乙太網路技術發展雜感

乙太網路技術一直以來都是被動學習的，現如今，需要它主動一些了。所謂被動，取決於一系列的經驗值，比如STP階段停留時間為15秒，因為按照乙太網路的規模以及發送速率，30秒內所有的交換器得到的資訊會處於一個比較一致的狀態，如果按照主動的原則，不必等那麼久，問一下不就可以了嗎？
傳統的乙太網路發展經曆了幾個階段：
1.CSMA/CD匯流排型半雙工階段：匯流排型拓撲。
2.HUB半雙工階段：此時拓撲變了，變成了星型拓撲。
3.學習型Switch階段：依然是星型拓撲，由於承載的業務的重要性增加，為了提供冗餘，此時的拓撲應該是一個環網狀的混合型拓撲。
4.邏輯樹狀結構型階段：由於乙太網路實際上是一個廣播網路，在提供冗餘的乙太網路環境中，為了避免廣播風暴，最終我們需要的是一個邏輯上是樹型的拓撲，STP/RSTP/。。。
然而這些早已不再適合如今的環境，STP收斂慢，RSTP部分地解決了這個問題，然而在很多情況下會回退到STP的演算法，究其本質原因，就是乙太網路一直都沒有很好的“路由”功能，一直都是被動地收斂，很少有主動的行為，雖然RSTP加入了主動協商的特性進而使某些情況下收斂時間縮短為1秒以內，然而這並不徹底。Switch的學習機制也一樣，有些時候還是會回退到廣播，因此乙太網路的交換器學習機制也好，RSTP也罷，充其量只是一種傳統乙太網路的最佳化，並沒有質的飛躍。

        乙太網路一直都在取勝，取代了很多區域網路技術，甚至扼殺了處於繈褓中的技術，然而有時候它真的有些固步自封了，這也是事實。試看如今的廣域網路技術，基本都解決了鏈路層的路由問題，如果鏈路層技術本身沒有路由機制，那麼就封裝一個x.5層，ATM交換器很好地實現了鏈路層路由，通過建立虛通道來為上層的資料構建一條轉寄鏈路，甚至三層技術也來湊熱鬧，眾所周知，IP轉寄是很慢的（暫不考慮Cisco CEF技術），於是2.5層的MPLS就實現了，事先通過標籤分發協議在MPLS交換器內部構建一個標籤映射表，然後通過將IP資料報封裝到MPLS頭中實現基於標籤而不是基於慢速路由尋找的快速轉寄。
        關於這些，乙太網路沒有看見，也許是看見了而不值得實現，畢竟如今的乙太網路已經工作的足夠好，想當初它就是通過高性價比取勝的，否則雙絞線也不會取代諸多特性遠遠更好的線纜。是時候改變這一切了，因為如今的乙太網路已經不僅僅服務於一片辦公地區了，而是出於雲的端點，承載著大量的資訊和應用，也許是一個叢集的一部分，也許是一個物聯網的控制核心...STP等技術的劣勢顯現出來，必須設計一種主動的鏈路層路由協議，使最優路徑的選擇和提供物理冗餘並行不悖。根據分層協議的設計原則，這種路由技術應該不依賴於任何的上層技術，然而為了相容標準的802.3乙太網路確實需要提供一種新的1.5層的封裝，注意，我們如今不是要設計一個新的鏈路層，而是設計一種技術，可以使乙太網路實現快速收斂，主動路由計算以及最優路徑轉寄以太幀。基於以上，因此像VPN，GRE，MPLS等成熟的技術均不能成為候選技術，事實上，Cisco的FabricPath就是在這等背景下被開發出來的。最終，乙太網路完成了它的最後一擊，使之完美的適用於雲環境了，於是乙太網路進入了它的新的階段：
5.依靠最優路由快速轉寄的階段：技術實現上，FabricPath只是一個例子，還有很多類似的技術事先，FabricPath使用IS-IS路由協議進行最佳路由的計算，有了最佳路由，也就不需要block連接埠了，連接埠全部forward，走不走那個連接埠由路由計算結果決定！
        到此，我們知道了STP技術不完美的本質，它必然需要block掉某些連接埠來物理地切斷某些路徑，正是因為乙太網路的廣播，而乙太網路本身就是全廣播的，學習型交換器的出現抑制了大部分的廣播，然而當這種學習機制達到它的極限（比如MAC表中沒找到映射）時，幀還是被廣播，另外乙太網路有一個全1的廣播MAC地址，這種幀是無論如何都要廣播的，不參與學習過程。這種愚蠢且強硬容不得半點鐘商量的廣播行為使得STP必須強硬地block掉連接埠。解決了鏈路層路由問題，下一步就是解決廣播問題了，TTL機制是一個不錯的選擇，也是FabricPath的選擇，另外一種可選的方案我們可以借鑒RIP防環的做法，鑒於乙太網路的規模有一個可預期的最大值，因此可以採用毒性逆轉原則，或者是帶有逾時時延的水平分割都可以，另外觸發更新機制也是一個選擇，這有點類似於RSTP的主動報告/應答機制。總之，技術手段是可以融合使用的，然而解決問題的原則卻是唯一的。