management)ポートに接続します。通常、OOB管理のために、各ラックに1つの管理スイッチが導入されます。専用の管理スイッチにより、データセンターのデータプレーン構成を変更する際に管理アクセスが中断されるリスクなしに、自動化、オーケストレーション、および管理のためのデータセンターインフラストラクチャへの信頼性の高い接続が保証されます。

トップオブラック設計

スイッチをToRの位置に配置すると、ホストとスイッチ間のケーブル配線を短縮できます。その結果、ラックエンクロージャ内にホストとスイッチ間のケーブル配線が含まれ、エンクロージャから排出されるスイッチのアップリンクのみが含まれる、よりモジュラー型のソリューションが実現します。このアプローチは、データセンターにラックを追加する際の複雑さを軽減するのに役立ちます。

Aruba ESPデータセンターでは、各ラックは冗長スイッチのペアによってサービスを受けます。これにより、MC-LAGバンドルを使用して、デュアルホームホストを2台の物理スイッチに接続し、フォールトトレランスと容量の増加を実現できます。Aruba CXスイッチは、MC-LAGをサポートするために、VSXスイッチのペアリングとVirtual Switching Framework(VSF)スイッチのスタッキングという2つの異なる戦略を使用します。

VSXは、アップグレード時の可用性が高い分散および冗長アーキテクチャを実現します。2台のスイッチの制御プレーンを仮想化して、レイヤ2では1台のデバイスとして、レイヤ3では独立したデバイスとして機能させます。データパスの観点から、各デバイスは独立したフォワーディングルックアップを実行して、トラフィックの処理方法を決定します。MACテーブルやARPテーブルなどの転送データベースの一部は、専用のInter-Switch Link（ISL;スイッチ間リンク）トランクを介して、VSXコントロールプレーンを介して2台のデバイス間で同期されます。各スイッチは、レイヤ3転送データベースを個別に構築します。

VSXモードのスイッチのペアを展開する場合、少なくとも2つのポートはISLとして割り当てられたLAGのメンバである必要があります。ISLはコントロールプレーン機能をサポートし、スイッチのペア間のデータパスとして機能します。ISLポートは、アップリンクポートと同じ速度である必要があります。

VSXでは、ISLを介した通信が機能しなくなったときに発生するスプリットブレイン状態を検出するために、メンバー間のキープアライブが必要です。ベストプラクティスは、専用の管理ネットワークを使用する場合にOOBMポートを使用するようにキープアライブを設定することです。あるいは、ループバックIPアドレスまたは専用の低速物理ポートをキープアライブトラフィックに使用することもできます。ループバックベースの通信は、冗長ルーティングパスを介してサポートされ、回復性が向上します。

VSFは、リング・トポロジーを使用して、2～10台のCX 6300スイッチのセットを高可用性スイッチ・スタックに組み合わせます。Aruba ESPデータセンターは、VSFスタックを使用して、1 Gbps接続ホストのラックをアップストリームリーフスイッチに接続します。VSFスタックは、単一のレイヤ2およびレイヤ3のコントロールプレーンで動作します。スタックの1つのスイッチメンバはConductorロールで動作し、他のすべてのスイッチスタックメンバを管理します。スタックの2番目のメンバは、Standbyロールで動作します。ConductorはStandbyスイッチと状態および設定情報を同期するため、障害時にはConductorの役割を引き継ぐことができます。スプリットブレイン状態の監視は、共通の管理ネットワークに接続された各スタックメンバのOOBMポートを使用して実現される。

最も一般的な接続速度と下位互換性については、各ポートで1、10、および25 Gbpsのアクセス接続速度をサポートするToRスイッチを選択してください。これらの接続速度は、トランシーバ、DAC、またはAOCをアップグレードするだけで向上できます。

ハイスループットコンピュートラックの場合、Aruba CX 9300-32Dスイッチは100および200 Gbpsのホスト接続と400 Gbpsのスイッチアップリンクをサポートします。ブレイクアウトケーブル配線とAOCにより、4つのQSFP56ベース100 GbpsホストNIC、2つのQSFP56ベース200 GbpsホストNIC、または2つのQSFP28ベース100 GbpsホストNICを1つの物理CX 9300-32Dスイッチポートに接続できます。

ToRスイッチを選択する際は、次の点に注意してください。

  • サーバ接続の数とタイプ：一般的なToRスイッチ構成は48個のホスト接続用ポートをサポートしていますが、Aruba CX 8360シリーズでは低密度のToRオプションを使用できます。Aruba CX 6300シリーズを使用して、1 Gbpsホストのラックを接続できます。
  • ホストの接続速度：管理を簡素化するために、同じ速度で同じラックとスイッチに接続するホストを統合します。特定のインターフェイスのポート速度設定を調整すると、隣接するインターフェイスのグループに影響を与える場合があります。複数の接続速度を必要とするラックを計画する場合は、インターフェイスグループサイズを考慮してください。100 Gbpsまたは200 Gbpsで接続する高速ストレージおよびコンピューティングホストには、CX 9300-32Dスイッチが必要です。
  • ToR-spine/core接続： ToRスイッチモデルは、さまざまなアップリンクポート密度をサポートします。アップリンクの数とポート速度によって、ホストからデータセンターファブリックまたはデータセンターコアへの加入過多レートが定義されます。たとえば、100 Gbpsの4つのスパイン・ファブリックを導入する場合、10 Gbで接続された40台のサーバのラックに対して、オーバーサブスクライブされていないファブリックを実装できます。
  • VSXアップリンクの使用：冗長性にVSXを使用する場合、2つのアップリンクポートがデータパス冗長性を提供するISLに使用され、スパインまたはデータセンターのコア接続には使用できません。
  • DSS機能要件： Aruba CX 10000は、AMD PensandoプログラマブルDPUを使用してインラインステートフルファイアウォール検査を実装するデータセンター設計で必要です。
  • 冷却設計：ポート間冷却と電源ポート間冷却では、さまざまなToRモデルを使用できます。電源からポートへの構成では、オプションのエアダクトキットを使用して、ラック内のサーバから暖気を分離できます。ケーブルは熱を吸収し、気流を制限することができます。短いケーブル経路と優れたケーブル管理により、通気の効率が向上します。

ホスト接続

データセンター設計の重要なステップは、コンピューティングホストに必要な接続のタイプを特定することです。通常、サーバーハードウェアには、HPE iLOなどの消灯管理デバイス用のイーサネットRJ45ポートがあります。消灯ポートは通常、Cat5eまたはCat6銅線パッチケーブルを使用して管理LAN上のスイッチに接続されます。

ホスト接続は通常、SFP+/SFP28ファイバ・モジュール、銅線DAC（直接接続ケーブル）、アクティブ光ケーブル(AOC)を使用して10 Gbまたは25 Gbです。DACはサポート距離が限られているため、ワイヤーゲージが太いため、光ケーブルよりも管理が困難になる可能性があります。AOCはDACよりも長い距離をサポートします。AOCは薄くて管理が簡単です。DACとAOCはいずれも、ファイバパッチケーブルを備えた個別の光トランシーバよりも低コストです。

CX 9300スイッチでは、QSFP-DDトランシーバとAOCを使用した高速ホスト接続がサポートされています。光とAOCの両方で、1つの高速400 Gbpsスイッチポートを複数の低速200 Gbpsおよび100 Gbps接続に分割できます。このスイッチは、QSFP56およびQSFP28ベースのホストNICをサポートできます。ブレイクアウトケーブルとAOCの使用方法の詳細については、AOS-S and AOS-CX Transceiver Guideを参照してください。

ホストのNetwork Interface Controller（NIC;ネットワークインターフェイスコントローラ）とToRスイッチの両方が同じDACまたはAOCと互換性があることを確認することが重要です。トランシーバと光ケーブルを別々に使用する場合は、ホストNIC、ToRスイッチ、および光ケーブルの種類でトランシーバの互換性を確認します。ホストでサポートされているトランシーバは、スイッチでサポートされているトランシーバとは異なることが多くあります。新しいデータセンターまたはアップグレードされたデータセンターを計画する際は、必ず構造化ケーブル配線の専門家に相談してください。

