2025-02-12 IOL-L2 EVPN L2VPN 機能検証

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2025年2月13日 (木) 18:48時点におけるHkatou (トーク | 投稿記録)による版
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近年 Catalyst 9000 シリーズに EVPN が実装されてきていますが、先日無償公開された CML2.8 Free に付属している IOL-L2 でも動作することがわかりました。

BGP-EVPN の L2VPN について機能検証を実施しました。

このページにラボシナリオとして、コンフィグや確認コマンド、疎通確認のポイントなどをまとめています。

EVPN とは

MPLS VPN のように複雑化したプロトコルを使わずに、L2VPN や L3VPN を構築できる規格です。

このドキュメントの目的

EVPN の動作について理解を深められること。

ラボを再現して検証できること。

通信要件

EVPN : BGP / OSPF

  • L2VPN : HOST と HOST が EVPN を超えて、同一の IP セグメントで通信できること

所感

メリット

  • Cat9000V は UADP / Q200 ともに 18GB / 12Gb とメモリ消費量が非常に大きいが、IOL であれば 1GB で済むこと
  • CML2.8 Free 版でも IOL が動作するため、費用なく検証できること
  • L3NW を経由して同一の IP セグメントを別の機器に持たせられる

考慮点

  • Catalyst 9000 で実際に EVPN が構築された例はまだまだ少ないと思われる

構成・検証結果概要

構成

アンダーレイ : IPv4 OSPF

  • /30 の P2P リンクで OSPF ネイバーを確立
  • Loopback0 と 1 をルート広報

オーバーレイ : IPv4 BGP

  • Loopback0 同士で BGP ネイバーを張る
  • address-family l2vpn evpn で MAC アドレスを広報

オーバーレイ : VxLAN

  • Loopback1 を送信元にして、対向側の Loopback1 を宛先にする
  • VxLAN でカプセル化して、L2 トンネリングする

EVPN の実装状況について

IOS-XE 17.15.1 EVPN 実装状況
プロトコル コメント
BGP Cat8000V だと MPLS が必須だったが、IOL-L2 では BGP のみで問題なし
OSPF アンダーレイ OSPF では特に EVPN の実装を意識しなくて OK
VxLAN 使用できる
マルチキャスト 使用しなくても BUM は Ingress Replication で OK

その他

  • IPv6 LLA をアンダーレイに使用した、interface 指定の自動 BGP ピアリングは実装されていない

検証環境

EVE-NG 6.2.0-4

  • CML からイメージをインポート

Cisco IOL-L2 : IOS-XE 17.15.1

構成図

  • IOL-L2 : HOST01 , EVPN01 , EVPN02 , HOST02
20250212_IOL-L2_EVPN_L2VPN_Diagram

IP アドレッシング

文書用例示アドレス (8.8.8.8 を除く)
大種別 小種別 ネットワーク アドレス ホスト インターフェース ホスト アドレス 備考
プライベートアドレス OSPF / BGP 10.0.0.0/30 EVPN01 Eth0/1 10.0.0.1/30 OSPF P2P で接続、Lo0 と Lo1 をルート広報
EVPN02 Eth0/3 10.0.0.2/30
10.0.0.254/32

10.0.0.253/32

EVPN01 Lo0 10.0.0.254/32 アンダーレイ・コントロールプレーン用途

OSPF Router-ID / BGP ピアに使用

EVPN02 Lo0 10.0.0.254/32
VxLAN 10.0.255.0/24 EVPN01 Lo1 10.0.255.254/32 VxLAN NVE1 インターフェースに使用

L2VPN のトンネルに使用

EVPN02 Lo1 10.0.255.253/32 VxLAN NVE1 インターフェースに使用

L2VPN のトンネルに使用

ホストアドレス 172.16.0.0/24 HOST01 Vlan10 172.16.0.101/24 HOST02 との通信に使用
HOST02 Vlan10 172.16.0.102/24 HOST02 との通信に使用

