大二层网络演绎

它，大不起来！

（3）如何实现真正意义上的大二层网络？

这一篇的内容会略长一些，各位读者做好心理准备。

如上一篇介绍的那样，传统的二层技术无法实现真正意义上的大二层网络。所以就要另外动脑筋来想办法。

幸好这个世界上聪明的脑袋是很多的，这些技术大牛们各显神通，在最近十来年的时间之间，提出了很多大二层网络的解决方案。归纳总结一下，大概有这么几个流派：

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釜底抽薪派 移花接木派 瞒天过海派

1 釜底抽薪派 1.1 思想

釜底抽薪派解决大二层网络困境，还是从二层网络的核心问题着手。既然二层网络的核心问题是环路问题，那么解决了环路问题，就一劳永逸了。抽了“环路”的“薪”，那么因环路导致广播风暴的“火”也就烧不起来了。也就意味着，二层网络想做多大就可以做多大。

当然，要有效解决大二层环境中的环路问题，传统的xSTP技术行不通了（具体原因前一篇中已经分析过了）。幸好现在我们有了新的武器，那就是网络设备虚拟化技术。

所谓网络设备虚拟化技术，就是将相互冗余的两台或多台物理网络设备组合在一起，虚拟化成一台逻辑网络设备，在整个网络中只呈现为一个节点。

（这里的网络虚拟化技术特指多虚一的技术，另外也有一虚多的技术，比如华为的VS（Virtual System）技术，可以把一台网络设备虚拟成多台网络设备使用，这种虚拟化技术就有点和服务器的虚拟化比较相似，但是我们本文中不涉及这种虚拟化）

网络设备虚拟化再配合链路聚合技术，就可以把原来的多节点、多链路的结构变成逻辑上单节点、单链路的结构，环路问题也就无疾而终了。（上一篇中已经说明了，单节点、单链路的树型结构网络是没有环路问题的）

而且虚拟化技术和链路聚合技术都具备冗余备份功能，单台物理设备或者链路故障时，可以自动切换到其他物理设备和链路来进行数据转发，保证网络的可靠性。

以网络设备虚拟化+链路聚合技术构建的二层网络天然没有环路，其规模仅受限于虚拟网络设备所能支持的接入能力，只要虚拟网络设备允许，二层网络就可以想做多大就做多大。

1.2 技术

网络设备虚拟化的主要技术大致可以分为三类：框式设备的堆叠技术、盒式设备的堆叠技术、框盒/盒盒之间的混堆技术。有华为的CSS、iStack、SVF，CISCO的VSS、FEX，H3C的IRF等。具体的技术本文就不赘述了，后续会有相关文章详细介绍。 1.3 番外

但是网络设备虚拟化方案也有一定的缺点：

1）这些协议都是厂家私有的，因此只能使用同一厂家的设备来组网。

2）受限于堆叠系统本身的规模限制，目前最大规模的堆叠/集群大概可以支持接入1~2万主机，对于超大型的数据中心来说，有时候就显得力不从心了。但是对于一般的数据中心来说，还是显得游刃有余的。 2 移花接木派

移花接木派要解决的也是二层网络的环路问题，但是着眼点不是杜绝或者阻塞环路，而是在有物理环路的情况下，怎样避免逻辑转发路径的环路问题。

这一派的大牛们从三层网络的机制中找到了灵感。 2.1 思想

我们都知道，二层以太网的帧交换不能有环路，冗余链路必须阻塞掉。但是三层转发网络也是有环路的，为啥就没有这些问题呢？而且三层网络还可以利用冗余链路做ECMP。它们的区别在哪里？

其实原因很简单，因为三层网络比二层网络“聪明”！二层网络的设备说不好听一点，都是“近视眼”，只看到和自己相连的链路，不知道整个网络的拓扑结构，转发的时候只能通过大喊大叫来寻找目标（向除入端口之外的其他端口广播），这种喊话的声音来回传递就形成了广播风暴。

而三层网络就聪明智能得多了。三层网络是依靠路由协议来计算转发路径的。通过路由协议，各台路由设备就可以收集、扩散和更新彼此的路由信息，进而每一台设备可以知道全部或者局部网络的拓扑信息，所以在数据转发的时候，可以保证从某个主机发出的报文只会向着目标主机一路前进，而不会再返回前续节点而造成路径循环。