IPストレージトラフィック用のコンバージドネットワークを導入する場合は、ストレージプロトコルのオフロードをサポートするNICカードを探します。これにより、ホストCPUの負荷が軽減され、ストレージトラフィックのレイテンシーが最小限に抑えられます。

アプリケーションは、単一のオペレーティング・システムを使用して、サーバ上で直接ホストできます。これは、一般的に「ベアメタル」サーバと呼ばれます。ハイパーバイザソフトウェアレイヤを使用して、1台の物理サーバ上で複数のホストを仮想化できます。たとえば、VMware ESXiやMicrosoft Hyper-Vなどがあります。

ハイパーバイザには、レイヤ2 VLANを使用して各仮想マシン(VM)への接続を提供する仮想スイッチが含まれています。データセンターの設計を成功させるには、タグなしポートとVLANタグ付きポートを使用してレイヤ2およびレイヤ3接続をサポートし、サーバおよび/またはサーバ内部の仮想スイッチへの必要な接続に一致させる必要があります。Aruba Fabric Composer(AFC)は、サーバとAruba ToRスイッチ間の構成の可視性とオーケストレーションを提供し、接続が正しく確立されていることを確認します。

ホストモビリティとは、ホストネットワーク構成を変更することなく、データセンターネットワーク内の物理ホストまたは仮想ホストを移動する機能を指します。仮想ホストに対して特に強力な機能を備えているため、コンピューティングリソースの最適化、アプリケーションの高可用性、分散ワークロードに対する効率的な接続が実現します。EVPN-VXLANファブリックと2層のデータセンターは、柔軟なホスト移動をサポートし、すべてのデータセンターVLANをすべてのToRスイッチに配置できます。EVPN-VXLAN設計は、ルーティングされたアンダーレイ上にトンネル化されたレイヤ2隣接を提供し、データセンターの位置間でレイヤ2隣接を論理的に拡張できます。

EVPN-VXLANファブリックを使用したスパインアンドリーフ

EVPN-VXLANファブリックは、それをサポートする物理ネットワーク・アンダーレイから抽象化された仮想レイヤー2ネットワーク・オーバーレイを提供します。これにより、トラフィックをトンネル内にカプセル化することで、ホストがレイヤ3境界によって分離されている場合でも、ホストは同じVLANネットワークセグメント内で動作できます。EVPN-VXLANのSymmetric Integrated Routing and Bridging(IRB)により、オーバーレイネットワークセグメント間のレイヤ3ルーティングが可能になります。

物理トポロジ

次の図は、EVPN-VXLANソリューションの役割の完全なセットの物理的な接続を示しています。

**物理トポロジ**

アンダーレイネットワーク設計

EVPN-VXLANデータセンターネットワークのアンダーレイは、スイッチ間のIP接続を提供します。ネットワークアンダーレイにより、VXLANトンネルトラフィック（オーバーレイネットワーク）がリーフスイッチ上のトンネルエンドポイント間で転送できるようになります。

アンダーレイネットワークは、3段階のClosベースのスパインアンドリーフファブリックトポロジを使用して実装されます。これはレイヤ3ルーテッドネットワークとして展開され、各リーフはルーテッド専用ポートを使用して各スパインに接続されます。スパインアンドリーフアンダーレイトポロジでは、他のすべてのリーフスイッチに対する複数の負荷分散パス間で、各リーフが1ホップを超えることはないため、パフォーマンスが最適化され、高可用性が提供され、遅延が減少します。

**アンダーレイネットワーク**

スパイン・アンド・リーフ・トポロジーは、既存のネットワークを中断することなく拡張に対応できる、柔軟性と拡張性に優れたネットワーク設計を提供します。最初は、既存のハードウェアを交換することなく容量を増やすことができる小さな1ラックまたは2ラックのファブリックから簡単に始めることができます。新しいラックにリーフスイッチが追加され、コンピューティングとネットワーク接続ストレージ(NAS)の容量が増加します。リーフ・スイッチ間の東西のファブリックの容量を増やすために、背骨スイッチが追加されました。

このトポロジは、シャーシベースのスイッチのアーキテクチャとほぼ同じです。このアーキテクチャでは、リーフスイッチはインターフェイスラインカードに相当し、スパインはシャーシファブリックに相当し、ラインカード間にデータ容量を提供します。

Aruba ESPデータ・センターでは、アンダーレイのルーティング・プロトコルとしてOSPFを使用し、アンダーレイのIP到達可能性情報をすべてのファブリック・スイッチ間で配信しています。OSPFは、広く使用され、よく理解されているInterior Gateway Protocol(IGP)で、簡単な設定と高速のコンバージェンスを提供します。EVPN-VXLANオーバーレイを追加する場合、アンダーレイのルートテーブルは小さくなります。これは、オーバーレイルーティングプロトコルの隣接関係とVXLANトンネルエンドポイントの到達可能性を確立するためのループバックIPアドレスが主に含まれています。アンダーレイのOSPFルーティングでは、マルチファブリック環境をサポートする適切なオーバーレイルーティングプロトコルの選択も可能です。複雑さを最小限に抑えるには、1つのOSPFエリアとポイントツーポイントインターフェイスを使用することをお勧めします。

スパインスイッチとリーフスイッチを接続するアンダーレイインターフェイスで、レイヤ2とIPのMaximum Transmission Unit（MTU；最大伝送ユニット）を9198バイトに設定すると、VXLANカプセル化の追加時に作成されるジャンボサイズのフレームが断片化されるのを防ぐことができます。

サーバアクセススイッチは、ルーティングされたアンダーレイには含まれません。レイヤ2のみのリンクを使用して、アップストリームのリーフスイッチに接続されます。

脊椎の設計

スパイン層は、リーフスイッチ間の高速ルーティング接続を提供します。スパイン・アンド・リーフ・アーキテクチャでは、各リーフ・スイッチが各スパイン・スイッチに接続されます。各リーフからスパインへの接続では、ファブリック内に同じコストのパスが複数あることを保証するために、同じリンク速度を使用する必要があります。これにより、ルーティングされたECMPベースのロードバランシングが有効になり、リンクがダウンした場合の接続が保証されます。

すべてのスパインスイッチは、同じスイッチモデルである必要があります。スパインスイッチモデルのポート容量は、1つのスパインアンドリーフインスタンスのリーフスイッチの最大数を定義します。冗長ToR設計の場合、リーフラックの最大数は、スパインスイッチモデルのポート数の半分になります。

一般的なスパイン・アンド・リーフ・ネットワークは、高可用性を実現するために2本のスパインで始まります。ファブリックの容量とフォルト・トレランスを向上させるために、スパイン・スイッチが追加されました。アンダーレイにスパインを追加するたびに、スパインの障害の影響が軽減されます。単一の脊椎が失われると、次のようにファブリック全体の容量が減少します。

  • 2つの脊椎：容量が50%減少
  • 3つの脊椎：容量が33%減少
  • 4つの脊椎：25%の容量削減

スパインの最大数は、アップリンクの数が最も少ないリーフスイッチモデルによって決定されます。冗長ToR設計では、最大のスパイン数は、アップリンクが最も少ないリーフスイッチのアップリンクポート数から2を引いた数になります。これは、2つのアップリンクが、ToR間のVSX Inter-Switch Link（ISL;スイッチ間リンク）に使用されるためです。単一のToR設計では、スパインの最大数は、アップリンクが最も少ないリーフスイッチのアップリンクポートの数に等しくなります。ECMPを効果的に動作させるには、各ToRスイッチを各スパインに接続する必要があります。

CX 9300ベースの背骨は、ブレークアウト・ケーブルを使用する場合に高密度ラック・サポートを提供します。CX 9300は、単一の400 Gbpsスパイン・ポートを、単一モード・ファイバを介して4つの100 Gbps接続リーフ・スイッチ・ポートに分割できます。また、マルチモードファイバとAOCを介して、スパインポートあたり2つの100 Gbps接続リーフスイッチをサポートできます。これにより、CX 9300は、物理ポート数に対してサポートされるラック数を2倍または4倍に増やすことができます。