コンフィギュレーション

ここではプロトコル・ホスト別にコンフィギュレーションを簡単に解説します。

自分でコンフィグを組んでみたい人向けに、デフォルトでは表示しません。

PE01

EVPN01 , 02 コンフィグ
プロトコル EVPN01 コンフィグ EVPN02 コンフィグ 解説
L2VPN

OSPF BGP VxLAN 

EVPN01#show run | s back[0-1]|0/1|0/3|ospf|bgp|nve|l2vpn|vlan.*10|vtp
vtp mode transparent

l2vpn evpn
 replication-type ingress

l2vpn evpn instance 10 vlan-based
 encapsulation vxlan

vlan configuration 10
 member evpn-instance 10 vni 10010

vlan 10

interface Loopback0
 ip address 10.0.0.254 255.255.255.255

interface Loopback1
 ip address 10.0.255.254 255.255.255.255

interface Ethernet0/1
 no switchport
 ip address 10.0.0.1 255.255.255.252
 ip ospf network point-to-point

interface Ethernet0/3
 switchport trunk encapsulation dot1q
 switchport trunk allowed vlan 10
 switchport mode trunk
 switchport nonegotiate

interface nve1
 no ip address
 source-interface Loopback1
 host-reachability protocol bgp
 member vni 10010 ingress-replication

router ospf 1
 router-id 10.0.0.254
 network 10.0.0.0 0.0.0.3 area 0.0.0.0
 network 10.0.0.254 0.0.0.0 area 0.0.0.0
 network 10.0.255.254 0.0.0.0 area 0.0.0.0

router bgp 1
 bgp router-id 10.0.0.254
 bgp log-neighbor-changes
 no bgp default ipv4-unicast
 timers bgp 10 30
 neighbor 10.0.0.253 remote-as 1
 neighbor 10.0.0.253 update-source Loopback0
 !
  address-family ipv4
  exit-address-family
  !
  address-family l2vpn evpn
   neighbor 10.0.0.253 activate
   neighbor 10.0.0.253 send-community both
   neighbor 10.0.0.253 soft-reconfiguration inbound
  exit-address-family

EVPN02#show run | s back[0-1]|0/1|0/3|ospf|bgp|nve|l2vpn|vlan.*10|vtp
vtp mode transparent

l2vpn evpn
 replication-type ingress

l2vpn evpn instance 10 vlan-based
 encapsulation vxlan

vlan configuration 10
 member evpn-instance 10 vni 10010

vlan 10

interface Loopback0
 ip address 10.0.0.253 255.255.255.255

interface Loopback1
 ip address 10.0.255.253 255.255.255.255

interface Ethernet0/1
 switchport trunk encapsulation dot1q
 switchport trunk allowed vlan 10
 switchport mode trunk
 switchport nonegotiate

interface Ethernet0/3
 no switchport
 ip address 10.0.0.2 255.255.255.252
 ip ospf network point-to-point

interface nve1
 no ip address
 source-interface Loopback1
 host-reachability protocol bgp
 member vni 10010 ingress-replication

router ospf 1
 router-id 10.0.0.253
 network 10.0.0.0 0.0.0.3 area 0.0.0.0
 network 10.0.0.253 0.0.0.0 area 0.0.0.0
 network 10.0.255.253 0.0.0.0 area 0.0.0.0

router bgp 1
 bgp router-id 10.0.0.253
 bgp log-neighbor-changes
 no bgp default ipv4-unicast
 timers bgp 10 30
 neighbor 10.0.0.254 remote-as 1
 neighbor 10.0.0.254 update-source Loopback0
 !
  address-family ipv4
  exit-address-family
  !
  address-family l2vpn evpn
   neighbor 10.0.0.254 activate
   neighbor 10.0.0.254 send-community both
   neighbor 10.0.0.254 soft-reconfiguration inbound
  exit-address-family
l2vpn evpn instance

