虛擬區域網路擴展（Virtual Extensible LAN：VXLAN）

資訊安全

卓建全(Cho,Chien-Chuan) 2021-09-05 21:42:56 ‧ 4536 瀏覽

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虛擬區域網路 (VLAN)

-VLAN 組（來源：Cisco Press）

虛擬 LAN (VLAN) 是在數據鏈路層（OSI 第 2 層）的計算機網絡中劃分和隔離的任何廣播域。
資料來源：維基百科
目前的VLAN數量有限，為4094，無法滿足數據中心或雲計算的需求，具有基於租戶隔離網絡的共同特點。例如，Azure 或 AWS 的客戶遠多於 4094。

私有VLAN

-酒店專用 VLAN
專用 VLAN，也稱為端口隔離，是計算機網絡中的一種技術，其中 VLAN 包含受限制的交換機端口，因此它們只能與給定的上行鏈路進行通信。受限端口稱為專用端口。每個專用 VLAN 通常包含許多專用端口和一個上行鏈路。上行鏈路通常是連接到路由器、防火牆、服務器、提供商網絡或類似中央資源的端口（或鏈路聚合組）。
專用 VLAN 的典型應用是酒店或乙太網到家庭網絡，其中每個房間或公寓都有一個用於 Internet 訪問的端口。
資料來源：維基百科

VXLAN 問題陳述(VXLAN Problem Statement)
VXLAN (RFC 7348) 就是為了解決這個問題而設計的。VXLAN 問題陳述突出了以下問題：

生成樹(Spanning Tree)和 VLAN 範圍施加的限制
多租戶環境(Multi-tenant)
ToR（架頂式）交換機的表尺寸不足
它還寫道：“VXLAN（虛擬可擴展區域網路）解決了在多租戶環境中存在虛擬機的情況下第 2 層和第 3 層數據中心網絡基礎設施的上述要求。”

VXLAN 作為覆蓋網絡（VXLAN as Overlay Network）
VXLAN 將傳統的 VLAN 幀封裝為 IP 負載或 MAC-over-IP，以支持主幹交換機和葉交換機之間的通信。所述葉脊架構採用葉片開關和主幹交換機組成的兩層的網絡拓撲。

覆蓋和底層網絡（Overlay and Underlay Networks）
底層網絡或所謂的物理網絡，傳統協議在其中發揮作用。底層網絡是物理基礎設施，在其上構建覆蓋網絡。它是負責跨網絡傳輸數據包的底層網絡。
 底層協議：BGP、OSPF、IS-IS、EIGRP
一個覆蓋網絡是一個虛擬的網絡被路由在底層網絡基礎設施之上，路由決定將發生在軟件的幫助。
 覆蓋協議：VXLAN、NVGRE、GRE、OTV、OMP、mVPN
覆蓋網絡是一種使用軟件創建網絡抽象層的方法，可用於在物理網絡之上運行多個獨立的、離散的虛擬化網絡層，通常提供新的應用程序或安全優勢。
來源：Underlay Network 和 Overlay Network

攻擊向量（Attack Vector）
VXLAN 是一個 MAC-over-IP 覆蓋網絡，它繼承了第 2 層和第 3 層攻擊向量，因此它擴展了第 2 層網絡的攻擊向量。
傳統上，第 2 層網絡只能被惡意端點從“內部”攻擊——要么：
. 通過不當訪問 LAN 和窺探流量，
. 通過注入欺騙性數據包來“接管”另一個 MAC 地址，或
. 通過氾濫並導致拒絕服務。
用於傳送第 2 層流量的 MAC-over-IP 機制顯著擴展了此攻擊面。這可能是由於流氓將自己注入網絡而發生的：
. 通過訂閱一個或多個承載 VXLAN 網段廣播流量的多播組，以及
. 通過將 MAC-over-UDP 幀發送到傳輸網絡以注入虛假流量，可能是為了劫持 MAC 地址。
本文檔不包含針對此類攻擊的具體措施，而是依賴於 IP 之上的其他傳統機制。相反，本節概述了 VXLAN 環境中一些可能的安全方法。
. 通過限制在 VXLAN 環境中部署和管理虛擬機/網關的人員的管理和管理範圍，可以減輕流氓端點的傳統第 2 層攻擊。此外，此類管理措施可能會通過 802.1X 之類的方案得到加強，以對單個端點進行准入控制。此外，使用基於 UDP 的 VXLAN 封裝可以在物理交換機中配置和使用基於 5 元組的 ACL（訪問控制列表）功能。
. 可以使用 IPsec 等傳統安全機制保護 IP 網絡上的隧道流量，這些機制對 VXLAN 流量進行身份驗證和可選加密。當然，這需要與授權端點的身份驗證基礎設施相結合，以獲取和分發憑據。
. VXLAN 覆蓋網絡是在現有 LAN 基礎設施上指定和運行的。為確保 VXLAN 端點及其 VTEP 在 LAN 上獲得授權，建議為 VXLAN 流量指定一個 VLAN，服務器/VTEP 通過此 VLAN 發送 VXLAN 流量以提供安全措施。
. 此外，VXLAN 需要在這些覆蓋網絡中正確映射 VNI 和 VM 成員資格。期望使用現有安全方法完成此映射並將其傳送到 VTEP 和網關上的管理實體。
來源：RFC 7348

區域網路上的 EAP（EAP over LAN）

-EAP 和 802.1X
IEEE 802.1X 是基於端口的網絡訪問控制 (PNAC) 的 IEEE 標準。它是 IEEE 802.1 網絡協議組的一部分。它為希望連接到 LAN 或 WLAN 的設備提供身份驗證機制。
IEEE 802.1X 定義了基於 IEEE 802.11 的可擴展身份驗證協議 (EAP) 的封裝，稱為“EAP over LAN”或 EAPOL。EAPOL 最初是為 802.1X-2001 中的 IEEE 802.3 以太網設計的，但在 802.1X-2001 中被闡明以適合其他 IEEE 802 LAN 技術，例如 IEEE 802.11 無線和光纖分佈式數據接口（ANSI X3T9.5/X3T12 和 ISO 9314） . 在 802.1X-2010 中，EAPOL 也經過修改以與 IEEE 802.1AE（“MACsec”）和 IEEE 802.1AR（安全設備身份，DevID）一起使用，以支持內部 LAN 段上的服務識別和可選的點對點加密。
資料來源：維基百科