适用多归属场景的EVPN技术的应用研究编程频道|福州电脑网

2024年6月3日发(作者：)

2023年7月10日第40卷第13期

Telecom Power Technology

Jul. 10, 2023, Vol.40 No.13

DOI：10.19399/.2023.13.041

通信网络技术

适用多归属场景的EVPN技术的应用研究

王树平，王敏，程明坤，张勇，朱文燕

（中国联合网络通信有限公司泰安市分公司，山东泰安 271000）

摘要：常规的以太网虚拟专用网络（Ethernet Virtual Private Network，EVPN）技术适用于单归属、双归属，通

信数据流量之间无法彼此隔离，无法满足负载分担的网络需求。因此，研究适用多归属场景的EVPN技术的应用，

建立EVPN等价路径功能索引，将不同虚拟扩展局域网（Virtual eXtensible Local Area Network，VXLAN）隧道视作

等价关系，形成服务商边缘设备（Provider Edge，PE）与用户边缘设备（Customer Edge，CE）之间的多条等价路径，

确保通信数据的有效传输。基于多归属场景需求配置EVPN模块，接收ES（Elastic Search）配置命令，处理EVPN

模块的路由报文，满足EVPN的场景需求。对比实验证明，该EVPN技术的性能更佳，能够应用于实际生活。

关键词：多归属场景；以太网虚拟专用网络（EVPN）技术；等价路径

Application Research of EVPN Technology for Multi-homing Scenarios

WANG Shuping, WANG Min, CHENG Mingkun, ZHANG Yong, ZHU Wenyan

(Tai’an Branch, China United Network Communications Co., Ltd., Tai’an 271000, China)

Abstract: The conventional Ethernet Virtual Private Network(EVPN) technology is suitable for single homing

and double homing, and the communication data traffic cannot be isolated from each other, which cannot meet the

network requirements of load balancing. Therefore, the application of EVPN technology for multi-homing scenarios

is studied. The EVPN equal-cost path function index is established to treat different Virtual eXtensible Local Area

Network(VXLAN) tunnels as equal-cost relationships and form multiple equal-cost paths between Provider Edge(PE)

and Customer Edge(CE) tunnels to ensure effective communication data transmission. Configure the EVPN module

based on the requirements of multi-homing scenarios, receive Elastic Search(ES) configuration commands, and process

the routing packets of the EVPN module accordingly to meet the requirements of EVPN scenarios. The experimental

results show that the EVPN technology has better performance and can be used in real life.

Keywords: multi-homing scenario; Ethernet Virtual Private Network(EVPN) technology; equivalent path

0 引言

通信网络高速发展，并在数据中心的部署上提

出了优化需求，在高效利用频谱带宽的同时，提升用

户体验。随着网络规模的增大，虚拟专用局域网业务

（Virtual Private LAN Service，VPLS）暴露出一定缺陷，

存在负载无法分担、网络资源消耗较高的问题。用户

的边缘路由器同时归属于2个或多个服务网络，服务

商边缘设备（Provider Edge，PE）发送流量时，仅通

过其中一个链路PE，其他链路均被闲置，影响网络

传输效率。针对此类问题，研究人员设计了多种以

太网虚拟专用网络（Ethernet Virtual Private Network，

EVPN）技术。其中，基于通用路由封装（Generic

Routing Encapsulation，GRE）隧道和BFFH模式的

EVPN技术，与基于SRv6+MPLS的EVPN技术，应

用较为广泛。

基于GRE隧道和BFFH模式的EVPN技术，主

要是利用多协议标签交换虚拟专用网络（Multiprotocol

Label Switching-Virtual Private Network，MPLS-VPN）

收稿日期：

2023-04-17

作者简介：

王树平（1982—），女，山东新泰人，硕士研究生，

高级工程师，主要研究方向为IP网。

模型，降低full-mesh和hub-spoking的负荷，并结合

Waxman数学模型改善网络运行环境，从而确保数据

中心的需求

[1]

。基于SRv6+MPLS的EVPN技术，则

是利用承载网全面部署SRv6，解决网络互通融合的

问题

[2]

。以上2种技术均具有网络优化作用，但是

从归属场景来看，网络负担较重，很难满足传输需求

[3]

。

因此，本文设计了适用多归属场景的EVPN技术。

1 面向多归属场景需求的EVPN技术设计

1.1 建立EVPN等价路径功能索引

EVPN广泛应用于数据中心，引入多归属后，很

容易出现路径冗余问题。数据通过虚拟扩展局域网

（Virtual eXtensible Local Area Network，VXLAN）隧

道达到冗余路径，影响网络传输效率。因此，本文将

不同VXLAN隧道视作等价关系，消除PE与用户边

缘设备（Customer Edge，CE）之间的多条冗余路径，

确保通信数据的有效传输

[4]