CX 9300をリーフ・ロールで使用すると、CX 9300の背骨の水平方向の拡張性が大幅に向上します。9300-32Dリーフスイッチの使用可能なポートの半分をホスト接続に割り当てる場合、冗長ToR設計をサポートするために、14本の脊椎で構成される5.6 Tbpsファブリックを実装できます。16本の脊椎で構成される6.4 Tbpsのファブリックを単一のToR設計で実装できます。CX 9300の背骨とリーフの組み合わせは、必要な数のラックが許せば、各背骨への複数のリンクの接続をサポートできます。この導入モデルは、100 Gbpsの接続ストレージとコンピューティングホストを含む非常に高スループットのラックをサポートします。

スイッチを選択する際は、次の点を考慮してください。

– ラックのメディアと帯域幅の要件を決定します。 – シングルまたは冗長ToRスイッチが取り付けられるかどうかを確認します。 – 現在のコンピューティング要件とストレージ要件に必要なラック数を特定します。 – 計画されたラックをサポートするために必要なスパインスイッチを決定します。 – データセンターのネットワークを設計し、容量を50 %以下に抑え、拡張の余地を残します。

脊椎スイッチを物理的に配置する場所を決定する際は、リーフスイッチからの距離と、脊椎スイッチを接続するために使用されるメディアタイプを考慮してください。スパインとリーフの接続は、通常、クワッドSFP(QSFP)トランシーバまたはAOCを使用して40 Gbまたは100 Gbファイバで、DACと同様にケーブルとトランシーバが統合されています。Aruba 9300-32Dは、最大400 Gbpsのスパイン・ツー・リーフ接続をサポートし、より高速なデータ・センター・アプリケーションを実現します。

オーバーレイデータプレーンネットワーク

オーバーレイネットワークは、レイヤ2とレイヤ3の両方の仮想化ネットワークサービスをリーフスイッチに直接接続されたワークロードに提供するVXLANトンネルを使用して実装されます。VXLANネットワーク識別子(VNI)は、VXLANオーバーレイトポロジ内の分散したレイヤ2およびレイヤ3セグメントを識別します。対称IRBを使用すると、オーバーレイネットワークはすべてのリーフノードで連続したレイヤ2転送とレイヤ3ルーティングをサポートできます。

VXLAN Tunnel End Point(VTEP)は、オーバーレイネットワークを形成するポイントツーポイントトンネルの発信と終端を処理する、リーフスイッチ内の機能です。VTEPは、UDPデータグラム内のVXLANヘッダー内のレイヤ2イーサネットフレームをカプセル化およびカプセル化を解除します。送信元VTEPは、カプセル化されたフレームに関連付けられたVLANまたはルートテーブルを宛先VTEPに通知するVNIを割り当てます。1つの論理VTEPは、VSX冗長リーフスイッチがラックに導入されている場合に実装されます。VTEP IPアドレスは、OSPFを使用してアンダーレイネットワークに配布されます。スパインスイッチは、オーバーレイトンネルのIP転送を提供しますが、VXLANトラフィックのカプセル化/カプセル化解除には関与しません。

**VXLANフレーム**

次の図は、VXLANデータプレーンネットワーク、つまりリーフスイッチのVTEP間のVXLANトンネルのフルメッシュを示しています。

**Overlay Network**

注：
サーバーアクセススイッチにはVTEPが含まれておらず、VXLAN転送に参加していません。ファブリック・リーフ・スイッチからVLANを拡張することにより、オーバーレイへのデータ・センター・ホスト接続をサポートします。

レイヤ2 VNIは、従来のVLAN IDと同様に、単一のブロードキャストドメインを表します。レイヤ2 VNIは、ファブリック内の個々のスイッチ上のVLANに関連付けられ、分散VLANのセットを単一のレイヤ2ブロードキャストドメインにまとめてステッチします。VXLANでカプセル化されたフレームがレイヤ2 VNIを使用したVTEP終端に到達すると、スイッチではフレームのカプセル化が解除され、VNIに関連付けられたVLANのMACアドレステーブルに基づいてネイティブに転送されます。

**L2 VNIブロードキャストドメイン**

スイッチは、仮想ルーティングおよび転送インスタンス(VRF)を実装することによって、複数のルーティングドメインをサポートします。各VRFは、一意のルートテーブル、ルートテーブルに基づいてトラフィックを転送するメンバインターフェイス、およびルートテーブルを構築するルーティングプロトコルで構成されます。個々のルートテーブルは個別であるため、異なるVRFには重複するIPアドレス範囲が含まれる場合があります。EVPN-VXLANオーバーレイは、オーバーレイVLAN SVIおよびルーテッドインターフェイスのコンテナとして、少なくとも1つの非デフォルトVRFで構成する必要があります。複数のVRFを使用して、マルチテナントおよびポリシー適用のためのセグメンテーションを提供できます。

レイヤ3 VNIは、VXLANカプセル化トラフィックをVRFに関連付けます。VXLANカプセル化されたパケットがレイヤ3 VNIを持つVTEPに到達すると、パケットはカプセル化を解除され、関連するVRFのルートテーブルを使用して転送されます。

Symmetric IRBは、分散IPゲートウェイモデルを使用します。ファブリックホストVLANのゲートウェイは、エニーキャストIPアドレスです。ArubaのActive Gateway機能を使用して、ファブリック内の各スイッチの同じVLANに同じ仮想IPアドレスが割り当てられます。分散仮想MACアドレスも、同様に仮想IPに関連付けられます。この戦略では、アクティブなVMゲストを、異なるラック内のスイッチに接続されたハイパーバイザ間で移動できます。

注：
Active Gatewayを使用して、すべてのリーフスイッチに分散オーバーレイIPゲートウェイアドレスを作成する場合、通常、IPアドレスを節約するために、Active Gateway IPアドレスも各スイッチのVLAN SVIに割り当てられます。pingコマンドを使用する場合、アクティブゲートウェイIPは送信元アドレスとしてサポートされません。また、一意のVLAN SVIアドレスは送信元IPとして使用できません。ホストの到達可能性をテストする場合は、pingコマンドで一意の送信元IPアドレス（同じVRFに割り当てられたループバックIPなど）を指定して、到達可能性を確認する必要があります。

ルーティングする必要のあるホストからのトラフィックは、直接接続されたリーフスイッチに割り当てられた仮想ゲートウェイIPアドレスにヒットします。送信元VTEPと宛先VTEPの両方がルーティング機能を実行し、送信元VTEPがL3 VNIを割り当てて、宛先VTEPに転送に適したVRFを通知します。

**L3 VNIルーティングドメイン**

ボーダーリーフスイッチは、EVPNファブリックホストと、キャンパス、WAN、DMZなどの外部ネットワークとの間の接続を提供します。ファイアウォールは通常、境界リーフと外部ネットワークの間に配置され、南北のセキュリティポリシーを適用します。

サーバーアクセス層

サーバアクセススイッチは、経済的なレイヤ2スイッチモデルを使用して、オーバーレイVLANをEVPN-VXLANリーフから低速接続ホストの高密度セットに拡張します。アンダーレイの経路やオーバーレイの仮想化には直接関与しません。

サーバアクセススイッチは、VSXまたはVirtual Switching Framework（VSF;バーチャルスイッチングフレームワーク）を使用して、接続ホストにレイヤ2の冗長性を提供します。VSF対応スイッチは、アップリンクリーフに隣接する1つまたは複数のラックにわたって1つの論理スタックとして動作します。VSFは、ダウンストリームホストへの冗長MC-LAGをサポートし、スタックメンバーのステータスを監視する帯域外管理ポートを使用して、スプリットブレイン状態から保護します。

既存のToRスイッチをEVPN-VXLANリーフへのサーバアクセススイッチとしてレイヤ2に接続し、既存のEVPN-VXLANオーバーレイへの移行を行う場合、移行戦略の一環として行うことができます。これにより、既存のToRスイッチを交換することなく、柔軟なタイムラインで既存のラックインフラストラクチャを新しいEVPN-VXLANオーバーレイに移動できます。

