如今的数据中心承载业务越来越复杂，尤其是云计算、大数据等新技术的应用，的确让业务的部署与实现更加灵活，同时也增加了技术实现的复杂性，这些新的技术和应用给数据中心网络带来了新的挑战。数据中心里最重要的组成部分：服务器、网络、存储，只有网络部分是最保守，技术壁垒最深的一部分，长期以来由几家网络厂家垄断着绝大部分市场份额，市场竞争化程度不高，这也使得数据中心用户在与网络厂家打交道时，毫无议价权，网络厂家长期赚着高额的利润。如今的数据中心要继续生存下去，就需要对网络做出改变，传统的数据中心网络已经无法满足业务发展的需求。新的网络要满足虚拟化支持，业务资源任意迁移，实现业务、资源与物理位置无关联，这对于网络技术是机会也是挑战。要实现这些，就需要新的网络解决四个正面临的现实问题：虚拟化技术导致网络中产生更多的MAC和ARP地址，一般的接入网络设备也就支持16K或32K的MAC地址，8K的ARP，在虚拟化技术下，一个服务器可以虚拟出几十个虚拟机来，这样地址数量一下子扩大的几十倍。原本可以下挂几千台服务器的网络设备，部署虚拟化后仅可以支持几十个服务器，这显然是无法满足的，所以需要更大容量MAC和ARP地址的网络设备；4K VLAN已经无法满足，传统的网络普遍采用灵活QINQ来扩充VLAN范围，但是灵活QINQ无法很好地支持虚拟化，根本无法满足云数据中心业务的部署需求；虚拟机迁移问题，VM迁移需要在同一个二层网络内，这样就无法实现跨三层甚至是跨越数据中心业务的需求；传统的网络采用手工配置与管理，随着网络规模的扩大，这种效率低下的方式要耗费大量的人力物力，并不是数据中心所能承受得了的，大大增加了数据中心的运营成本。

要解决数据中心网络面临的问题，就需要网络做出改变。一种关于未来网络的概念出现了----Overlay网络。Overlay网络是一个建立在已有网络上的虚拟网络，逻辑节点和逻辑链路构成了Overlay网络，Overlay网络的出现是为了实现已有网络所不能提供的功能和服务。这样说明似乎并不能让人明白Overlay网络到底是一个什么样的网络。说白了就是应用层的网络，它不考虑或很少考虑网络层，物理层的问题，允许对没有IP地址标识的目的主机路由信息，忽略位置信息，数据中心的组成部分可以在世界的任何角落，访问数据中心的人也可以在世界的任何一个角落。Overlay网络主要包括Overlay控制平面，提供服务发现、地址通告和映射、隧道管理；Overlay数据平面提供数据封装，基于承载网络传输，Overlay边缘设备提供数据报文的封装和解封装。

Overlay网络可以分为网络Overlay，主机Overlay和混合式Overlay三大类。网络Overlay是指通过控制协议对边缘的网络设备进行网络构建和扩展，具体的实现技术有EVI、TRILL、VPLS、LISP、VXLAN等等。网络Overlay是基于目前数据中心网络面临的问题而出现的。传统的网络普遍采用STP环网技术，后来出现了虚拟化，如今虚拟化技术已经飞入寻常数据中心中，但可以进行虚拟化的网络设备数量毕竟有限，对于大型的数据中心接入网络设备都会有数千台，于是Trill开始出现，那么Trill的升级版就是网络Overlay，网络Overlay依仗的主要技术就是VXLAN。主机Overlay是指采用虚拟设备作为Overlay网络的边缘设备，具体的实现技术有VXLAN、NVGRE、STT等等。主机Overlay也是基于原有的网络技术而演化来的，从最原始的Dove（IBM倡导的技术），到STT（VMware提出的技术标准），再到NVGRE（HP、Dell、Intel等服务器厂商提出的标准），直到现在的VXLAN（Cisco、VMware、Citrix、Broadcom等提出的标准），终于主机Overlay和网络Overlay技术走向了融合，不难看出VXLAN之所以得到认可，是因为有不少的网络厂商参与其中，以往都是一些虚拟化、软件和服务器厂商，惟独缺少网络厂商，网络厂商的积极参与推动了整个网络技术的快速发展，这也说明终于网络技术开始接纳新的进入者，新的数据中心网络需要的是融合的技术，这也是为何如今很多软件厂家和服务器厂家纷纷进入网络市场争夺的主要原因，基于对服务器和操作系统的技术优势向网络扩展，具有得天独厚的优势；混合Overlay是指边缘设备既有虚拟设备又有物理设备，通过标准化的协议完成异构设备组网及互通，具体主要是采用集中式DB或控制器作为控制平面技术。

那我们来看看Overlay网络如何解决数据中心网络面临的问题。首先是MAC和ARP地址容量的问题，网络Overlay通过基于会话的MAC学习来扩充MAC地址容量，主机Overlay则是通过L2oIP数据封装来扩充MAC地址容量；其次VLAN容量问题，网络Overlay和主机Overlay都通过VXLAN技术实现，可提供16M的VLAN标识，可以满足多业务隔离的需求；再次虚拟机迁移问题，网络Overlay采用大二层设计，主推Fabric Path和Trill应用，主机Overlay更加强调隧道封装，不关心网络是二层和三层，通过主机Overlay可以很好地实现跨数据中心的虚拟机迁移。最后网络管理效率低下的问题，自然通过SDN技术来环节，无论是网络Overlay还是主机Overlay都特别认同这样的技术形态。VXLAN、SDN是Overlay网络的技术基础，让网络技术走向了开放，更加包容，允许更多的软件厂商、服务器厂商参与进来。

Overlay网络是基于原有物理网络的基于之上建立的一张应用层网络，将网络资源通过软件量化的方式表现出来，这样数据中心不用关心实际网络设备是如何互联的，网络配置如何，只要关心能提供的端口和带宽就可以完成业务的部署。Overlay网络可以很好地解决数据中心网络目前面临的主要问题，是未来数据中心网络的主流技术，代表了数据中心网络技术的发展方向。虽然目前Overlay网络技术还没有得到普遍应用，VXLAN和SDN只是Overlay网络的一些技术实现，但并不是全部，将来必定会有更加美好的技术实现。