。当收到不同PE携带相

同基本科学指标数据库（Essential Science Indicators，

ESI）的路由报文时，查找对应的VXLAN隧道。将

查找的隧道集合成同一组等价路径，并建立A-D路

由报文索引。PE在多归ES上收到

GMP

(

)索引的信

息，如果不存在本地

GMP

(

)索引，则创建本地PE

124

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王树平，等：适用多归属场景的

EVPN技术的应用研究

Telecom Power Technology

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的

GMP

(

)索引，并发送同步路由

[5]

。无论本地是否

存在

GMP

(

)索引，PE均执行等价路径功能索引(

)

的同步配置，计算(

)离开同步过程的最大应答时

间为

max

（1）

式中：

max

为功能索引(

)离开同步过程的最大

应答时间；

为

GMP

(

)数据查询的次数；

为

GMP

(

)数据查询的时间；

为

GMP

(

)数据传播的

时间。在应答时间一致的条件下，每个PE上的不同

等价路径上均存在唯一的功能索引作为标识。当PE

与CE相连接的索引相同时，则判定第2条路径为冗

余路径

[6]

。本文在PE上引入等价路径表，其中记录

了构成等价关系的VXLAN隧道信息。PE与目的地

址CE的转发表项的下一跳内容就是等价路径表的功

能索引，以确保网络传输的有效性。

1.2 基于多归属场景需求配置EVPN模块

多归属场景的EVPN功能中，需要6大模块的

支持，分别为转发模块、隧道模块、本地配置模块、

EVPN模块、用户配置模块、边界网关协议（Border

Gateway Protocol，BGP）模块

[7]

。本文在接收ES配

置命令后，对EVPN模块的路由报文进行相应处理，

满足EVPN的场景需求。EVPN模块配置情况如图1

所示。

VTEP设备

转发模块

隧道模块

VXLAN

Tunnel

VTEP设备

隧道模块

模块的资源公平因子，公式为

(

∑

)

∑

(

)

（3）

式中：

为公平因子；

为PE到CE的传输速率。

越高，说明EVPN模块配置越公平。

考虑到多归属性，本文将EVPN等价路径进行

增益分析，公式为

(

max

(

max

)

(

max

) （4）

式中：

(

max

)为EVPN等价路径的增益；

(

max

)为最

大应答时刻，衰落因子服从单位均值的指数；

(

max

)

为最大应答时刻等价路径损耗相关衰落因子。

由此得出多归属场景下EVPN传输路径损耗为

(

max

)×

×(1-

) （5）

式中：

为EVPN传输路径损耗；

为空间损耗因子。

EVPN部署在PE上，与BGP建立对等关系，通过

BDP传递报文。通过L2VFW控制软件转发，并配置

L2VPN内核态模块，确保用户态配置下发驱动，完

成多归属场景的EVPN传输。

2 实验

为了验证设计的技术的应用价值，模拟出多归

属场景对其进行实验分析。在多种通信中断场景中对

EVPN技术进行分析，最终的实验结果则基于GRE隧

道和BFFH模式的EVPN技术

[1]

、基于SRv6+MPLS

的EVPN技术

[2]

