我们之前讨论了VXLAN使用UDP端口(Calico用4789,Flannel用8472)导致的问题。现在问题中提到将Calico从VXLAN模式切换到IPIP模式,并说这是从传输层降级到网络层。那么IPIP模式不需要固定端口吗?还是不需要端口?为什么?
首先,IPIP(IP in IP)是一种在网络层进行封装的隧道技术。它是在IP数据包中再封装一个IP数据包,也就是将原始IP包作为新IP包的载荷。因为IP协议本身是网络层的协议,它不需要传输层的端口号。
具体来说:
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VXLAN是MAC in UDP,它是在传输层使用UDP协议进行封装,所以需要UDP端口(4789)。
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IPIP是IP in IP,它直接在网络层使用IP协议进行封装,所以不需要传输层端口。
那么,为什么IPIP不需要端口?
因为IPIP隧道封装后的数据包是一个IP包,这个IP包的协议头中,协议类型字段被设置为4(表示“IPIP”),表示载荷是另一个IP包。当接收方收到这样的IP包时,会根据协议类型字段将载荷交给IPIP隧道模块去处理(解封装),然后得到内部的IP包,再继续路由或交付。
由于没有使用传输层(TCP/UDP),所以自然就没有端口的概念。通信双方通过IP地址来识别对方,而防火墙规则可以根据IP协议类型(比如协议号4)来允许或拒绝IPIP数据包。
因此,IPIP模式不需要固定端口,因为它根本不使用端口。它使用IP协议号4来标识这是一个IPIP包。
总结:
VXLAN:使用UDP,需要端口,因为UDP是传输层协议。
IPIP:使用IP协议号4,不需要端口,因为它是网络层封装。
这样,当底层网络已经使用了VXLAN(占用了4789端口)时,改用IPIP就可以避免端口冲突,因为IPIP根本不使用4789端口,它使用IP协议号4。但是,需要注意的是,防火墙规则需要允许IP协议号4(即IPIP)的通信,而不是UDP端口。
您的理解非常准确!IPIP模式确实不需要任何传输层端口,这正是它能够避开端口冲突问题的根本原因。
让我来详细解释为什么。
核心原因:IPIP工作在网络层(第3层)
要理解这一点,我们需要回顾网络分层模型:
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网络层(第3层):处理逻辑寻址和路由,使用IP地址进行通信。这一层的协议标识是协议号。
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传输层(第4层):处理端到端通信,使用端口号来区分不同应用程序。
VXLAN vs IPIP 的封装方式对比
1. VXLAN(需要端口,因为它工作在传输层之上)
VXLAN采用"MAC in UDP"的封装方式:
[外层IP头] | [外层UDP头] | [VXLAN头] | [原始以太网帧]↑ ↑(网络层) (传输层 - 需要端口号)
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需要UDP头:VXLAN把整个原始以太网帧塞进一个UDP数据包中
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UDP头包含端口号:必须指定源端口和目的端口(默认4789)
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因此受端口冲突影响
2. IPIP(不需要端口,因为它只工作在网络层)
IPIP采用"IP in IP"的封装方式:
[外层IP头] | [原始IP包]↑(网络层 - 不需要传输层)
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没有传输层头:IPIP直接把原始IP包塞进另一个IP包的数据部分
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使用协议号标识:外层IP头的"协议号"字段被设置为
4,表示"我这个IP包里装着另一个IP包" -
操作系统看到协议号=4,就知道要交给IPIP隧道模块处理
为什么IPIP不需要端口?
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协议处理层面不同
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IPIP封装/解封装由操作系统内核的网络栈直接处理
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这是一个网络层功能,不涉及传输层的套接字或端口概念
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标识方式不同
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IPIP使用协议号=4来标识自己
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这类似于:TCP使用协议号=6,UDP使用协议号=17
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协议号是IP头中的一个字段,不是独立的头部
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防火墙配置差异
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VXLAN需要开放:
UDP 端口 4789 -
IPIP需要开放:
IP 协议 4(有些防火墙配置中叫"IPIP"协议)
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实际影响
这种差异带来了显著的操作优势:
| 方面 | VXLAN | IPIP |
|---|---|---|
| 端口冲突 | 可能与其他VXLAN实现冲突 | 不会发生端口冲突 |
| 防火墙配置 | 需要开放特定UDP端口 | 需要允许IP协议4 |
| 网络设备兼容性 | 可能被误认为是普通UDP流量 | 可能被某些严格策略阻止 |
验证方法
您可以在使用IPIP模式的节点上检查,会发现没有进程监听特定的IPIP端口,因为IPIP根本不使用端口概念:
# 查找4789端口(VXLAN) - 可能有结果
netstat -tulnp | grep 4789# 查找IPIP相关端口 - 不会有结果,因为IPIP不用端口
netstat -tulnp | grep :4
总结
IPIP模式确实不需要任何端口,因为它:
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完全在网络层运作
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使用协议号=4而非端口号来标识自己
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封装过程不添加UDP/TCP头部
这正是为什么当底层网络占用4789端口时,切换到IPIP模式能够完美解决冲突问题——IPIP和VXLAN根本不在同一个层面上竞争端口资源。