**サーバアクセスVLAN拡張**

オーバーレイコントロールプレーン

VXLANコントロールプレーンは、ホストの到達可能性を共有し、VXLANトンネルを動的に構築するための情報を配布します。VXLANネットワーク内のエンドポイント間で到達可能にするには、ファブリックに接続されたエンドポイントを、すべてのファブリックスイッチメンバー全体の対応するVTEPおよびVNIに関連付ける必要があります。この到達可能性情報は、送信元VTEPがVXLANヘッダーにVXLAN VNIを割り当て、IPヘッダーに宛先VTEP IPを割り当てるために使用されます。

接続ホストは、イーサネットリンク層プロトコルを使用して、アップリンクリーフスイッチで学習されます。VXLANファブリックを介したオーバーレイの到達可能性情報は、EVPNアドレスファミリを使用するコントロールプレーンプロトコルとして、マルチプロトコルボーダーゲートウェイプロトコル(MP-BGP)を使用して配布されます。BGPは、ホストのIPプレフィックスとMACプレフィックスの両方をアドバタイズします。このアプローチにより、フラッディングを最小限に抑えながら、ファブリック内のすべてのホストを効率的かつ動的に検出できます。

エンドポイント情報を動的に入力する分散型コントロールプレーンを使用すると、次の利点があります。

– 大規模なスパイン・アンド・リーフ環境でのトラフィックのレプリケーションによって大量の帯域幅を消費する可能性があるフラッド・アンド・ラーニング方式を回避します。 – ファブリックリーフVTEPスイッチがファブリック内のピアVTEPスイッチを自動的に検出し、動的なVXLANトンネルを構築するため、ネットワーク構成がシンプルになります。 – 分散コントロールプレーンは、データセンターファブリックスイッチ全体に冗長性と一貫したトポロジ状態を提供します。 – 分散コントロールプレーンでは、ToRスイッチで分散ゲートウェイを使用して最適な転送が可能です。これにより、ファブリック全体でデフォルト・ゲートウェイ・アドレスを同じに保つことができます。

EVPNアドレスファミリでMP-BGPを使用すると、マルチテナンシーのネイティブサポートでエンドポイントの到達可能性情報を共有するための、標準ベースで拡張性の高いコントロールプレーンが提供されます。長年にわたり、サービスプロバイダーはMP-BGPを使用して、非常に大規模なセキュアなレイヤ2およびレイヤ3 VPNサービスを提供してきました。ルートリフレクタを使用したiBGP設計を使用することで、ネットワーク操作が簡素化され、リーフスイッチと2本のスパインの間でのみピアリングが必要になります。マルチファブリック環境を確立する場合、個々のファブリックコントロールプレーンにはiBGPが必要です。BGPコントロールプレーンの用語には、次のようなものがあります。

  • Address Family(AF): MP-BGPは、複数のアドレスタイプをアドレスファミリ（IPv4、IPv6、L3VPNなど）に分類することで、それらのアドレスタイプに対するNetwork Layer Reachability Information（NLRI;ネットワークレイヤ到達可能性情報）の交換をサポートします。レイヤ2 VPNアドレスファミリ(AFI=25)とEVPN後続アドレスファミリ(SAFI=70)は、MP-BGPスピーカ間でIPおよびMACアドレス情報をアドバタイズするために使用されます。EVPNアドレスファミリには、VTEP間にVXLANトンネルを確立するための到達可能性情報が含まれています。
  • Route Distinguisher（RD;ルート識別）:ルート識別を使用すると、MP-BGPは、元のアドレスに一意の値を付加することで、同じアドレスファミリ内でレイヤ3とレイヤ2の重複したアドレスを伝送できます。RDは、本質的に意味のあるプロパティを持たない数値です。アドレスをルートテーブルまたはブリッジテーブルに関連付けることはありません。RD値を使用すると、2つの異なるVRFで同じアドレス範囲に対してアナウンスされたルートを、同じMP-BGPアドレスファミリでアドバタイズできるため、マルチテナントをサポートできます。
  • Route Target（RT;ルートターゲット）:ルートターゲットは、アドレスをルートまたはブリッジテーブルに関連付けるために使用されるMP-BGP拡張コミュニティです。EVPN-VXLANネットワークでは、共通のVRFルートターゲットをMP-BGP EVPNアドレスファミリにインポートおよびエクスポートすると、多数のVTEPで定義された一連のVRFのレイヤ3到達可能性が確立されます。レイヤ2の到達可能性は、L2 VNI定義の共通ルートターゲットをインポートおよびエクスポートすることによって、分散したL2 VNIのセット全体で共有されます。さらに、1つのVRFからルートターゲットをエクスポートし、その後ほかのVRFによってインポートすることにより、IPv4アドレスファミリを使用してVRF間でレイヤ3ルートがリークされる可能性があります。
  • Route Reflector（RR;ルートリフレクタ）: VTEP間で到達可能性情報を共有するプロセスを最適化するには、スパイン上のルートリフレクタを使用してiBGPピアリングを簡素化します。この設計により、すべてのVTEPが同じiBGPピアリング設定を持つことができるようになり、iBGPネイバーのフルメッシュが不要になります。

MP-BGP EVPNアドレスファミリは、複数のルートタイプで構成されています。

  • ルートタイプ2は、MACアドレスとホストIP到達可能性情報を共有します。
  • Route Type 5は、ファブリック・スイッチのサブセットから到達可能なIPプレフィックスを共有します。これは、デフォルト・ルートと、境界リーフから他のリーフ・スイッチへの外部プレフィックスを共有する場合に最もよく使用されます。
  • Route Type 3は、VTEP IPとVNIの値を共有して、ファブリック内で動的にVXLANトンネルを確立します。

ルートタイプ2のMACアドバタイズメントは、ルートターゲット値に基づいてVLANに関連付けられます。ファブリック内のすべてのスイッチで、同じVLAN IDに対して同じroute-target値をインポートおよびエクスポートする必要があります。これにより、ファブリック全体でレイヤー2の到達可能性が完全に伝播されます。iBGPコントロールプレーンを使用する場合は、VLANルートターゲットを自動的に導き出して設定を簡素化し、ファブリック全体の一貫性を確保できます。

次の図は、iBGPコントロールプレーンを使用してEVPNルートタイプ2のMACアドレス到達可能性を共有する例を示しています。

**iBGPコントロールプレーンroute-type 2アドバタイズ**

次のスクリーンショットは、EVPNで学習されたMACアドレスがVTEP関連付けとともにMACアドレステーブルにインストールされた例を示しています。

**VXLANターゲットのMACアドレステーブル**

ルートタイプ5のIPプレフィックスは、ルート目標値に基づいてVRFに関連付けられる。ファブリック内のすべてのスイッチで、同じVRFに対して一貫したルートターゲット値をインポートおよびエクスポートする必要があります。これにより、ファブリック全体でレイヤー3の到達可能性が完全に伝播されます。

マルチファブリックアンダーレイ

MP-BGP EVPNコントロールプレーンピアリングとVXLANトンネル終端では、マルチファブリックトポロジ内の場所間でループバックインターフェイスへのIP到達可能性を確立する必要があります。サイト間でループバックの到達可能性を共有するためにESPアーキテクチャで使用されるプロトコルは、IPv4ユニキャストアドレスファミリを使用する外部BGP(eBGP)です。

MP-BGPでは、AS番号を使用して、BGPスピーカ間の管理関係を識別します。AS番号が同じBGPピアは、同じ管理ドメインのメンバであり、内部ピア(iBGP)とみなされます。異なるAS番号を持つBGPピアは、外部ピア(eBGP)とみなされます。内部および外部BGPピアの既定の動作と要件は異なります。既定のeBGPピアリング動作はネットワーク設計にとって有用であるため、多くの場合、同じ組織内の異なるネットワークセグメントの間でeBGPが使用されます。