以及设计的面向多归属场景需求的

EVPN技术的性能对比的形式呈现。

2.1 实验过程

面向多归属场景的EVPN进行测试，在稳态环

境下分析路由报文。在控制层完成PE的收发，并

在EVPN路由上提取信息传递给介质访问控制/地址

解析协议（Medium Access Control/Address Resolution

Protocol，MAC/ARP）。在数据层将已有的转发表

项进行报文转发，避免流量错发、重发的问题。在

EVPN路由报文收发过程中，将重点放在A-D路由

报文上，确保特定事件的触发、反馈、调整，避免冗

余通信的问题。多归属场景EVPN组网如图2所示。

如图2所示，RR为总设备，PE1、PE2、PE3为

分设备，CE1、CE2、CE3、CE4为PE1、PE2、PE3

的通信节点。通过3层互通形式，形成BGP对等体

关系。PE1、PE2、CE1构成双归属链路，标识为ESI

1.2.3.4.5；PE1、PE2、CE2构成双归属链路，标识为

ESI 0.0.0.0.1；PE1、PE2、PE3、CE3构成三归属链路，

标识为ESI 6.66.66.66.6，CE4为PE3的单挂节点。按

125

本地配置

管理

EVPN模块

……

BGP

Connect

用户配置

BGP模块

图1 EVPN模块配置

如图1所示，多归属场景中，主要需求集中在

BGP模块、EVPN模块，负责EVPN路由报文的传递、

通知等事件。通过EVPN模块的配置，本地ES配置

A-D路由报文，并交由BGP进行通告。在

max

唯一

的条件下，生成

个用户的网络，则EVPN配置模

块的最大化配置效率为









max

∑

log







（2）



∑

max









式中：

max

为最大化配置效率；

为EVPN模块配置

资源；

为用户获得的频谱资源。

本文利用相场（Phase Field，PF）模型衡量EVPN

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照交换机测试规范，将EVPN的子网传递互联网组管

理协议（Internet Group Management Ptotocol，IGMP）

代理通告由DUT1发送给DUT2，由此构建出EVPN

环境，如图3所示。

4.4.4.4/32

BGP200

1.1.1.1/32

PE1

2.2.2.2/32

PE2

1.2.3.4.5

CE1

20.1.1.20/24

2-1-20

VXLAN20

0.0.0.0.1

CE2

10.1.1.20/24

1-1-20

PE3

3.3.3.3/32

6.66.66.66.6

CE3

10.1.1.30/24

1-1-30

CE4

20.1.1.10/24

2-1-10

VXLAN20

VXLAN10

图2 多归属场景EVPN组网

DUT1（VTEP）

Loopback：1.1.1.1/32

DUT2（VTEP）

Loopback：1.1.1.2/32

ABCD

图3 EVPN环境

如图3所示，A、B、C、D为路由仪表，IP分别

为IP-10.1.41.1/24:MAC-0000.0000.0411、IP-10.1.41.2/

24:MAC-0000.0000.0412、IP-10.1.42.1/24:MAC-

0000.0000.0421、IP-10.1.41.3/24:MAC-0000.0000.0413。

DUT1与DUT2存在BGP邻居关系，全局使能VXLAN。

A、B、D属于同一BD，配置相同的网段，确保整个

实验的有效性。

2.2 实验结果

实验条件下，随机选取G0/0/0、G0/0、G0/0/5这

3种多归属场景，采用不同的通信中断方式，还原网

络通信故障场景，确保实验的有效性。在场景中所

需收敛的转发表项数量一致的条件下，将基于GRE

隧道和BFFH模式的EVPN技术的性能指标、基于

SRv6+MPLS的EVPN技术的性能指标以及设计的面

向多归属场景需求的EVPN技术的性能指标进行对比。

实验结果如表1所示。

如表1所示，G0/0/0为关闭PEI下联端口场景，

G0/0为关闭CEI上联端口场景，G0/0/5为关闭PEI上

联端口场景。多归属场景中断方法包括手动关闭端口、

手动关闭设备、手动关闭进程等，触发消息均为PEI

发送Type1。在G0/0/0、G0/0、G0/0/5场景中，一个

CE存在PE1、PE2、PE3、…、PEn等连接，使用多

个PE提供通信服务，确保服务质量。在其他条件均

一致的情况下，使用基于GRE隧道和BFFH模式的

EVPN技术后，EVPN业务切换时长较高，大规模转

发表现的收敛时间随之增加。PE1、PE2、PE3、…、

PEn等连接增加了数据通信冗余的问题，无法适用于

多归属场景的EVPN通信，影响网络通信质量。

使用基于SRv6+MPLS的EVPN技术后，所需收

敛的转发表项数量增加，EVPN业务切换时长不再

随之变化，时长波动较为明显。大规模转发表现的

收敛时间相对稳定，3种场景的平均丢包率达到了

16.66%。可见，使用该技术后，网络通信较为稳定，

而EVPN业务切换时长不稳定，仍存在一定的通信弊

端，需进一步处理。

使用设计的面向多归属场景需求的EVPN技术后，

在G0/0/0、G0/0、G0/0/5场景中，EVPN业务切换时长

低于50 ms，大规模转发表现的收敛时间低于25 ms，

丢包率低于5%。可见，使用设计的技术将CE形成

双归属，将PE形成冗余组，在通信过程中任意一条

链路终端均能快速连接另一个PE，保证流量不中断，

