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Definition Was ist Ethernet Virtual Private Network (EVPN)?

Ethernet Virtual Private Network, kurz EVPN, ist eine in mehreren RFCs standardisierte Technologie, mit der sich virtuelle Layer-2- und Layer-3-Netzwerke als Overlay-Netzwerke auf einer gemeinsamen physischen Netzwerkinfrastruktur mit WAN-Protokollen wie IP, MPLS oder VXLAN realisieren lassen. EVPN trennt zwischen der Control Plane und der Data Plane. Auf der Control Plane werden Erreichbarkeitsinformationen für MAC-Adressen über das Border Gateway Protocol propagiert.

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Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
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(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

EVPN ist das Akronym für Ethernet Virtual Private Network (Ethernet-VPN). Es handelt sich um eine Technologie, mit der sich virtuelle Layer-2- und Layer-3-Netzwerke auf einer gemeinsamen WAN-Netzerkinfrastruktur als Overlay-Netze abbilden lassen.

Ethernet Virtual Private Network trennt zwischen der Steuerungsebene (Control Plane) und der Datenebene (Data Plane). Als Data Plane sind MPLS-, IP- und VXLAN-basierte Netzwerktechnologien einsetzbar. Sie sind grundsätzlich beliebig austauschbar. Die Daten der virtuellen Netze werden auf der Data-Plane-Ebene in den jeweiligen Protokollen gekapselt. Die Steuerungsebene nutzt das Multiprotocol Border Gateway Protocol (MP-BGP) und behandelt MAC-Adressinformationen als einen neu eingeführten Typ von BGP-Routen. Das Lernen der MAC-Adressen und das Propagieren der IP- und MAC-Erreichbarkeit ist in die Control Plane ausgelagert.

Standardisiert ist Ethernet-VPN in mehreren RFCs wie in RFC 7209, RFC 7432, RFC 8365 und RFC 8317. Typische Anwendungsbereiche für Ethernet Virtual Private Network sind die Realisierung flexibel skalierbarer, mandantenfähiger Campusnetze, die Verbindung von Rechenzentren (Datacenter Interconnect), die Virtualisierung von Rechenzentren, Cloud-Computing-Umgebungen und Software-Defined Networking. EVPN bietet eine moderne, hochflexible und leistungsfähige Alternative zu anderen virtuellen Layer-2-Vernetzungstechnologien wie VPLS (Virtual Private LAN Service). Beschränkungen klassischer Layer-2-Umgebungen mit begrenzter Anzahl von VLANs werden aufgehoben und Netzwerke lassen sich trotz gemeinsamer Infrastruktur logisch voneinander isolieren.

Architektur und grundsätzliche Funktionsweise von Ethernet Virtual Private Network

Die Architektur eines Ethernet Virtual Private Networks unterscheidet zwischen der Control Plane und der Data Plane. Im Gegensatz zu herkömmlichen Layer-2-Netzen werden die Erreichbarkeitsinformationen nicht auf der Datenebene durch Auswertung der MAC-Adressen gelernt und verteilt. Diese Aufgabe ist in die Steuerungsebene ausgelagert. Im Folgenden eine kurze Zusammenfassungen der grundsätzlichen Funktionsweise der Steuerungsebene und der Datenebene eines Ethernet Virtual Private Networks:

Control Plane (Steuerungsebene)

Auf der Steuerungsebene basiert EVPN auf MP-BGP. Das Multi Protocol Border Gateway Protocol ist so angepasst, dass es Layer-2- und Layer-3-Erreichbarkeitsinformationen transportieren kann. Aus technischer Sicht verhält sich EVPN für MP-BGP wie eine neue Adressfamilie. Ethernet Virtual Private Network führt quasi die Möglichkeit des BGP-MAC-Routings ein. Informationen über die Erreichbarkeit von MAC-Adressen und IP-Adressen werden in Form von Routen propagiert. MP-BGP ist sehr flexibel und skaliert in einem großen Umfang. Die Architektur unterstützt sowohl das Bridging von MAC-Adressen als auch das Routing von IP-Adresse. Forwarding-Entscheidungen lassen sich mithilfe der MAC-Informationen der BGP-Routing-Einträge treffen. Auf Basis der vorhandenen Data Plane sind Layer-2- und Layer-3-VPNs realisierbar. Die Steuerungsebene bietet Multipath-Forwarding-, Multi-Homing- und Redundanz-Funktionen.

Data Plane (Datenebene)

Durch die Verlagerung des Erlernens und Verteiles von MAC-Erreichbarkeitsinformationen in die Steuerungsebene unterstützt die Datenebene verschiedene Kapselungstechnologien und Protokolle. Im Prinzip ist die Datenebene austauschbar. Unterstützt werden beispielsweise die MPLS- und VXLAN-Enkapsulierung. Bei MPLS (Multiprotocol Label Switching) findet die Enkapsulierung auf Label-Ebene durch die Provider-Edge-Knoten (PE-Knoten) statt. VXLAN (Virtual Extensible LAN) kapselt die Ethernet-Frames des Layer 2 in UDP-Pakete des Layers 3. Die VXLAN-Kapselung wird von sogenannten VXLAN Tunnel Endpoints (VTEP) vorgenommen. Eine weitere auf der Datenebene für Ethernet-VPN nutzbare Technologie ist die PBB-Enkapsulierung (Provider Backbone Bridging).

Merkmale und Vorteile von Ethernet Virtual Private Network

Ethernet Virtual Private Network stellt die Technologie bereit, um mandantenfähige Campusnetze zu realisieren. Sie trennt die virtuellen Layer-2- und Layer-3-Overlay-Netze von der physischen Netzwerkinfrastruktur und ermöglicht Layer-2-/Layer-3-Verbindungen über einzelne Lokationen und Rechenzentren hinweg.

EVPN skaliert in großem Umfang und ist flexibel einsetzbar. Unterschiedliche VPN-Topoplogien wie Point-to-Point, Point-to-Multipoint oder Any-to-Any sind realisierbar. Die Technologie eignet sich für Netzwerkinfrastrukturen unterschiedlicher Größe. Layer-2- und Layer-3-Services können in vorhandene Netze integriert und miteinander kombiniert werden.

Dank der Routing-basierten Verteilung der Erreichbarkeitsinformationen in der Control Plane werden Multi-Homing-Szenarien unterstützt. Durch die Implementierung von Redundanzen auf Routing-Ebene lassen sich hohe Verfügbarkeiten der VPNs realisieren. EVPN besitzt integrierte Mechanismen für die Mobilität von MAC-Adressen und bietet kurze Konvergenzzeiten.

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Weitere Vorteile von Ethernet Virtual Private Network sind:

  • standardisierte, interoperable Technologie
  • bietet Layer-2- und Layer-3-Konnektivität
  • unterschiedliche Implementierungsmöglichkeiten der Data Plane (MPLS, VXLAN oder PBB)
  • Segmentierung von Netzwerken über Rechenzentrums- und Campusgrenzen hinweg
  • offene, programmierbare Architektur
  • Möglichkeit der Automatisierung durch Programmierung
  • schnell und einfach skalierbar
  • hohe Stabilität und Verfügbarkeit der Overlay-Netze realisierbar
  • Kosteneinsparung durch Nutzung der vorhandenen Netzwerkinfrastruktur für neue Layer-2- und Layer-3-Services

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