InfraLab

EVPN / VXLAN 仕様

34 / 34 items

InfraLab Reference Series

Category: EVPN / VXLAN

Updated: 2026-05-14

infralab.jp

evpn-vxlan

34 items

EVPN / VXLAN 仕様

Abstract

EVPN/VXLAN の VNI、VTEP、VXLAN ヘッダ、EVPN Route Type、MAC/IP 学習、IRB、マルチホーミング、Cisco/Arista 設定を整理。

Table of Contents

  1. 1. 概要 (RFC)3
  2. 2. VXLAN フレーム4
  3. 3. VTEP4
  4. 4. EVPN Route Type5
  5. 5. MAC / IP 学習6
  6. 6. マルチホーミング5
  7. 7. Cisco / Arista 設定例7
  8. 8. References21

1. 概要 (RFC)

1.1. EVPN / VXLAN とは

VXLAN のデータプレーンと BGP EVPN の制御プレーンを組み合わせ、L2 延伸と L3 分散ゲートウェイを実現する。

VXLAN: RFC 7348。EVPN: RFC 7432。Network Virtualization Overlay: RFC 8365

1.2. 主要 RFC

VXLAN、EVPN、EVPN VXLAN、IRB、EVPN multicast の RFC を参照する。

RFC 7348, RFC 7432, RFC 8365, RFC 9135 (EVPN/IRB), RFC 9136 (EVPN Multicast)

1.3. Underlay / Overlay

Underlay は VTEP 間 IP 到達性、Overlay は VNI と EVPN 経路で作る仮想 L2/L3 ネットワーク。

Underlay: OSPF/IS-IS/eBGP 等。Overlay: MP-BGP EVPN AFI 25 SAFI 70

2. VXLAN フレーム

2.1. VXLAN UDP ポート

VXLAN は UDP カプセル化を使う。IANA 標準は 4789、古い Linux 実装は 8472 を使っていた。

UDP dst port 4789 (IANA)。legacy Linux default 8472

2.2. VXLAN ヘッダ

VXLAN ヘッダは 8B で、VNI により仮想 L2 セグメントを識別する。

8B: Flags 8b / Reserved 24b / VNI 24b / Reserved 8b。I flag bit set

RFC 7348 VXLAN Header ASCII 図:

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |     Flags     |                   Reserved                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                      VNI                      |   Reserved    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

2.3. VNI

24bit の VXLAN Network Identifier。最大約 16M の仮想セグメントを表現できる。

VNI 24bit。範囲 0-16777215、実運用では 1-16777215 を利用

2.4. 外側ヘッダ

元 Ethernet frame を VXLAN/UDP/IP/Ethernet で包むため、MTU 増加を考慮する必要がある。

Outer Ethernet 14B + Outer IP 20/40B + UDP 8B + VXLAN 8B。IPv4 で約50B overhead

3. VTEP

3.1. VTEP

VXLAN Tunnel Endpoint。L2 frame を VXLAN にカプセル化/復元する装置またはホスト。

VTEP IP は NVE/VXLAN source interface。Loopback を使う設計が一般的

3.2. NVE インターフェース

Cisco NX-OS などで VTEP を表す論理 interface。VNI と multicast group または ingress replication を紐づける。

interface nve1; source-interface loopback1; member vni <vni>; ingress-replication protocol bgp

3.3. ヘッドエンドレプリケーション

BUM traffic を送信元 VTEP が remote VTEP ごとに複製して unicast 送信する方式。

Ingress Replication。EVPN Route Type 3 で VTEP list を学習

3.4. マルチキャストレプリケーション

Underlay multicast を使って BUM traffic を複製する方式。大規模では PIM 設計が必要。

PIM-SM / PIM-BIDIR。VNI ごと multicast group mapping

4. EVPN Route Type

4.1. Route Type 1 Ethernet A-D

Ethernet Segment の到達性や aliasing に使う route。マルチホーミングで重要。

EVPN Route Type 1。Ethernet A-D per ES / per EVI

RFC 7432 EVPN NLRI common + Route Type 1 ASCII 図:

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |  Route Type   |    Length     |      Route Type Specific      |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Route Type Specific ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Route Distinguisher ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Route Distinguisher ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Ethernet Segment ID ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Ethernet Segment ID ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |            ESI ...            |        Ethernet Tag ID        |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |        Ethernet Tag ID        |          MPLS Label           |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

4.2. Route Type 2 MAC/IP Advertisement

MAC アドレスと任意の IP アドレス対応を広告する。ホスト到達性の中心。

EVPN Route Type 2。Route Distinguisher, ESI, Ethernet Tag ID, MAC Len/MAC, IP Len/IP, MPLS Label/VNI

RFC 7432 EVPN Route Type 2 NLRI ASCII 図:

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Route Distinguisher ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Ethernet Segment ID ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Ethernet Segment ID ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |            ESI ...            |        Ethernet Tag ID        |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |        Ethernet Tag ID        |    MAC Len    |      MAC      |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                        MAC Address ...                        |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |      MAC      |    IP Len     |        IP Address ...         |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    IP Address / Labels ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

4.3. Route Type 3 Inclusive Multicast

BUM traffic の複製先 VTEP を知らせる route。Ingress replication や multicast tree に使う。

EVPN Route Type 3。PMSI Tunnel Attribute に ingress replication / PIM 情報

RFC 7432 EVPN Route Type 3 NLRI ASCII 図:

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Route Distinguisher ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Route Distinguisher ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                        Ethernet Tag ID                        |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |    IP Len     |             Originating Router IP             |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                   Originating Router IP ...                   |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

4.4. Route Type 4 Ethernet Segment

ESI に属する PE の検出と DF 選出に使う route。

EVPN Route Type 4。ESI + originating router IP

RFC 7432 EVPN Route Type 4 NLRI ASCII 図:

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Route Distinguisher ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Ethernet Segment ID ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Ethernet Segment ID ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |            ESI ...            |    IP Len     |    Orig IP    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                   Originating Router IP ...                   |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

4.5. Route Type 5 IP Prefix

L3 prefix を EVPN で広告する。Symmetric IRB や外部ルーティング連携で使う。

EVPN Route Type 5。IP Prefix route。L3VNI と RT import/export

RFC 9136 EVPN Route Type 5 NLRI ASCII 図:

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Route Distinguisher ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Route Distinguisher ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                        Ethernet Tag ID                        |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |  Prefix Len   |                 IP Prefix ...                 |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                     IP Prefix / GW IP ...                     |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                  MPLS Label                   |   Reserved    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

