大二层组网技术有哪些？

传统STP技术的应用分析。

STP是IEEE802.1D中定义的应用于以太网交换机的标准。该标准为交换机定义了一组规则，用于探测链路层拓扑，并控制交换机的链路层转发行为。如果STP在网络中发现环路，它会在环路中选择合适的位置堵塞链路上的端口——防止端口转发或接收以太网帧，从而消除二层网络中可能出现的广播风暴。

但在实际部署中，为了保证网络的高可用性，无论是数据中心网络还是园区网络，通常都会使用带环路的物理拓扑，STP会阻塞部分端口的转发。对于堵塞的端口，只有在转发状态下的端口和链路出现故障时，STP才能添加到二层数据帧的转发树中。

STP的这种机制导致了二层链路利用率的不足，尤其是当网络设备具有全连接拓扑关系时。当采用全网STP二层设计时，STP会堵塞大部分链路，将连接到聚会间的带宽降低到1/4，将聚会到核心间的带宽降低到1/8。这种缺陷导致交换机越接近树根，端口拥塞越严重，带宽资源浪费越严重。

可见STP可以很好的支持传统的小规模二层网络，但是在一些大规模部署虚拟应用的数据中心(或者数据中心之间)中，会出现大规模的二层网络，STP在这样的网络中的应用存在严重的不足。主要表现为以下问题:

(1)低效路径。

N-1流量绕行。

路由网络只需要N/2跳跃甚至更短。

(2)带宽利用率低。

阻断环路，中断环路。

大量带宽闲置。

流量容易拥塞。

(3)可靠性低。

二级故障切换。

消耗大量设备。

(4)维护困难。

链路导致拓扑复杂。

容易引发广播风暴。

配置和管理难度随着规模的增加而急剧增加。

由于STP存在上述不足，难以胜任大规模二层网络的管理和控制。

IRF技术应用分析

H3C-IRF(Intelligent-Resilient-Framework)是N:1网络虚拟化技术。IRF可以将多个网络设备(成员设备)虚拟化为一个网络设备(虚拟设备)，并将其作为单个设备进行管理和使用。

IRF虚拟化技术不仅将多个物理设备简化为逻辑设备，还将网络各层之间的多个链接连接成为两个逻辑设备之间的直接连接。因此，多个物理链路可以跨设备聚合，从而变成逻辑链路，增加带宽，避免多个物理链路造成的环路问题。如图3所示，接入、聚合和核心交换机两两虚拟化，层与层之间通过跨设备链路捆绑互联。整个网络的物理拓扑没有变化，但逻辑拓扑变成了树形结构，以太帧延伸拓扑树转发，没有二层环路，带宽利用率最高。

简而言之，利用IRF构建二层网络的好处包括：

1. 简化组网拓扑结构和管理。

2. 减少设备数量和管理工作量。

3. 多台设备合并后能有效提高性能。

4. 多台设备可实现无缝切换，有效提高网络HA性能。

当前，IRF技术实现了框式交换机最多堆叠4台，即利用IRF构建二层网络时，汇聚交换机最多可达4台。举例来说，汇聚层部署16个业务槽的框式交换机(4个上行，12个下行)，配置行业内最先进的48个端口线速万兆单板。考虑到保证上下1:4的收敛比，汇聚交换机下行万兆端口数量为48*12=576。接入式交换机部署了4万兆上行，48千兆下行的盒式交换机。四个IRF后的汇聚交换机可以在二层无堵塞的前提下接入13824个双网卡千兆服务器，可以满足国内大多数客户的二层组网需求。

少数客户希望他们的服务器资源池能够有效地扩展到2万台甚至更大。因此，需要其他技术来提供更大的网络容量。

TRILL技术的应用分析。

采用TRILL技术构建的数据中心大二层网络如图4所示，分为核心层(相当于传统数据中心汇聚层)和接入层。接入层是TRILL网络与传统以太网的边界；核心层RBridge不提供主机接入，只负责TRILL帧的高速转发。每个接入层RBridge通过多个高速端口连接到多个核心层RBridge。

准确地说，TRILL最多可以支持16个核心层的RBridge。这就对接入层交换机提出了更高的要求:支持16个端口万兆上行，160千兆下行。目前主流千兆交换机上行4万兆，下行48千兆。最大密度可支持10万兆上行，96千兆下行。如果与之前的IRF组网采用相同的聚合(TRILL核心)设备和收敛比，TRILL目前最多可以支持10个核心组网，其最大能力可以无堵塞接入27648个双网卡千兆服务器。可以直观的看到，随着聚合交换机数量的增加，二层网络服务器的接入规模直线上升。

这是目前TRILL相对于IRF最明显的优势。虽然TRILL成功扩展了虚拟机资源池的规模，但目前大型二层网络缺乏运维经验，这意味着运维成本将大大增加，同时给业务系统带来巨大风险。同时，TRILL技术在芯片实现上存在客观缺陷:核心层不能支持三层终结，也就是说TRILL的核心层不能作为网关设备。网关必须在核心层增加一层设备(如图5所示)。这导致网络结构复杂，管理难度增加，网络建设和运维成本增加。

分析SPB技术的应用。

SPB的组网方案与TRILL基本相同。同样，最多可以扩展16台汇聚交换机，增加二层网络接入规模；对接入交换机的接入密度也提出了更高的要求；还存在网关和SPB核心必须分离的芯片缺陷，导致网络层次、管理和运维成本增加。与TRILL相比，SPB最大的优势是可以方便地支持VLAN扩展功能，吸引了许多需要支持多租户业务的运营商和需要大规模运营的企业的关注。

EVI技术应用分析。

由于大型二层网络缺乏成功的运维经验，最合理的虚拟化网络应该是L3-L2网络模型。如上所述，由于EVI特性可以通过汇聚层和核心层之间的IP网络实现二层互通，所以在通过EVI扩展多个二层域时，不需要更改布线或设备，只需要在汇聚设备上启用EVI特性即可。这样可以顺利扩展二层网络的规模。

目前，L3路由-L2-IRF-EVI是最适合云计算虚拟化数据中心网络的模型。其主要优点包括:

1. 技术成熟，结构稳定。

2. 运维经验丰富，维护方便。

3. 平滑的扩展能力可以支持大型二层网络。

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