网络虚拟化（Networking Virtualization）是在一个underlay网络上划分出多个overlay网络。原本只支持一套网络的设备，通过网络虚拟化，现在可以用来支持多套网络。如果我们把网络中的所有节点看成一个分布式系统，那么underlay网络为这个分布式系统的各个节点提供了网络连接。而各种各样的网络虚拟化协议，则为这个分布式系统的各个节点提供了通信所使用的协议。比如说，在一个云环境里面，所有的服务器共同组成了一个部署虚机的分布式系统。underlay网络连接这个分布式系统的各个节点（各个服务器），而网络虚拟化协议用来封装各个节点之间传递的数据（虚机之间的网络数据）。网络虚拟化本身不是一个新的技术，从其诞生之日起，各种各样的协议被提出。其中较早的是通用路由封装 (GRE)，它是从物理拓扑中抽象出路由网络的一种方便的方法。虽然 GRE 是一个很好的工具，但它缺少两个主要特征，阻碍了它的多功能性:
提供二层网关的能力，因为 GRE 只能封装 IP 流量。封装其他协议(如MPLS)是后来添加的，GRE 本身的属性不包括桥接能力。
由于 GRE 的可扩展性有限，随着新用例的开发，网络行业变得更具创造性。一种方法是使用以太网 over MPLS over GRE (EoMPLSoGRE) 来实现第 2 层网关用例。思科将其称为Overlay Tunnel Virtualization (OTV)，其他供应商将其称为下一代 GRE 或 NVGRE。虽然OTV是成功的，但NVGRE的采用有限，主要是因为它在网络虚拟化方面出现较晚，同时下一代协议虚拟可扩展 LAN (VXLAN) 已经取得了进展。网络虚拟化隧道协议 VXLAN 是目前网络虚拟化Overlay的事实标准。基于IP，VXLAN也有一个UDP头，因此属于基于IP/UDP的封装或隧道协议。这个家族的其他成员包括 OTV、LISP、GPE、GUE 和 GENEVE 等。重要性在于 Internet 工程任务组 (IETF) 网络虚拟化覆盖 (NVO3) 工作组中的相似性及其密切关系/起源。
