一、Underlay网络的概念与局限
Underlay网络由不同类型的设备通过路由协议实现互联，负责跨网络的数据转发与路由控制。它既可能是二层网络（如以太网通过VLAN分段），也可能是三层网络（互联网级别的路由与自治域划分，内部常用OSPF、IS-IS，自治域之间采用BGP进行互联与传递）。随着MPLS等技术的出现，Underlay也可采用介于二层与三层之间的实现。传统设备的转发多以硬件为基础，导致在灵活性、扩展性、跨租户隔离、编排与快速服务交付等方面存在局限性。这些局限促使我们在Underlay之上引入Overlay，提供更强的虚拟化和灵活性。
二、Overlay网络为何出现
Overlay网络通过在Underlay之上创建虚拟化网络来摆脱底层的限制。Overlay通过逻辑链路来实现设备间的互联，利用隧道将数据包封装后在边界进行转发，外部头部负责路由与转发，而内层头部在经过隧道后对Underlay是不可感知的yy易游。常见的Overlay协议与技术包括VXLAN、NVGRE、GRE、NVO3、EVPN等，覆盖了多租户隔离、灵活拓扑、快速扩展和云化部署等需求。随着软件定义网络（SDN）和软件定义广域网（SD-WAN）的发展，Overlay网络在集中控制、策略管理和灵活部署方面展现出更明显的优势。
三、Overlay网络的工作原理
Overlay是以软件为基础的网络概念，通常不直接依赖传输层的物理拓扑，而是通过在数据包上增加外部头部（如隧道头部）来实现跨网段的传输。当数据包从一个Overlay端点进入隧道后，内层信息被封装并继续在Underlay中传输，抵达对端时再进行解封装，恢复原始数据包。整个过程对Underlay的细节几乎不可感知，使得多租户、跨区域部署和灵活的拓扑变更成为可能。SDN与SD-WAN的引入进一步增强了Overlay的可控性和编排能力。
四、Overlay网络的形成与运行
Overlay网络以软件化方式构建，不以传输为核心，而是在物理网络之上实现虚拟网络。典型场景如Internet VPN，通过IPsec等协定在公有网络上建立私有化的虚拟网络，使不同地点的私有IP通信成为可能。Overlay的核心思想也被用于SD-WAN和其他云化网络实现中。在SD-WAN场景中，通常需要专门的边缘设备（CPE）来承载Overlay功能，通过在边缘设备之间建立隧道实现跨站点互联，同时实现对Underlay的透明化处理，确保数据以统一的Overlay策略进行转发。
五、Overlay网络的实际应用场景
Overlay网络在数据中心与SD-WAN等场景中得到广泛应用，具体形式取决于底层Underlay的架构与需求。
数据中心的Overlay网络
随着数据中心架构向Spine-Leaf演进，Underlay通常采用Spine-Leaf拓扑。通过VXLAN构建Overlay网络，业务流量在VXLAN隧道中进行转发，与物理承载网络解耦。Leaf节点充当接入节点，承担VTEP（VXLAN Tunnel EndPoint）功能，提供对Underlay中多种网络设备的接入能力；Spine节点则为骨干节点，负责高速转发并连接各Leaf节点，提升整体吞吐与冗余性。
SD-WAN中的Overlay网络
SD-WAN将Underlay建立在广域网之上，通过混合链路实现总部、分支以及云站点的互联。通过Overlay拓扑实现不同场景的互联需求，常见的拓扑类型包括：
- Hub-Spoke（星形拓扑）：适用于总部或数据中心为核心，分支通过总部/数据中心访问服务，分支之间互访受限或通过总部绕行。
- Full-mesh（全网格）：适用于分支需要直接互访的场景，大企业的协同应用如VoIP、视频会议等对时延、丢包和抖动要求较高。
- 分层组网：面向规模较大、分布全球的企业，网络结构清晰、可扩展性好。
- 多Hub组网：多数据中心场景下，为各数据中心的分支提供统一的Overlay连通能力。
- POP组网（互通点组网）：运营商或服务提供商将传统分支与SD-WAN站点共存，提供统一的互通与接入服务。
- Interworking Gateway（互通网关）：为多租户场景提供同时连接SD-WAN站点与传统MPLS VPN的能力，实现不同网络生态的无缝协作。
通过上述方式，Overlay网络在实现灵活拓扑、快速部署、多租户隔离以及统一策略管理方面展现出显著优势，成为现代数据中心和企业跨站点互联的重要支撑。
