雲業務對網路的挑戰

現代科技的成果使得人類的器官在空間上得到了極大地延伸，如果說電話是人類聲覺的延伸、電視是人類視覺的延伸、資料中心是人類大腦的延伸，那麼網路則是各種延伸物之間、以及延伸物與主體之間相互交換資訊、傳達指令的神經系統。 正常的神經系統是一個健康人類的基本標誌之一，同樣，大頻寬、低時延、高可靠的網路系統也是使得人類各種器官得以有效地延伸、進入雲時代的基本保證。

雲業務對網路的挑戰

隨著資訊業務進入雲時代，越來越多的使用者通過各種不同類型的業務設備進入到網路之中，各種業務設備之間、眾多使用者之間所交換的資訊量在飛速地增長，各種接入設備的類型和數量、物理標識等也在快速地增長，如何將這些數量巨大的、 不同類型的資訊在各種類型的服務設備之間進行快速和準確地傳遞成為了網路的巨大挑戰。

傳統網路架構中的疊加式服務業務處理方法

作為直接提供服務業務的終端設備，設計人員根據其業務特性，制定和使用了相應的物理介面和通訊協定。 例如GE/10GE、FC、IB等多種物理介面和Ethernet、IPv4、IPv6、FCoE、IBoE等通訊協定，每種協定都有自己特定的資料格式，以及相應的控制報文。 在傳統網路架構中，為了將各種不同服務業務的終端設備連接起來，網路中的各種設備也被迫需要從硬體和軟體上同時支援這些介面和協定。 網路設備的資料層面上必須對每個接收到的資料進行類型識別，並根據結果找到其相對應的轉發規則並進行轉發。 在設備的控制層面上，需對每一類業務的協定進行單獨的處理，以協調和控制資料層面上的轉發行為。 這樣，在一個物理網路中形成了疊加的多個業務邏輯網路。 其結果是，隨著服務業務類型數量的增加，業務邏輯網也變得越來越多，軟硬體同時變得越來越複雜，導致網路的轉發效率下降，新業務的開發時間增長。 在資料中心，不光要支援各租戶的業務邏輯網，而且單個租戶內還可能還存在著多個獨立部門各自的業務邏輯網，致使一個資料中心的物理網路需要支援大量的業務邏輯網路，使得傳統的疊加式服務難以重負。

資料中心中網路架構的新思想

對於一個擁有大量節點的實際物理網路，如何能夠支援大量的業務邏輯網路，且每個業務邏輯網路都可能擁有自己的位址編碼體系和傳遞規則？ 生活中很多的例子已經告訴了我們所需要的答案。

現行郵政系統中廣泛採用了郵遞區號和規範的郵件封裝。 郵遞區號是郵政體系內的位址編碼系統，是郵政體系內每個業務服務點的位址。 每個郵件上的郵遞區號，標明瞭目標業務服務點的位址。 對郵政系統中的分揀和傳遞環節而言，只需簡單地識別目標郵遞區號即可。 所以，郵遞區號是對使用者實際物理位址的封裝，實現了使用者位址與傳遞位址之間的解耦，解決了使用者物理位址數量快速增長的問題。 同時對不規範的郵遞物品進行了標準化的封裝，也為郵件傳送過程中使用機器來實現自動高速分揀成為可能。

貨物運輸系統中，規範的集裝箱尺寸、規範的目標位址，都極大地簡化了運輸過程中的中間環節，提高了工作效率。

與郵政和貨物運輸系統的作用一樣，網路的作用就是將使用者的資訊從源位址傳遞到目標位址。 資訊的位址體系和資訊的格式會因業務的不同而不同，但網路的資訊傳遞功能不會改變。 一個高效的網路資訊傳遞體系，不會、也不應受到被傳遞資訊位址體系和格式的影響。 網路資訊傳遞體系僅在其邊緣業務節點對被傳遞的資訊做正常化的處理，而體系內部的傳遞過程不受被傳遞資訊內容的影響。

從網路的整體架構上看，網路資訊傳遞體系內部就像是一座四通八達的橋樑，將網路的各邊緣業務節點連接起來。 邊緣業務的源節點只需按各種業務的要求，加裝目標邊緣業務節點的位址，送上橋樑上運行的交通工具即可。 而橋樑上只需運行一種類型的高效運輸交通工具，裝載標準的集裝箱。

