OpenStack Network --- introduction部分 阅读笔记
Basic Networking
1、混雜模式（promiscuous mode）：當網卡被配置為混雜模式時，它們會將所有的frame傳遞給操作系統，即使MAC地址不匹配。
2、交換機（switch）是一種擁有多個端口的網絡硬件，能將frame從連接的一個主機轉發到另一個主機。它會維護一張叫做forwarding table或者交forwarding information base(FIB)的表，用于記錄MAC地址和端口的關系，該表由交換機轉發frame的過程中學習獲得。交換機還可以級聯在一起，這些連接在一起的交換機和主機可以看成是單個網絡。
3、VLAN可以讓單個交換機看起來像多個獨立的交換機一樣，即連接在同一個交換機上的主機，如果它們不屬于同一個VLAN就看不見對方。每一個VLAN有一個編號從1到4095的ID。
當多個交換機連接在一起時，連接的端口（即trunck port）必須能夠轉發來自任何VLAN的Ethernet frames，而且發送frame的交換機必須給frame加上VLAN ID，這樣接收的交換機才能保證合適的主機收到該frame。
4、如果兩個主機的IP地址的網絡號相同，那么它們屬于同一個subnet，而以太網中位于同一個local network的兩臺主機之間可以互相通信。ARP協議假設，同一個subnet中的主機都位于同一個local network。
5、有兩種方式來表示一個子網：
dotted quad: 255.255.255.0
classless inter-domain routing(CIDR): 192.168.1.5/24
6、DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）用于在主機啟動時自動為其分配IP。
DHCP client由端口67向地址255.255.255.255的端口68發送一個UDP包，DHCP server會從端口68向client的端口67發送響應。具體交互過程如下：
DHCP server通常會在發送給DHCP client IP地址和子網掩碼的同時，還會發送default gateway的IP地址。OpenStack用dnsmasq來實現DHCP server。
7、因為TCP能夠檢測（detect）和重傳（retransmit）丟失的包，因此它被稱為reliable protocol。
8、應用可以用多播（IP multicast）技術將UDP數據包發送到指定的主機集合。接收的應用必須首先通過給UDP socket綁定一個合法的multicast group address來加入一個multicast group。接收主機和發送主機不需要在同一個local network，但是中間經過的路由器必須被配置成支持IP多播的。VXLAN就是一種使用IP多播基于UDP的協議。
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Network Components
1、防火墻（Firewalls） 用于對流量進行管理。防火墻可以是用來連接兩個網絡的定制的設備，也可以是在操作系統中基于軟件的過濾規則。它可以基于源IP地址，目標IP地址，端口號以及連接狀態等條件對包進行過濾。主要用來讓主機避免未經授權的登陸以及惡意的攻擊。Linux系統一般使用iptables來實現防火墻。
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Overlay（tunnel）protocols
使用隧道的原因是在不兼容的網絡上傳輸數據，或者在不安全的網絡上提供一個安全的路徑。通常被傳輸的數據都會進行加密，從而讓那些私密的數據也能公開進行傳輸。
1、GRE（Generic routing encapsulation）
2、VXLAN（Virtual extensible local area network）是為了提供可擴展的網絡隔離。它運行在多個三層網絡之上構建一個二層的overlay網絡。每個overlay都被稱為一個VXLAN segment。只有處于同一個VXLAN segment中的虛擬機才能互相通信。
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Network Namespace
1、Linux啟動時存在一個default namespace，所有的網絡設備都存在其中。但是我們也可以新建network namespace，并且在其中創建新的設備，或者將已有的設備從一個namespace轉移到另一個namespace。
2、每個network namespace都有它自己的路由表，這是network namespace存在的主要原因。路由表的關鍵是目標IP地址，而如果想要同樣的目標IP地址在不同的時候代表不同的含義，network namespace正是我們需要的。而這對OpenStack Networking對于不同的虛擬網絡提供有重復的IP地址的特性是非常重要的。
3、VRF（Virtual routing and forwarding）是一種能夠讓多個路由表實例存在于同一個路由器的IP技術。
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Network Address Translation
1、NAT可以在IP包傳輸的過程中改變其頭部的源地址或目標地址。通常IP包的發送者和接收者通常都不會意識到包被修改過了。在OpenStack中，通常是Linux服務器用iptables軟件包來實現NAT的。
2、RFC 1918保留了以下三個子網作為私有地址：
- 10.0.0.0/8
- 172.16.0.0/12
- 192.168.0.0/16
3、SNAT（Source Network Address Translation）在數據包進入公網之前，NAT路由器會將IP數據包頭部的源地址改成它自己的公網IP，并且修改源TCP或者UDP端口，同時路由器會維護一個表，用于記錄源IP地址以及端口到修改后的IP地址和端口的映射關系。這種既改變端口也改變IP地址的SNAT方式稱為PAT（Port Address Translation）或者NAT overload。