以下が選択肢に出てくる

  • point-to-point (EVPN VPWS)
  • vlan-aware
  • vlan-based
  • vlan-bundle


interface nve1

  • source-interface 指定することで、IP を指定しなくてすみます
  • host-reachability で BGP 経由で MAC を学習
  • member vni で vlan と紐づけてある vni を通信対象に


neighbor 10.0.0.254 , 253

  • EVPN の MAC アドレス広報は、コントロール プレーンとして動作させるため、Lo0 を使用することにしました

HOST01 , 02

CE01 , 02 コンフィグ
プロトコル HOST01 コンフィグ HOST02 コンフィグ 解説
trunk

SVI 

HOST01#show run | s 0/1|Vlan10
interface Ethernet0/1
 switchport trunk encapsulation dot1q
 switchport trunk allowed vlan 10
 switchport mode trunk
 switchport nonegotiate

interface Vlan10
 ip address 172.16.0.101 255.255.255.0

HOST02#show run | s 0/3|Vlan10
interface Ethernet0/3
 switchport trunk encapsulation dot1q
 switchport trunk allowed vlan 10
 switchport mode trunk
 switchport nonegotiate
interface Vlan10
 ip address 172.16.0.102 255.255.255.0

正常時の疎通・経路確認

コマンドリスト

HOST01

HOST01#ping 172.16.0.102
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.0.102, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 2/3/4 ms

HOST01#traceroute 172.16.0.102
Type escape sequence to abort.
Tracing the route to 172.16.0.102
VRF info: (vrf in name/id, vrf out name/id)
  1 172.16.0.102 3 msec *  4 msec

HOST01#show ip arp
Protocol  Address          Age (min)  Hardware Addr   Type   Interface
Internet  172.16.0.1             37   aabb.cc80.6000  ARPA   Vlan10
Internet  172.16.0.2              1   aabb.cc80.6000  ARPA   Vlan10
Internet  172.16.0.101            -   aabb.cc80.5000  ARPA   Vlan10
Internet  172.16.0.102          148   aabb.cc80.8000  ARPA   Vlan10

HOST02

HOST02#ping 172.16.0.101
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.16.0.101, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 2/2/3 ms
HOST02#traceroute 172.16.0.101
Type escape sequence to abort.
Tracing the route to 172.16.0.101
VRF info: (vrf in name/id, vrf out name/id)
  1 172.16.0.101 3 msec *  3 msec
HOST02#show ip arp
Protocol  Address          Age (min)  Hardware Addr   Type   Interface
Internet  172.16.0.1             38   aabb.cc80.6000  ARPA   Vlan10
Internet  172.16.0.2              2   aabb.cc80.6000  ARPA   Vlan10
Internet  172.16.0.3             44   aabb.cc80.7000  ARPA   Vlan10
Internet  172.16.0.101          149   aabb.cc80.5000  ARPA   Vlan10
Internet  172.16.0.102            -   aabb.cc80.8000  ARPA   Vlan10

HOST 同士でお互いの MAC が ARP で解決されています。

ARP はブロードキャストドメイン = ルータを超えられないため、EVPN で ARP を転送し L2VPN として動作していることがわかります。

EVPN01

EVPN01#show l2vpn evpn mac
MAC Address    EVI   VLAN  ESI                      Ether Tag  Next Hop(s)
-------------- ----- ----- ------------------------ ---------- ---------------
aabb.cc80.5000 10    10    0000.0000.0000.0000.0000 0          Et0/3:10
aabb.cc80.8000 10    10    0000.0000.0000.0000.0000 0          10.0.255.253

MAC アドレスを Eth0/3 と EVPN02 から学習していることがわかります。

EVPN02

EVPN02#show l2vpn evpn mac
MAC Address    EVI   VLAN  ESI                      Ether Tag  Next Hop(s)
-------------- ----- ----- ------------------------ ---------- ---------------
aabb.cc80.5000 10    10    0000.0000.0000.0000.0000 0          10.0.255.254
aabb.cc80.8000 10    10    0000.0000.0000.0000.0000 0          Et0/1:10