橋接網路將業務功能與轉發功能進行了分離，不僅解決了快速增長的使用者位址對網路路由的影響，也極大地簡化了網路中間節點之間的轉發過程，提高了網路的效率。

橋接切換式網路架構的基本工作原理

網路邊緣的業務接入節點對來自于使用者的不同類型資料包進行統一的封裝，並加裝目標和源業務節點資訊，然後送至橋接網路內部的節點；

橋接網路內部節點之間依據目標業務節點的位址直接進行轉發，將轉發過程中使用的位址與數量巨大的實際使用者位址進行解耦；

邊緣目標業務節點則對接收到的具有統一資料格式的使用者資料包進行解封裝，然後將原始資料包文送至目標使用者。

與傳統的疊加式服務業務的方法相比較，橋接切換式網路架構以路由式通訊協定計算結果作為切換式網路內部資料轉發的依據，網路邊緣的業務節點位址作為資料轉發的位址，資料的轉發位址與使用者的實際位址解耦，消除了使用者位址變化對網路內部轉發的影響。 同時，橋接節點之間資料的傳輸只使用一種標準格式，有利於資料高速、有效地傳輸，實現DCB等無損乙太網的協定和功能，有助於網路的簡化管理。

從服務業務的角度看，橋接網路提供了點對點、點對多點和多點對多點的連接業務，整個網路如同一台交換器/路由器/FC交換/IB交換器？ ，網路邊緣的業務節點埠如同該交換器的使用者埠。 對所有的資料，只需配置上正確的出埠位址，該資料就可以通過橋接網路送達，而無需關心在網路內部是如何具體實現的。

橋接網路所使用技術的選擇

資料中心網路中已經存在有多種網路業務與資料轉發相分離的解決方案和相應的協定，例如GRE、NvGRE、VPLS、VxLAN、MACinIP等為代表的IT方案，以及TRILL，SPB等為代表的CT方案。 對資料中心網路而言，除了網路的基本要求外，希望所選擇的技術和標準能夠：

簡單、方便、動態地支援點對點、點對多點、多點對多點的連接業務；

支援端到端的最短路徑；

盡可能多的邏輯網路和組播、廣播組，以便於支援眾多業務邏輯網路的需求；

相容現有多種協定的資料格式，方便地實現業務的無縫互通；

不僅能直接提供CT的解決方案，還需能有效地支援各種IT解決方案。

通常情況下，網路中的資料層決定了網路在這種協定下能夠完成什麼樣的工作，而控制層則使得這種工作能夠自動、有效地去完成。 選用合適的標準協定，資料層起著決定性的作用。

從目前資料中心中所使用協定的資料層上看，IT方案都是以現有二/三層網路（例如乙太+IP網路）為基礎的，例如：GRE、NvGRE、VPLS、VxLAN等等，其解決方案也都是為解決現有網路的缺陷和不足、為某一特定問題而設計的。 而現有二/三層網路的本質問題並沒有得到有效地解決，網路潛在的資源也未能得到充分地利用。

而以TRILL、SPB為代表的CT方案，則試圖從本質上解決二層網路的基本問題。 由於在具體實施時，CT方案需要對網路設備進行更新，這與快速發展的資料中心市場需求有著很大的差距。 所以CT方案在解決二層網路基本問題的同時，必須考慮三層網路的問題，以及如何有效地支援現有的IT方案，並能與之協同工作。

從CT設備供應商的角度出發，二/三層網路的基本問題不僅存在於資料中心網路中，還廣泛存在於企業園區網、運營商的局域網、無線接入網等各個網路系統之中，從根本上解決二/三層網路的基本問題具有重大的意義。

橋接架構構築「彈性雲網路」

傳統的網路架構，邊緣和核心都具有相似的功能；這種網路架構，如果網路承載的雲業務，伺服器和存儲頻繁變化的時候，需要對網路整網升級，以便支援新特性，將導致網路維護複雜度較高；另外，在設備上堆疊眾多複雜的業務後， 網路的性能也會受較大影響。

借鑒Internet架構的成功經驗，華為提出「彈性雲網路」的理念，採用先進的橋接交換架構，把複雜的功能部署在網路邊緣，保持核心網路的簡潔；並且，增加業務控制層，把容易變化的業務部分，從網路設備上剝離出去。

「彈性雲網路」兼顧了網路的高性能和複雜多變的業務處理，在雲計算帶來各種新增業務時，整網的設備不需改動，只需要升級業務控制層面，即可部署新的資料中心業務，網路架構長期穩定。 比如：只需要更新IPv6控制平面就能平滑遷移到IPv6，確保核心層的穩定性；只需升級FC網路控制平面就能做到FCoE協定的升級，從FC-BB-5到FC-BB-6，無需改變網路核心層。

未來新技術對橋接網路的影響

網路交換正在由光傳輸、電交換向著光傳輸、光交換的方向發展。 由於技術的限制，在一個不太短的時間內，對光信號中的光資料直接進行修改在技術上還難以實現，因而在光交換器中對光信號的直接轉發（即端到端的路由）還是最為簡單和實用的技術方案， 而橋接網路架構中的端到端轉發機制也能很好地適應這種未來技術的發展需要。

(責任編輯：蒙遺善)