1、SDN
传统的网络设备是分布式和去中心化的，每台设备可以通过自主学习和人工配置，可以知道如何转发数据包，而不需要一个集中式的控制设备。
SDN这个词本身就是软件定义网络（Software Defined Network），在虚拟网络里，vSwitch和vRouter这些设备，通常都不用登录上去敲命令（虽然也可以这么做），而是通过云平台配置。云平台通过API和SDN控制器交互，SDN控制器计算并下发转发表到vSwitch和vRouter，完成配置。
SDN原理示意
所谓Overlay，是在传统的物理网络（Underlay）基础之上，构建出一个虚拟的逻辑网络。从技术上讲，Overlay的二层数据包封装在物理网络的三层报文中传输，到达目的地之后再解封装得到Overlay的二层报文。实际上，这就是一种“L2 over L3”的隧道封装技术。这方面的协议比较多，主要有VxLAN（L2 over UDP）、NVGRE（L2 over GRE）、STT(L2 over TCP)等。
2、VxLAN
VxLAN（Virtual eXtensible Local Area Network，虚拟可扩展局域网）是实现Overlay网络的主流技术，正是通过VxLAN，才实现了VPC（包括子网）的完美隔离。
大体而言，就是VM之间交互的数据包，在离开vSwitch时会加上封装，形成隧道，不同子网带有不同的隧道号标识。解隧道封装的时候，看到隧道号不对，就会抛弃，这样不同子网内的虚拟机无法进行直接通信（除非做了路由），这就实现了隔离。
VxLAN不仅解决了隔离的问题，还解决了传统二层技术（如VLAN）难以解决的大规模二层互连的问题，由于通过三层传输，虚机的部署和迁移就不受二层物理网络限制了。VxLAN是怎么将L2 over在L3之上呢，答案是：将以太网帧封装在UDP包中。
VxLAN的包结构
如上图所示，Overlay的二层数据帧被封装在三层的IP包中（精确的说，是四层的UDP报文中），封装的头部是VxLAN Header，里面的主要内容就是24bit的VNI（VxLAN ID），每个子网都有一个VNI，这样即便是同一台主机上的两台VM，即便处于同一IP段，只要他们在不同的子网，就无法通信，因为子网的OVS看见不同的VNI就会抛弃掉。
做封装和解封装的端点被称为VTEP，它同时也就是VxLAN隧道的起点和终点。VTEP通常是由OVS实现的，子网中VM向外发出的二层报文，会由OVS进行封装，做成UDP包发出；同时OVS会在UDP特定端口监听，收到VxLAN报文后，如果VNI正确，则去掉封装，将封装前的二层报文转发给相应的VM。
对于裸金属（云管理的物理机）而言，由于它没有OVS，它的Overlay通信要通过VxLAN网关（承担VTEP功能）实现，或者可以在物理机上插一块智能网卡，由智能网卡做VTEP。
VTEP有软件和硬件两种，前面讲的OVS就是软件VTEP，也有用硬件交换机做VTEP的。如果VTEP由软件完成，这种Overlay就叫Host Overlay；如果由硬件设备完成，就叫Network Overlay；如果都有，就叫混合Overlay。
对于Host Overlay而言，物理交换机网络中的Leaf和Spine仅进行IP报文的高速转发，不处理VxLAN报文。
Overlay和Underlay示意
上图中，VM1和VM2要通信的话（无论是否在同一子网），由OVS封装成VxLAN报文，由leaf和spine交换机进行物理传输；对于在同一台宿主机上的VM3和VM4，如果它们在同一VPC的同一子网，OVS就直接转发了（不走VxLAN）；如果是同一VPC的不同子网，也不用走VxLAN，由vRouter和OVS转发；但如果在不同VPC，就也要走VxLAN，因为不同VPC的隔离就是靠VxLAN实现的。