次の図は、2つのファブリックトポロジ内のボーダーリーフスイッチ間のeBGP IPv4アドレスファミリの一連のピアリングを示しています。サイト間のレイヤ2接続は、メトロイーサネット回線によって提供されます。各ボーダーリーフスイッチ上のルーテッドインターフェイスは、リモートファブリック内の各ボーダーリーフスイッチとのピアリング関係を確立します。ループバックIPアドレスは、MP-BGP EVPNピアリングとVTEPトンネル終端を確立するために共有されます。

eBGP IPv4シンプルアンダーレイピアリング

アンダーレイのeBGPピアリングは、通常、ネットワークロケーション間で利用可能な物理リンクに従います。これらのリンクは、コントロールプレーンのEVPNピアリングと直接位置合わせされない場合があります。Dark FiberおよびMetro Ethernet回路は、サイト間の一般的な接続オプションです。

相互接続ファブリックの数が増加すると、プライマリ・サイトで必要な高速回線の数が、境界リーフ・スイッチで使用可能なポートの数を超える場合があります。脊椎スイッチで使用可能な高速ポートは、マルチファブリックアンダーレイの一部として使用できます。WANパスとMP-BGP IPv4ピアリングは、各環境の変数と設計プリファレンスによって異なります。

マルチファブリックデータプレーンネットワーク

VXLANトンネリングは、複数のEVPN-VXLANファブリックにわたってレイヤー2およびレイヤー3ドメインを拡張します。ファブリックは、同じデータセンターの異なるポッド、同じキャンパス内の異なるデータセンター、または物理的に離れたデータセンターに配置できます。データセンターファブリック間の接続は、データセンターインターコネクト(DCI)と呼ばれます。

レイヤー2およびレイヤー3のネットワーク・セグメントは、すべてのファブリックで同じVNI値を使用してファブリック間で拡張されます。たとえば、VLAN 20に対する同じレイヤ2 VNI値と、VRF 1に対する同じレイヤ3 VNIは、すべてのファブリックで同じである必要があります。

ファブリック間のVXLANトンネルは、ローカルとマルチファブリックの両方のスケーラビリティを最大化するために、ボーダーリーフスイッチ間にのみ設定されます。ボーダーリーフスイッチ間でのみトンネルのフルメッシュを確立すると、すべてのファブリック内のすべてのVTEP間にVXLANトンネルを確立する必要がなくなります。

次の図は、2つのファブリックトポロジにおけるファブリック間およびファブリック内のVXLANトンネルを示しています。

**ファブリック間VXLANトンネル**

ローカルファブリック内のホスト間のVXLANトンネルトラフィックは、単一の送信元VTEPでカプセル化され、単一の宛先VTEPでカプセル化されていない。1つのファブリック内の任意の2つのホスト間に1つの論理トンネルが存在します。すべてのVTEP間のVXLANトンネルのフルメッシュによって、この転送モデルが有効になります。

マルチファブリックトポロジでは、異なるファブリック内のホスト間のトラフィックは最大3つのVXLANトンネルを通過できます。デフォルトでは、Arubaスイッチは、VXLANトンネルで受信したトラフィックを別のVXLANトンネルから転送することを許可しません。この動作は、マルチファブリック・ホストへのアクセスを許可するために無効にする必要があります。個々のファブリックをフォワーディングループから保護するために、VXLANの再カプセル化は、iBGPとeBGPで動的に学習されたトンネル間でのみディセーブルにできます。ファブリック内では、iBGPはVXLAN VTEPを検出し、VXLANトンネルを動的に構築するために使用されます。eBGPは、VTEPを検出し、ファブリック間でVXLANトンネルを確立するために使用されます。

オーバーレイホストがファブリック間で通信する場合、トラフィックはソースホストの直接接続されたリーフスイッチでカプセル化され、宛先VTEPが同じファブリックの境界リーフとして設定されます。ソースファブリック内の境界リーフは、トラフィックを宛先ファブリック内の境界リーフの宛先VTEPで再カプセル化します。宛先ファブリック内の境界リーフは、宛先ホストに直接接続されたリーフスイッチのVTEP宛先でトラフィックを再カプセル化します。

**ファブリック間VXLANホスト通信**

3つ以上のファブリックで構成されるマルチファブリックトポロジでは、境界リーフスイッチ間のVXLANトンネルのフルメッシュがファブリック間に確立されます。

マルチファブリックオーバーレイコントロールプレーン

MP-BGP EVPNは、単一のファブリックオーバーレイと同様に、マルチファブリックオーバーレイのコントロールプレーンとして使用されます。

iBGPは各ファブリック内で内部的に使用されます。ファブリック内の各リーフスイッチは、スパインスイッチの2つに配置されたルートリフレクタのペアとMP-BGP EVPNアドレスファミリピアリングを確立します。

eBGPは、ファブリック間で使用され、VXLANトラフィックを第2トンネルで再カプセル化および転送することを可能にし、マルチファブリック環境を支援する便利なデフォルト動作を利用します。

1つの場所に複数のファブリックが存在する場合、通常はボーダーリーフスイッチのセットを1つだけ使用して、利用可能なWANパスを介して外部ファブリックとピアリングするMP-BGP EVPNアドレスファミリを確立します。サイト間でピアとなるすべての境界リーフは、境界リーダーと呼ばれます。

次の図は、2つのファブリックトポロジでのMP-BGP EVPNピアリングを示しています。

**マルチファブリックBGPコントロールプレーンピアリング**

追加のルートターゲット値は、ファブリック間の到達可能性情報のインストールを制御するために定義されます。各VLANおよびVRFには、初期作成時にファブリック内のルートターゲットが割り当てられます。管理者は、拡張VLANおよびVRFネットワークセグメントのファブリック間で共有される追加のグローバルルートターゲットを設定します。この戦略により、すべてのファブリックにわたって拡張すべきでないネットワーク・セグメントを独立して存在させ、ローカルのみのファブリック・オーバーレイの一部として残すことができます。

たとえば、3つのファブリックの各オーバーレイにVLAN 20が含まれている場合、EVPN route-targets(RT)を割り当てて、2つのファブリック間でVLAN 20ホストの到達可能性を共有できますが、3番目のファブリックは共有できません。次の例は、この目標を達成するためのルートターゲットの割り当てです。

ファブリック間でルーティングされたIPプレフィックスを拡張する場合、グローバルルートターゲットもVRFに割り当てられます。

マルチキャストコントロールプレーン

マルチキャストは、同じトラフィックを複数のホストに送信する効率的な方法です。マルチキャストは、送信元から関連のあるレシーバのセットにトラフィックを転送し、単一のトラフィックストリームが複数の受信者に到達できるようにします。マルチキャストトラフィックは、個々のホストIPではなく、224.0.0.0/4ブロック内の宛先IPアドレスに送信されます。ブロック内の各IPアドレスは、マルチキャストグループと呼ばれます。

HPE Aruba Networkingデータセンターは、データセンター内のホスト間のマルチキャストトラフィック、およびデータセンターと両側にソースを持つ外部ホスト間のトラフィックをサポートします。マルチキャストは、オーバーレイネットワークに属するホスト間のマルチキャストトラフィックのために、EVPN-VXLANデータセンターを介してサポートされています。プロトコル独立モード – スパースモード(PIM-SM)、双方向(PIM-BIDIR)、およびソース固有マルチキャスト(PIM-SSM)プロトコルは、マルチキャストトラフィック操作を管理するためにサポートされています。

PIM-SMマルチキャストドメインは、同じマルチキャストグループをサポートする連続したPIM-SMルーターのセットとして定義されます。このドメインには1つ以上のランデブーポイント(RP)があり、マルチキャストグループの送信元IPアドレスへの集中マッピングを維持します。通常、PIMドメインには、ルーティング機能を実行するキャンパスおよびデータセンタースイッチの完全なセットが含まれ、すべてのマルチキャストグループのRPとして単一のエニーキャストIPアドレスが使用されます。RPのエニーキャストIPは、冗長性を確保するために2つの異なるスイッチに設定されています。Multicast Source Discovery Protocol(MSDP)は、RPのエニーキャストIPアドレスを共有する2台のスイッチ間でマルチキャストグループ情報を共有するために使用されます。