5. MAC / IP 学習

5.1. MAC 学習

ローカル MAC はデータプレーンで学習し、BGP EVPN RT-2 でリモートへ広告する。

Local learn -> RT-2 advertise -> remote VTEP installs MAC -> VNI mapping

5.2. ARP/ND Suppression

EVPN の MAC/IP 情報を使い、ARP/ND を VTEP が代理応答して BUM traffic を減らす。

RT-2 carries MAC + IP。Anycast gateway と組み合わせて分散 L3 gateway

5.3. Asymmetric IRB

入口 VTEP で宛先 VLAN/VNI へ routing し、出口 VTEP では L2 bridging する方式。

各 VTEP に全 L2VNI が必要。小中規模向け。routing は source VTEP

5.4. Symmetric IRB

入口と出口の両方で routing し、L3VNI を使って VRF 間の overlay routing を行う方式。

L2VNI + L3VNI。RT-5/IP Prefix route と RT-2 を利用。大規模 fabric で一般的

5.5. Anycast Gateway

各 leaf が同一 gateway IP/MAC を持ち、ホストのデフォルトゲートウェイを分散配置する。

同一 SVI IP + anycast gateway MAC。Cisco: fabric forwarding anycast-gateway-mac

5.6. MAC Mobility

同じ MAC が別 VTEP に移動したことを sequence number で示す。VM 移動やループ検知に関係する。

MAC Mobility extended community。sequence number 大が新しい

6. マルチホーミング

6.1. ESI

Ethernet Segment Identifier。マルチホーミングされた CE 接続を一意に識別する 10B 値。

ESI 10 octets。All-zero ESI は single-homed

6.2. DF 選出

Designated Forwarder は BUM traffic を CE 側へ転送する代表 PE。重複転送を防ぐ。

DF Election。Route Type 4 と Ethernet Tag/VLAN ごとに選出

6.3. All-Active

CE が複数 PE を同時利用する方式。LACP multihoming と aliasing により負荷分散できる。

All-active multihoming。ESI label による split horizon

6.4. Single-Active

CE への転送を単一 PE に限定する方式。機器互換やループ回避を優先する場合に使う。

Single-active multihoming。非 active PE は該当 Ethernet Segment へ転送しない

6.5. Split Horizon

マルチホーミング CE から入った BUM が同じ ES へ戻るのを防ぐ。

ESI label / local-bias。EVPN MPLS と VXLAN 実装で表現が異なる

7. Cisco / Arista 設定例

7.1. Cisco NX-OS BGP EVPN 例

EVPN address-family と VNI の route-target 自動設定を有効にする最小例。

router bgp 65000; address-family l2vpn evpn; neighbor <spine-lo> remote-as 65000; neighbor <spine-lo> update-source loopback0; advertise l2vpn evpn

7.2. Cisco NX-OS NVE 例

NVE interface で VTEP source と L2VNI/L3VNI を関連付ける。

interface nve1; no shutdown; source-interface loopback1; member vni 10010; ingress-replication protocol bgp; member vni 50000 associate-vrf

7.3. Cisco NX-OS VLAN/VNI 例

VLAN と VNI を紐づけ、SVI で anycast gateway を提供する。

vlan 10; vn-segment 10010; interface vlan10; vrf member TENANT; ip address 10.10.10.1/24; fabric forwarding mode anycast-gateway

7.4. Arista EOS BGP EVPN 例

EOS で EVPN address-family、VNI、VTEP source を設定する最小例。

router bgp 65000; neighbor SPINE peer group; address-family evpn; neighbor SPINE activate; vlan 10; rd auto; route-target both 10:10; redistribute learned

7.5. Arista EOS VXLAN 例

Vxlan1 interface に source interface と VLAN/VNI、VRF/L3VNI を設定する。

interface Vxlan1; vxlan source-interface Loopback1; vxlan vlan 10 vni 10010; vxlan vrf TENANT vni 50000

7.6. 確認コマンド

EVPN 経路、NVE peer、MAC/IP 学習、VNI mapping、BUM 複製方式を確認する。

Cisco: show bgp l2vpn evpn / show nve peers / show mac address-table nve。Arista: show bgp evpn / show vxlan vtep

7.7. 典型トラブルシュート

Underlay 到達性、BGP EVPN neighbor、RT import/export、VNI 不一致、MTU、ARP suppression、anycast gateway MAC を確認する。

確認順: VTEP loopback reachability -> BGP EVPN -> RT/VNI -> MAC RT-2 -> IMET RT-3 -> MTU 1550+

8. References

  1. EVPN
  2. VXLAN
  3. RFC 7348
  4. RFC 7432
  5. RFC 8365
  6. RFC 9135
  7. RFC 9136
  8. VNI
  9. VTEP
  10. NVE
  11. Route Type 2
  12. Route Type 3
  13. Route Type 5
  14. ESI
  15. DF
  16. IRB
  17. Anycast Gateway
  18. BGP EVPN
  19. Cisco NX-OS
  20. Arista EOS
  21. データセンター
Related