虚拟化对于计算的抽象，大家可能相对熟悉，也许都有在单机使用诸如Virtual PC或者Virtual Box的经验。使用的这些虚拟化软件的第一印象就是我们的CPU可以同时运行多套不同的操作系统，并且其上应用程序并行不悖。计算的抽象使得同一套硬件设备上的操作系统之间得以相互隔离，犹如一个身体拥有两个甚至更多灵魂，这是什么鬼？那么接下来很自然的一件事就是，这些灵魂之间该如何沟通呢？依然只有一个身体，如何相互握手和交流，如何对外联系和提供服务。因而对于虚拟化而言，最重要的基础设施除了存储外，再就是网络，即需要实现网络的虚拟化。这里我们粗略描述Windows Server 2012 R2和System Center Virtual Machine Manager 2012 R2（以下简称SCVMM）实现网络的虚拟化的基本原理，有需要详细了解的可以看微软的电子书Microsoft System Center: Network Virtualization and Cloud Computing。
一、什么是网络虚拟化
现在有一种流行的说法叫做软件定义网络，网络中有不同的解释，我自己简单理解为是更多通过软件编程来实现对网络的集中管理。比如之前在交换机上的VLAN功能，需要在每台交换机进行配置，不同厂商就有不同的配置方式，配置复杂且管理成本高昂，那么通过一个开放、统一和标准的软件平台对网络硬件进行控制，那将极大改善这一状况。当然由于商业竞争的因素，让各个厂商拥有开放包容的心，不是件容易的事，因而软件定义网络还有很长的路要走。那么回到网络虚拟化，即可以认为是一种在特殊情形下的软件定义网络，即在一个或者多个数据中心里实现软件定义网络的美好图景。除了通过统一软件平台来管理网络外，网络虚拟化也有自己特殊的应用目的和需求。
1、需要实现每个虚拟机都可以像单个物理机一样的网络功能。同一台物理机上的不同虚拟机之间，不同物理机上的虚拟机之间，虚拟机与物理机之间，虚拟机与外部网络能够屏蔽底层的硬件差异，在虚拟化网络上互联互通。
2、需要实现物理网络的更高效的利用。在一个物理网络上（通物理机上同一个物理网卡）承载更多的相互隔离且负载均衡的网络（这点类似VLAN）。数据中心往往需要配置多种相互隔离的网络以承载各类应用，例如域网络、集群心跳网络、集群管理网络、虚拟机迁移网络和外部网络等等，如果在硬件上通过VLAN或者直接增加硬件的方式实现，那将是一件费时费力费钱的工作。
3、需要实现网络的高可用性。物理设备，包括网线、网卡和交换机等都有损坏的可能，需要有一种方案降低他们损坏后对网络造成的影响。
4、需要保障虚拟化平台上高可用的虚拟机的动态迁移。当物理网络或者物理主机损坏而掉线后，其上具有高可用性的虚拟机将执行迁移操作，在另一台物理主机上重新上线，甚至让外界无法感知其迁移的过程，这要求虚拟化网络能够保证虚拟机上的所有网络配置在另一台物理主机上是依然有效的。
以上每一项都不是件容易的事，那么我们接下来看看SCVMM如何在统一软件管理平台上实现这所有目的和需求。
二、Windows 2012 R2中的网络虚拟化
实现网络虚拟化的本质是对物理网络的抽象，也就是在物理网络上构建虚拟网络以适应不同的应用场景。这里的核心技术是IP数据包的包装协议。各家的虚拟化平台采用的IP包装协议并不同，例如主要有：Virtual eXtensible Local Area Network (VXLAN)，Stateless Transport Tunneling Protocol for Network Virtualization (STT)和Generic Routing Encapsulation (GRE)。 SCVMM采用特殊的GRE协议，称为Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation (NVGRE)。这些协议的主要目的就是对原始IP数据包进行封装，以实现网络数据传输的隔离。
SCVMM可以通过几个层次对物理网络进行重新定义，这里我们考虑如下场景：两台物理主机通过两个独立的物理网络相连，这在数据中心中应该是最为常见的状况。
下面我们来看看物理主机的网络在下面各个层面的配置：
1、建立网卡组（NIC Team）
将物理主机上2个及以上物理网卡合并为网卡组，可以在这些物理网卡之间形成冗余和实现负载均衡。如下图所示，在物理主机的操作系统层面，合并的网卡组表现为一张网卡，相互连接为一个网络。网卡组的功能其实由Windows 2012 R2提供的，SCVMM可以充分调用Windows 2012 R2、Hyper-V和Failover Cluster的所有资源和功能。