PIM-SMは、ブートストラップルータ(BSR)メカニズムを使用してRPアドレスを動的に選択し、PIMドメイン全体にRP情報を配布します。BSRプロセスにより、マルチキャストルーティングを実行するすべてのCXスイッチでRP情報を手動で設定する管理上の負担が軽減されます。PIMドメインでは、PIM-SMルータが候補BSRとして設定され、選出プロセスによってBSRとして選択されます。候補RPとして設定されたPIM-SMルータは、指定されたインターフェイスIPを可能なRPとしてBSRにアドバタイズします。ループバックインターフェイスアドレスを使用して、IPアドレスが常にアップであることを確認する必要があります。BSRは、候補RPの1つをドメインのRPとして選択し、選択されたRPのIPアドレスをPIMドメイン内の他の全メンバに通知する。RPの選択プロセスに影響を与えるには、候補RPに優先順位の値を割り当てる必要があります。エニーキャストRPを使用する場合、2つの候補RPは同じIPループバックアドレスを同じプライオリティ値でアドバタイズします。

レシーバはIGMPを使用して、PIM-SM対応ルータにグループメンバーシップの選択を通知します。ルータは、ホストがまだグループに興味を持っているかどうかを判断するために、IGMPクエリーを送信して、直接接続されたホストからグループメンバーシップを要請します。IGMPバージョン2および3は、データセンターファブリックで使用できます。IGMPv3をお勧めします。次に、マルチキャストルーターはIGMPメッセージをPIM結合に変換し、Rendezvous Point (RP)を中心とした最初のRendezvous Point Tree (RPT)ビルドをトリガーします。ソースがRPに登録された後、PIMはソースに対してホップごとにループのないマルチキャストツリーを構築します。これにより、マルチキャストトラフィックがリスナーに到達できるようになります。最後のステップとして、PIM-SMは送信元と受信側の間にShortest-Path Tree（SPT；最短パスツリー）を構築し、RPTに代わってネットワークパスの使用率を最適化します。

レイヤ2スイッチでIGMPスヌーピングを有効にすると、ホストとマルチキャストルータ間のIGMP通信が監視され、マルチキャストトラフィックをより効率的に管理および制御できます。ホストとマルチキャストルータの間で交換されるIGMPメッセージを受信することにより、スイッチは、特定のマルチキャストグループトラフィックの受信に関係するローカルポートのテーブルを構築します。これにより、マルチキャストトラフィックがすべてのポートにブロードキャストされるのを防ぎます。 マルチキャストトラフィックが到着すると、スイッチは、すべてのポートにフラッディングするのではなく、対象のポートだけにトラフィックを転送します。これにより、ネットワークのパフォーマンスとセキュリティが向上します。AOS-CX L2スイッチでは、IGMPスヌーピングを推奨します。

EVPN-VXLANファブリック上のマルチキャスト

の概要

EVPN-VXLANオーバーレイファブリックでは、レイヤ2とレイヤ3の両方のIPv4マルチキャスト転送がサポートされています。

VXLANオーバーレイでは、レイヤ2マルチキャストトラフィックは、同じレイヤ2 VNI(VLAN)およびサブネット内の送信元と受信機間でブリッジされます。次の図は、VXLAN環境のリモートVTEPに接続された同じオーバーレイVLAN内の単一の送信元から受信側へのレイヤ2マルチキャストトラフィックを示しています。

"** L2 Multicast **"

マルチキャストの送信者と受信者がVXLANオーバーレイ内の異なるサブネットにある場合、レイヤ3マルチキャストトラフィックは同じVRF内のサブネット間でルーティングされます。次の図は、VXLAN環境のVLAN 10の送信元からVLAN 20およびVLAN 30のホストへのマルチキャストトラフィックのルーティングを示しています。

「** L3マルチキャスト**」

EVPN-VXLANトンネル上のレイヤ2およびレイヤ3マルチキャストプロトコルをネイティブでサポートしているため、マルチキャストオーバーレイの構成とトラブルシューティングが簡単になります。IGMPおよびPIM-SMは、IPマルチキャスト転送を最適化し、対象のリスナーを持つVTEPだけにマルチキャストグループトラフィックを制限します。これにより、ネットワークトラフィックが減少し、輻輳の可能性が低くなります。

ブリッジングマルチキャスト

デフォルトでは、VTEPは、アタッチされた送信元からマルチキャストトラフィックを受信すると、同じレイヤ2 VNIで設定された他のすべてのVTEPにトラフィックを複製して転送します。同じレイヤ2 VNI(VLAN)内のすべてのファブリックホストは、トラフィックの受信に関係なく、マルチキャストトラフィックを受信します。

IGMPスヌーピングがイネーブルの場合、送信元に接続されたVTEPはマルチキャストグループトラフィックを、対象となるレシーバを持つVTEPだけに送信し、すべてのVTEPは、マルチキャストトラフィックを、そのトラフィックの受信に関心を示したホストだけに転送します。

ホストは、特定のグループのマルチキャストトラフィックの受信に関心があることを示すために、IGMPジョインを送信します。IGMPスヌーピングは、IGMPの結合、クエリー、およびメッセージの送信を監視して、マルチキャストグループに対するホストの関心状態を維持します。VTEPは、IGMPメッセージを、そのメッセージが受信されたのと同じL2VNIで設定されたピアVTEPに転送します。各VTEPは、IGMPスヌーピング状態に基づいてローカルのレイヤ2マルチキャスト転送テーブルを更新します。

次の図は、同じLayer 2 VNI（VLAN;レイヤ2 VNI）内の送信元を持つマルチキャストグループに対して、単一のホストがIGMP結合した後のマルチキャスト転送状態を示しています。ホスト4は、マルチキャストグループ239.10.10.10のトラフィックの受信に関心があることを示しています。IGMP結合は、他のすべてのVTEPに転送されます。送信元に接続されたVTEPは、対象となる受信側を持つVTEPにのみマルチキャストトラフィックを転送します。受信側のVTEPは、IGMP加入を行った個々のホストにトラフィックを転送するだけです。

"** L2 Multicast without IGMP snooping **"

レイヤ2マルチキャストストリームのセットアップ：

1.受信側（VLAN 20、ホスト4）は、マルチキャストグループ239.10.10.10に参加するためにIGMP Joinを送信します。

Step 2 VTEP3（受信機接続）がIGMPスヌーピングを実行し、L2マルチキャスト転送テーブルを更新して、IGMP JoinをVTEP1およびVTEP2に転送します。VTEP1にはソースがないため、アクションは実行されません。

Step 3 VTEP2（ソース接続）は、L2転送テーブルにマルチキャストグループエントリをインストールし、マルチキャストストリームをVTEP3に送信します（さらに、VTEP1へのマルチキャストストリームの送信をスキップします。関係のあるレシーバはありません）

VSXおよびレイヤ2マルチキャストover VXLAN

EVPN-VXLANネットワーク内のVSXリーフペアは、単一の論理VTEPを共有します。IGMPスヌーピング情報は、VSXペアのメンバ間で同期され、両方のメンバが同じマルチキャスト状態を共有することを保証します。VSXペアのいずれかのメンバによって論理VTEPでVXLANカプセル化マルチキャストトラフィックが受信されると、共有IGMPスヌーピング状態に基づいて受信側に転送されます。

IGMPクエリアおよびレイヤ2マルチキャスト

IGMPクエリアは、マルチキャストグループからのメッセージの受信に関心のあるホストのリストを更新するために、定期的にクエリメッセージを送信します。HPE Aruba Networking VXLANオーバーレイでは、ファブリック内のすべてのVTEPに対して、IGMP結合、離脱、クエリ、および応答がフラッディングされます。集中型ゲートウェイを使用するレイヤ2のみのEVPN-VXLANファブリックでAOS-CXスイッチを使用する場合は、IGMPクエリアを集中型ゲートウェイに設定する必要があります。対称IRBを使用する場合は、VTEPごとにIGMPクエリアを設定することをお勧めします。