4、DNAT（Destination Network Address Translation）顯然就是用于修改IP數據包頭部的目標IP地址。OpenStack使用DNAT將實例的數據包轉發到OpenStack metadata service。通常，OpenStack實例中的應用都是通過發送一個HTTP GET請求給IP地址為169.254.169.254的web server來訪問OpenStack metadata service。不過事實上OpenStack中并沒有主機有這么一個地址。所以OpenStack使用DNAT用于轉換這些包中的目標IP，從而讓它們能訪問metadata service的網絡接口。
5、One-to-one NAT，在這種NAT路由器中維護了私有IP和公網IP之間的一對一映射關系。OpenStack通常使用one-to-one NAT來實現floating IP address。
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OpenStack Networking
Networking service，又稱neutron，提供了能夠讓我們在云中定義網絡的連接性和尋址的API。同時，它也提供了能夠配置和管理各種網絡服務，包括L3 forwarding， NAT到負載均衡，外圍防火墻和VPN等等。它主要包括了以下三個組件：
- API server： OpenStack的Networking API支持二層網絡，IPAM以及一個三層路由結構的擴展，用于二層網絡，網關到外部網絡的路由。
- OpenStack Networking plug-in and agents：用于plug或者unplug端口，創建網絡或子網，提供IP尋址。需要注意的是，一次只能使用一個plug-in
- Message queue：用于在agents之間接收并且路由RPC請求。
在OpenStack中有project network和provider network兩種類型的網絡。
Provider networks
Provider networks提供虛擬機實例之間的二層連通性，同時對于DHCP和metadata services提供可選的支持。這些網絡會連接或者映射到數據中心的二層網絡上，通常用VLAN tag來標識和劃分它們。Provider networks在犧牲靈活性的情況下，能夠提供簡單性，性能和可靠性。默認只有管理員能夠創建和更新provider network，因為它需要對基礎物理網絡的設置。
Routed provider networks
Routed provider networks提供了虛擬機實例之間的三層連通性。這些網絡通常映射到數據中心已有的三層網絡。事實上，它們會映射到多個layer-2 segments，每一個segment其實就是一個provider network。每一個網絡都有一個router gateway與它相連，用于在它們之間以及外部路由流量。Networking service是不提供路由的。
?Self-service networks
Self-service network 是完全虛擬化的并且需要虛擬路由器來連接provider network和external network。通常它們還給虛擬機實例提供DHCP和metadata service。一般情況下，self-service network使用overlay network例如VXLAN和GRE，因為它們相比于使用VLAN tag的layer-2 segmentation可以支持更多的網絡。而且，VLAN一般需要對基礎物理網絡進行設置。
IPv4 self-service network一般使用私有IP地址段并且通過虛擬交換機的SNAT和provider進行交互。而Floating IP能夠讓provider network通過虛擬路由器的DNAT訪問虛擬機實例。IPv6 self-network通常使用公網IP地址段并且通過虛擬路由器的靜態路由和provider network進行交互。
Networking service使用在之上一個Network node中的layer-3 agent來實現router。與provider Network直接將實例連接到物理網絡中不同的是，self-service network必須經過一個layer-3 agent。因此layer-3 agent或者network node的故障都會對self-service network和使用它們的實例產生巨大的影響。
OpenStack主要支持Flat，VLAN，GRE和VXLAN這四種網絡拓撲結構
Subnets
Subnets用于新的ports在一個network中創建時，為其分配IP地址。
Subnet pools
Subnet pools是一個預先定義的地址池，從而讓規定了可以使用的IP地址的范圍，讓所有子網都在給定的地址池內。以此來避免同一個地址池內地址的重用以及子網之間地址的重合。
Ports
port是設備和虛擬網絡的連接點，同時，port描述了相關的網絡配置，例如該port使用的MAC和IP地址
Routers
路由器用于在self-service和provider network之間，或者屬于同一個project的self-service network之間提供layer-3 services，例如路由和NAT。Networking service通常使用layer-3 agent，通過namespace，來管理路由。
Security groups
每個project都包含一個default security group，它允許所有的出口流量并且拒絕所有的入口流量。
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Service and component hierarchy
- Server：提供API，管理數據庫等等
- Plugin-ins：管理agents
- Agents：提供實例間的二層或三層連接，處理物理和虛擬網絡之間的轉換，處理元數據
轉載于:https://www.cnblogs.com/YaoDD/p/6397517.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的OpenStack Network --- introduction部分 阅读笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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