MAC アドレスを Eth0/1 と EVPN02 から学習していることがわかります。

BGP 動作確認

CE01 BGP + OSPF GIR 動作確認
確認 EVPN01 EVPN02 備考
BGP 状態確認 
EVPN01#show bgp all summary
For address family: L2VPN E-VPN
BGP router identifier 10.0.0.254, local AS number 1
BGP table version is 16, main routing table version 16
9 network entries using 3528 bytes of memory
9 path entries using 2088 bytes of memory
4/4 BGP path/bestpath attribute entries using 1184 bytes of memory
1 BGP extended community entries using 40 bytes of memory
0 BGP route-map cache entries using 0 bytes of memory
0 BGP filter-list cache entries using 0 bytes of memory
BGP using 6840 total bytes of memory
BGP activity 12/3 prefixes, 12/3 paths, scan interval 60 secs
9 networks peaked at 00:50:41 Feb 12 2025 UTC (00:00:07.828 ago)

Neighbor        V           AS MsgRcvd MsgSent   TblVer  InQ OutQ Up/Down  State/PfxRcd
10.0.0.253      4            1     323     320       16    0    0 00:50:08        3

EVPN02#show bgp all summary
For address family: L2VPN E-VPN
BGP router identifier 10.0.0.253, local AS number 1
BGP table version is 17, main routing table version 17
9 network entries using 3528 bytes of memory
9 path entries using 2088 bytes of memory
5/5 BGP path/bestpath attribute entries using 1480 bytes of memory
1 BGP extended community entries using 40 bytes of memory
0 BGP route-map cache entries using 0 bytes of memory
0 BGP filter-list cache entries using 0 bytes of memory
BGP using 7136 total bytes of memory
BGP activity 12/3 prefixes, 12/3 paths, scan interval 60 secs
9 networks peaked at 00:50:41 Feb 12 2025 UTC (00:00:17.138 ago)

Neighbor        V           AS MsgRcvd MsgSent   TblVer  InQ OutQ Up/Down  State/PfxRcd
10.0.0.254      4            1     321     324       17    0    0 00:50:18        3
State/PfxRcd

数字が表示されていれば Establish , 数字自体は学習した MAC アドレスを示します。

NG な場合は以下のいずれかとなる。

  • Active
  • Idle
  • Open / OpenSent / OpenConfirm
  • Sent
  • Connect
BGP 広報 
EVPN01#show bgp all neighbors 10.0.0.253 advertised-routes
For address family: L2VPN E-VPN
BGP table version is 16, local router ID is 10.0.0.254
Status codes: s suppressed, d damped, h history, * valid, > best, i - internal,
              r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,
              x best-external, a additional-path, c RIB-compressed,
              t secondary path, L long-lived-stale,
Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete
RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not found

     Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path
Route Distinguisher: 10.0.0.254:10
 *>   [2][10.0.0.254:10][0][48][AABBCC805000][0][*]/20
                      0.0.0.0                            32768 ?
 *>   [2][10.0.0.254:10][0][48][AABBCC805000][32][172.16.0.101]/24
                      0.0.0.0                            32768 ?
 *>   [3][10.0.0.254:10][0][32][10.0.0.254]/17
                      0.0.0.0                            32768 ?

Total number of prefixes 3

EVPN02#show bgp all neighbors 10.0.0.254 advertised-routes
For address family: L2VPN E-VPN
BGP table version is 17, local router ID is 10.0.0.253
Status codes: s suppressed, d damped, h history, * valid, > best, i - internal,
              r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,
              x best-external, a additional-path, c RIB-compressed,
              t secondary path, L long-lived-stale,
Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete
RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not found

     Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path
Route Distinguisher: 10.0.0.253:10
 *>   [2][10.0.0.253:10][0][48][AABBCC808000][0][*]/20
                      0.0.0.0                            32768 ?
 *>   [2][10.0.0.253:10][0][48][AABBCC808000][32][172.16.0.102]/24
                      0.0.0.0                            32768 ?
 *>   [3][10.0.0.253:10][0][32][10.0.0.253]/17
                      0.0.0.0                            32768 ?