ルーティングマルチキャスト

HPE Aruba NetworkingのEVPN-VXLAN実装により、PIM-SMを使用して、単一または複数のデータセンターファブリックのサブネット間でマルチキャストトラフィックを効率的にルーティングできます。

マルチキャスト発信元がEVPN-VXLAN環境でマルチキャストグループに対するトラフィックの送信を開始すると、ローカルに接続されたVTEPにより、マルチキャスト発信元のユニキャストIPアドレスが特定のマルチキャストグループの発信元としてPIM-SMドメインのランデブーポイント(RP)に登録されます。RPの機能は、対象となるレシーバとマルチキャストソースの結合をサポートするもので、PIM-SMドメイン内のすべてのマルチキャストグループのソースのリストを維持します。対称IRB EVPN-VXLAN環境では、発信元に接続されているVLAN SVI IPアドレスが一意ではないため、RP通信の発信元として一意のループバックIPアドレスを指定する必要があります。RPがEVPN-VXLANファブリックの外部に配置されている場合、RPがVTEPに戻って通信できるようにするルートを外部ネットワークにアドバタイズする必要があります。

AOS-CXは、集中型および分散型のレイヤ3ゲートウェイを使用して、VXLAN経由のルーティングマルチキャストをサポートします。対称IRBおよびPIM-SMマルチキャストルーティングを使用する分散ゲートウェイモデルにより、スケーラビリティが向上します。レイヤ3 VNIはVRFに関連付けられ、VTEP間で連続したVXLANルーティングドメインを作成するために使用されます。ファブリック内のVTEPトンネルのフルメッシュがEVPNアドバタイズメントのデータを使用して確立された後、PIMはVRFのレイヤ3 VNIに関連付けられた論理インターフェイスを作成します。論理PIMインターフェイスは、PIMメッセージを交換するために使用され、オーバーレイ内でPIM隣接のフルメッシュを形成します。

リモートVTEPがPIM Joinを使用してマルチキャストトラフィックを要求すると、送信元に接続されたVTEPによって、送信元が接続されているSVIを着信インターフェイスとして、L3 VNIを発信インターフェイスとして、マルチキャストルートエントリがインストールされます。逆に、受信側に接続されたVTEPはマルチキャストルートエントリを作成し、着信L3 VNIから発信SVIにトラフィックをルーティングします。この発信SVIに受信側が存在します。

RPの配置と選択

Rendezvous Point（RP;ランデブーポイント）を使用すると、マルチキャストレシーバはPIM-SMネットワーク内の発信元を検出できます。最適なパフォーマンスを得るには、RPをマルチキャストソースの近くに配置します。EVPN-VXLANオーバーレイでは、RPはファブリックの内側または外側に配置できます。新しいデータセンターでは、通常、既存のキャンパスRPを使用します。ボーダーVTEPなどのVSXスイッチペアにRPを配置すると、組み込みの冗長性が提供されます。

RPは、手動で設定するか、PIMのブートストラップルータ(BSR)メカニズムを使用して動的に選択できます。BSRは、PIMドメイン内の候補BSRのセットの中からブートストラップルータを選択します。選出されたBSRは、候補RPの組からRPを選出する。選択されたRPが失敗した場合、BSRは自動的に候補RPセットから別のRPを選択します。BSRおよびRPの選択は、PIMルータのロールにプリファレンス値を割り当てることによって影響を受けます。BSRは選択されたRPをアドバタイズし、PIMドメインを通じて通信されるため、PIMルータでRP IPアドレスを手動で設定する管理上の負担が軽減されます。

キャンパスコアのRPを使用したEVPN-VXLAN DCのマルチキャストトポロジ

キャンパス・コア/エッジはデータ・センターに接続し、ランデブ・ポイント(RP)はEVPN-VXLANファブリックの外側、特にキャンパス・コアに配置されています。この図は、キャンパス・ネットワークとEVPNファブリックの境界リーフとの間の相互作用に焦点を当てて、接続性の詳細を示しています。特に、キャンパスのネットワーク接続が主な問題であるため、EVPNファブリックの境界リーフのコンポーネントだけが表示されます。ファイアウォールは、キャンパスとDCファブリックの間に配置され、ルートのフィルタリングとセキュリティを提供します。

「** Multifabric Multicast with PIM-SM and SSM **」

ボーダーリーフとキャンパス間のルートピアリングにより、キャンパスRPとデータセンターレジスタソースループバックを含む、キャンパスとデータセンターIPホストおよびインターフェイス間のユニキャスト到達可能性が確立されます。隣接するPIM-SMドメインを確保するために、ファイアウォールインターフェイスを含め、ボーダーリーフとキャンパスルータ間のすべてのルーティングインターフェイスでPIM-SMを有効にする必要があります

2階層のデータ・センター

2層設計では、従来のプロトコルを使用しているため、オーバーレイ・プロトコルや設計に関する専門知識がなくても、導入、操作、トラブルシューティングが簡単です。このアーキテクチャは中規模および小規模のデータセンターに適していますが、大規模な環境ではデータセンター単位で実装できます。

注：
VSGは2層を使用して、集約されたルーティング/レイヤ2コア層とレイヤ2専用セットアクセススイッチの間のレイヤ2マルチシャーシLAGで構成されるトポロジを指します。スパインとリーフ層の間のルーティングリンクを使用するスパインアンドリーフネットワークとは異なります。

2層のデータ・センターのホスト情報は、従来のブリッジ学習とARP方式を使用して入力されます。

トポロジの概要

2層データセンターネットワークは、データセンターコアレイヤに集約およびレイヤ3サービスを実装し、レイヤ2アクセスレイヤにエンドポイント接続を実装します。すべてのアクセススイッチは、ロードシェアリングとフォールトトレランスのためにMC-LAGを使用して、両方のコアスイッチにレイヤ2で接続されています。

L2の2層設計の物理的なレイアウトは2つのスパイン・アンド・リーフ・アーキテクチャと一致しており、レイヤー3のスパイン・アンド・リーフ・アンダーレイを使用してEVPN-VXLANオーバーレイへの将来の移行パスを提供すると同時に、2層ネットワーク機器への投資を保護します。

**L2 2層ネットワークの概要ダイアグラム**

コア設計

コア層は、高密度、高帯域幅のポートを備えたVSXペアのスイッチとして展開されます。この場合、両方のコア・スイッチが同じバージョンのファームウェアを実行している同じスイッチ・モデルである必要があります。

コアスイッチのポート容量によって、2層アーキテクチャでサポートされるラックの最大数が決まります。冗長ToR設計の場合、ラックの最大数は、コアスイッチモデルの総ポート数からVSXおよびキャンパスリンクを差し引いた値の半分になります（残りは無視されます）。たとえば、2つのVSXリンクと2つのキャンパスアップリンクを使用する32ポートスイッチは、14の冗長ToRラック(32 - 4) / 2 = 14をサポートできます。非冗長のシングルスイッチToR設計では、サポートされるラック数は、コアスイッチモデルのポート数からVSXおよびキャンパスリンクを差し引いた数になります。

コアスイッチモデルは、データセンターのバックボーンの最大容量も定義します。ルーティングされたレイヤ3のスパインアンドリーフアーキテクチャがレイヤ2ベースの2層アーキテクチャを上回る利点の1つは、スパインスイッチを追加することで東西のスループット容量を段階的に拡張できることです。たとえば、2つの脊椎を持つファブリックに脊椎を追加すると、その容量は50%増加し、2つの脊椎を追加すると、その容量は2倍になります。L2の2層設計では、ラック間の通信をサポートするために、コアに1組のVSXスイッチが存在します。大規模な容量のアップグレードには通常、ハードウェアの交換が必要となるため、L2の2階層のデータ・センターの容量計画は重要です。