保障了网络通信质量。

表1 实验结果

技术类型多归场景业务

G0/0/0关端口

G0/0关设备

G0/0/5关进程

基于SRv6+MPLS的

EVPN技术

G0/0/0关端口

G0/0关设备

G0/0/5关进程

G0/0/0关端口

G0/0关设备

G0/0/5关进程

所需收敛的转发表

项数量/个

10 000

20 000

30 000

100 00

20 000

30 000

10 000

20 000

30 000

性能指标

EVPN业务切换时长/ms

118.16

112.98

203.45

82.47

95.36

80.41

45.42

46.37

44.54

大规模转发表现的收敛时间/ms

54.32

62.14

57.43

45.46

51.32

55.25

21.36

22.51

20.16

丢包率/%

23.56

38.74

22.37

15.45

16.71

17.82

3.02

4.13

2.44

基于GRE隧道和BFFH

模式的EVPN技术

设计的面向多归属场景需

求的EVPN技术

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3 结论

近年来，虚拟网络的应用较为广泛，VPLS建立

PE与CE的会话属性，对通信数据传输具有重要作用。

EVPN由VPLS演变而来，最初的作用是L2VPN，打

破了VPLS的通信限制。EVPN通过平面控制与数据

控制，每个PE控制一个CE，从而满足核心网络的需求。

但是，在EVPN中存在单一路径，无法向虚拟机系统

提供数据隔离，影响通信环境。因此，本文设计了一

个适用于多归属场景的EVPN技术，从功能索引、模

块配置等方面满足数据中心环境下的各种需求，从而

服务于更加高级的以太网。

参考文献：

[3]

[4]

[5]

[6]

[1] 陶骏，刘晴晴，佘星星.基于GRE隧道和

BFFH模式的MPLS VPN网络构建[J].湖南文理学

院学报（自然科学版），2022，34（2）：17-22.

[2] 马培勇，杨广铭，毛东峰，等.基于SRv6+

MPLS的双转发平面智能选路实现[J].光通信研

[7]

究，2022（1）：67-70.

曹园青，王惠惠.基于SSL VPN的高校教师远

程办公系统设计与实现：以新冠防控背景下的

河套学院为例[J].现代信息科技，2023，7（10）：

10-13.

李倩，张朝亮，郭力铭，等.基于VPN技术

的印刷生产监管云平台建设与应用[J].电子元

器件与信息技术，2023，7（1）：148-151.

谢智敏，王婷，赵英，等.高校图书馆电

子资源访问智能网关研究：以北京化工大学为

例[J].现代信息科技，2023，7（2）：57-61.

高磊，吴支训，叶芷婷.虚拟云桌面技术下

线上实训环境的搭建路径分析：以南京财经高

等职业技术学校为例[J].江苏科技信息，2021，

38（20）：48-50.

黄锋，徐苏维，唐华，等.国土资源动态

监测研究：以南京市“慧眼守土”项目为例[J].

无线互联科技，2022，19（14）：152-156.

（上接第123页）

控制功率因数，如图2所示，有效降低线路损耗，提

升电能的利用效率。日常则需要通过定期与不定期方

式开展相应的检测与维护等工作，如果发现故障要及

时进行处理与维修。针对输送线缆，相关单位在规划

设计阶段中需要合理做好线路的布局工作，避免出现

迂回供电等情况，同时需要做好日常的监督与管控，

如果发现线路出现损坏与老化等，要及时进行维修。

通过科学应用电气工程及其自动化技术，可以为相关

企业日常监管工作的开展提供更多技术支持，使各项

工作的开展更加高效。

3.6 健全电气工程自动化网络

相关单位需要根据电气工程的实际要求，不断

完善现有的电气工程自动化网络，并需要在此基础上

完善与健全各类设备。比如，中央控制设备的主要作

用是对电气工程及其自动化的程序进行调度，以更好

地满足系统的控制需求。在此背景下，如果选择一级

控制器运行方式，则从业人员需要充分考量以太网等

各类因素，以更好地满足相关的通信需求。再如，现

场控制设备主要是开展智能化调试工作，想要保证该

设备正常运行，需要有自动化网络的支撑，同时可以

依据供配电系统的中央控制设备的连接要求，存储供

配电系统中的相关节能数据，为后续相关工作的开展

提供有力支持。

4 结论

随着我国经济的快速发展，人们对节能有了新

的认知。以建筑工程为例，在设计过程中，为了更好

地满足人们的需求，往往需要耗费过多的电能。相关

单位需要充分融入节能理念，积极采用电气工程及其

自动化控制技术来提升供配电的节能效果，保证各类

设备的安全稳定运行，顺利实现节能控制目标。

参考文献：

[1] 祁伟.电气自动化技术在建筑工程供配电节

能控制中的应用[J].中国住宅设施，2023（4）：

1-3.

[2] 马波.电气工程自动化的供配电节能控制方

法[J].中国科技信息，2022（20）：61-63.

[3] 王超.机械设备电气工程自动化与工厂供配

电节能控制分析[J].新型工业化，2022（7）：

12.

[4] 孙献智.机械设备电气工程自动化与工厂供配

电节能控制分析[J].科学技术创新，2020（19）：

173-174.

[5] 陶仁海.电气工程及其自动化供配电系统节能

控制分析[J].科技创新与应用，2022，12（36）：

189-192.

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