Total number of prefixes 3
BGP 広報

MAC アドレスと学習した機器の Lo0 アドレスが見えます。

BGP 受信 
EVPN01#show bgp all neighbors 10.0.0.253 received-routes
For address family: L2VPN E-VPN
BGP table version is 16, local router ID is 10.0.0.254
Status codes: s suppressed, d damped, h history, * valid, > best, i - internal,
              r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,
              x best-external, a additional-path, c RIB-compressed,
              t secondary path, L long-lived-stale,
Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete
RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not found

     Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path
Route Distinguisher: 10.0.0.253:10
 *>i  [2][10.0.0.253:10][0][48][AABBCC808000][0][*]/20
                      10.0.255.253             0    100      0 ?
 *>i  [2][10.0.0.253:10][0][48][AABBCC808000][32][172.16.0.102]/24
                      10.0.255.253             0    100      0 ?
Route Distinguisher: 10.0.0.254:10
 *>i  [2][10.0.0.254:10][0][48][AABBCC808000][0][*]/20
                      10.0.255.253             0    100      0 ?
 *>i  [2][10.0.0.254:10][0][48][AABBCC808000][32][172.16.0.102]/24
                      10.0.255.253             0    100      0 ?
Route Distinguisher: 10.0.0.253:10
 *>i  [3][10.0.0.253:10][0][32][10.0.0.253]/17
                      10.0.255.253             0    100      0 ?
     Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path
Route Distinguisher: 10.0.0.254:10
 *>i  [3][10.0.0.254:10][0][32][10.0.0.253]/17
                      10.0.255.253             0    100      0 ?

Total number of prefixes 6

EVPN02#show bgp all neighbors 10.0.0.254 received-routes
For address family: L2VPN E-VPN
BGP table version is 17, local router ID is 10.0.0.253
Status codes: s suppressed, d damped, h history, * valid, > best, i - internal,
              r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,
              x best-external, a additional-path, c RIB-compressed,
              t secondary path, L long-lived-stale,
Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete
RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not found

     Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path
Route Distinguisher: 10.0.0.253:10
 *>i  [2][10.0.0.253:10][0][48][AABBCC805000][0][*]/20
                      10.0.255.254             0    100      0 ?
 *>i  [2][10.0.0.253:10][0][48][AABBCC805000][32][172.16.0.101]/24
                      10.0.255.254             0    100      0 ?
Route Distinguisher: 10.0.0.254:10
 *>i  [2][10.0.0.254:10][0][48][AABBCC805000][0][*]/20
                      10.0.255.254             0    100      0 ?
 *>i  [2][10.0.0.254:10][0][48][AABBCC805000][32][172.16.0.101]/24
                      10.0.255.254             0    100      0 ?
Route Distinguisher: 10.0.0.253:10
 *>i  [3][10.0.0.253:10][0][32][10.0.0.254]/17
                      10.0.255.254             0    100      0 ?
Route Distinguisher: 10.0.0.254:10
 *>i  [3][10.0.0.254:10][0][32][10.0.0.254]/17
                      10.0.255.254             0    100      0 ?

Total number of prefixes 6
BGP 受信

BGP で受信した MAC アドレスや対向側機器の IP などが見えます。

動作確認 - ホスト別コマンドリスト

HOST01

ping 172.16.0.102

traceroute 172.16.0.102

show ip arp

HOST02

ping 172.16.0.101

traceroute 172.16.0.101

show ip arp

EVPN01

show ip ospf neighbor

show bgp all summary

show bgp all neighbors 10.0.0.253 advertised-routes

show bgp all neighbors 10.0.0.253 received-routes

show l2fib bridge-domain 10 table unicast

show l2route evpn mac ip

show l2route evpn summary

show l2vpn evpn default-gateway

show l2vpn evpn evi detail

show l2vpn evpn peers

show l2vpn evpn mac summary

show l2vpn evpn mac

show nve peers

EVPN02

show ip ospf neighbor

show bgp all summary

show bgp all neighbors 10.0.0.254 advertised-routes

show bgp all neighbors 10.0.0.254 received-routes

show l2fib bridge-domain 10 table unicast

show l2route evpn mac ip

show l2route evpn summary

show l2vpn evpn default-gateway

show l2vpn evpn evi detail

show l2vpn evpn peers

show l2vpn evpn mac summary

show l2vpn evpn mac

show nve peers

リファレンス

IOS-XE Catalyst 9k（CML） で EVPN-VXLANを構築してみた

更新履歴

2025/02/12 : 初版作成

脚注

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