アクセス・ツー・コア接続は、通常、クワッドSFP(QSFP)トランシーバまたはAOCを使用した40 Gbpsまたは100 Gbpsファイバです。CX 9300をコアとアクセスの両方の役割で使用する場合、より高速なデータ・センター・アプリケーションでは400 Gbpsのアクセス・ツー・コア相互接続がサポートされます。

コア層とアクセス層の間の初期容量を増やすには、より高速なトランシーバにアップグレードするか、コア層とアクセス層の間のMC-LAGに追加のリンクをバンドルします。ただし、各LAGのリンクを増やすと、コアポートの消費量が増加するため、サポートされるラックの数が大幅に減少します。

場合によっては、高帯域幅の集中型サービスを提供するために、コアへの大容量リンクが必要になります。コアスイッチとアクセススイッチの間でアップリンクの容量に一貫性がないと、帯域幅を増やす必要があるVMはスイッチのサブセットにのみ接続する必要があるため、ホストのモビリティに影響します。

コアレイヤは、アクセススイッチ用のレイヤ2集約ポイントを提供します。異なるラック内の同じVLAN上のホスト間のトラフィックは、コアとアクセススイッチ間のMC-LAGトランクで設定されたVLANのコアレイヤを通過します。802.1Q VLANタグ機能を使用して、すべてのデータセンターVLANをコアスイッチとアクセススイッチ間のすべてのMC-LAGリンクに割り当てることにより、2層インスタンス内のユビキタスなレイヤ2ホストのモビリティを実現できます。

Active Gateway over VSXは、両方のコアスイッチで同じIPアドレスを使用することをサポートし、VRRPなどの冗長ゲートウェイプロトコルを不要にします。

コアレイヤは、データセンターホストに対するすべてのレイヤ3機能を提供し、外部ネットワークおよびサービスへの接続ポイントを提供します。

マルチキャスト操作

同じトラフィックを複数のホストに送信する効率的な方法で、マルチキャストはソースから対象のリスナーのセットにトラフィックを転送し、単一のトラフィックストリームが複数の受信者に到達できるようにします。マルチキャストトラフィックは、個々のホストIPではなく224.0.0.0/4ブロック内の宛先IPアドレスに送信されます。ブロック内の各IPアドレスは、マルチキャストグループと呼ばれます。

ESPデータセンターは、データセンター内のホスト間のマルチキャストトラフィック、およびデータセンターと両側にソースを持つ外部ホスト間のトラフィックをサポートします。Protocol Independent Mode - Sparse Mode(PIM-SM)は、マルチキャストトラフィックを管理して動作をサポートします。

PIM-SMマルチキャストドメインは、PIM-SMルータの連続したセットで、1つまたは複数のランデブーポイント(RP)を使用して、マルチキャストグループと送信元IPアドレスの集中マッピングを維持します。通常、PIMドメインには、ルーティング機能を実行するキャンパスおよびデータセンタースイッチの完全なセットが含まれ、すべてのマルチキャストグループのRPとして単一のエニーキャストIPアドレスが使用されます。RPのエニーキャストIPは、冗長性を確保するために2つの異なるスイッチに設定されています。Multicast Source Discovery Protocol(MSDP)は、RPのエニーキャストIPアドレスを共有する2台のスイッチ間でマルチキャストグループ情報を共有するために使用されます。

PIMは、ブートストラップルータ(BSR)メカニズムを使用してRPアドレスを動的に選択し、PIMドメイン全体にRP情報を配布します。BSRプロセスにより、マルチキャストルーティングを実行するすべてのCXスイッチでRP情報を手動で設定する管理上の負担が軽減されます。PIMドメインでは、一部のPIM-SMルータが候補BSRとして識別され、選出プロセスでそのうちの1つがBSRとして選択されます。候補RPとして設定されたPIM-SMルータは、指定されたインターフェイスIPを可能なRPとしてBSRにアドバタイズします。ループバックインターフェイスアドレスを使用して、IPアドレスが常にアップ状態であることを確認できます。BSRは、候補RPの1つをドメインのRPとして選択し、選択されたRPのIPアドレスをPIMドメイン内の他のすべてのメンバに通知する。候補RPに優先順位値を割り当てて、RPの選択処理に影響を与えることができます。エニーキャストRPを使用する場合、2つの候補RPは同じIPループバックアドレスを同じプライオリティ値でアドバタイズします。

2層データセンターでは、コアレイヤスイッチはPIM-SMルータとして動作します。データセンターホスト間およびデータセンターと外部ネットワーク間のマルチキャストルーティングをサポートします。通常、データセンターのコアスイッチは、BSRメカニズムを使用してキャンパスRPのIPアドレスを学習します。データセンターとキャンパス間の共通RPによって、すべてのマルチキャストグループがネットワーク間で到達可能になります。2層コアスイッチは、キャンパスRPに直接接続されたマルチキャストソースを報告します。

次の図は、2層データセンターに関連するさまざまな役割に対して有効なマルチキャスト機能を示しています。

**L2 2層マルチキャストロール**

PIM-SMルータは、対象のマルチキャストグループリスナーを検出すると、送信元からのトラフィックが対象のリスナーに到達できるように転送状態を構築します。データセンターのコアスイッチは、ホストに接続されたルーテッドなインターフェイス上で動作するInternet Group Management Protocol（IGMP;インターネットグループ管理プロトコル）を使用して、マルチキャストトラフィックの受信に関心のあるホストを検出します。ホストがマルチキャストグループアドレス宛てのトラフィックの受信を希望する場合、ホストはIGMP加入要求を行います。この要求は、データセンターコアスイッチによって処理されます。

アクセスレイヤは、IGMPスヌーピングを使用してマルチキャストトラフィック転送を最適化します。IGMPスヌーピングを最適化しない場合、マルチキャストトラフィックは同じVLAN内のすべてのポートにフラッディングされ、トラフィックに関係のないホストによって処理されます。IPマルチキャストグループは、対応するMACアドレスに関連付けられています。2層アクセススイッチは、IGMP結合を監視し、IPマルチキャストグループに対応するMACアドレスでレイヤ2転送テーブルを更新します。これにより、グループのIGMP結合が観察されたインターフェイス上の意図されたレシーバだけに、マルチキャストトラフィックが確実に転送されます。

注：
MACアドレスからIPマルチキャストグループへの1対1のマッピングはありません。マルチキャストグループのIPアドレスの最後の23ビットは、01:00:5EのOrganization Unit Identifier（OUI;オーガニゼーションユニット識別子）を使用してMACアドレスに追加されます。その結果、各MACアドレスは32個のIPマルチキャストグループを表します。これは、レイヤ2の転送を最適化するために、アプリケーションのマルチキャストグループアドレスを選択する際に考慮する必要があります。

アクセススイッチの設計

2層アーキテクチャでは、各ToRアクセススイッチはMC-LAGを使用して両方のコアスイッチに接続され、リンクのロードバランシングとフォールトトレランスを提供します。

MC-LAGを使用するダウンストリームホストのフォールトトレランスを追加するには、VSXを使用する冗長トップオブラックペアを使用することをお勧めします。アクセススイッチとコアスイッチの間のレイヤ2接続は、MC-LAGおよびLACPの実装によってループはありませんが、スパニングツリー(STP)は、データセンター管理者がラック内で誤ってループを作成することを防ぐバックアップループ回避戦略構成として構成されています。コアVSXペアは、STPルートとして確実に選択されるようにSTPプライオリティで設定されます。

MC-LAGは、マルチスパニングツリー(MST)インスタンスを実装するよりも、コアスイッチとアクセススイッチ間のリンク使用率を向上させます。これは、トラフィックを送信するためにすべての冗長リンクがアクティブなままであるためです。トラフィックは、細分化されたフロー単位で適用されるハッシュベースのアルゴリズムによって選択された個々のLAGメンバリンクで転送されます。MSTインスタンスでは、アクセスとコア間の複数のリンクを使用して、フォールトトレランスを実現し、トラフィックを分散させることも可能ですが、ロードバランシング方式ではスタティック設定が必要で、トラフィックのアクティブな転送はVLANごとに1つの冗長リンクに制限されます。