讲述数据中心网络技术的简史

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讲述数据中心网络技术的简史 数据中心的网络实际上是一个局域网，有两个主要的数据和存储块:存储网络主要是光纤通道技术。现在有了IP存储区域网和基于以太网IP转发的存储。总的来说，存储网络技术的发展并不快，模式也不多，所以到目前为止很少有人讨论它。 该网络实际上是一个局域网，有两个主要的数据和存储块:存储网络主要是光纤通道技术，现在有了一个IP SAN。基于以太网IP转发的存储，总体来说，存储网络的技术发展并不快，模式也不多，所以到目前为止很少有人讨论。数据是数据中心网络中较大的一块，主要是以太网协议。打开RFC后，不难发现以太网协议和功能太多了。这些协议的发展实际上是网络技术的历史。每个协议都在不断改进，在实践中应用，并不断修复。当然，也有一些协议是不适用的，并被提前放弃了。很少有人更新和完善它。在这里，我们不想重复网络技术发展的历史。随便搜索一下网络，就会看到一大堆介绍文章，这将有助于你对网络技术70年的历史有一个清晰的了解。在这里，我们应该根据多年来网络技术的变化，总结网络技术发展的本质，看到网络技术发展的本质。

数据中心网络基本上只涉及两三层转发。一些四至七层应用程序主要用于安全和负载平衡。网络层很少。现在还有4到7层网络设备，它们肯定是非主流的，应用规模非常小。经过这么多年的发展，数据中心网络实际上使用了两三层网络技术。

第2层基于MAC地址转发，VLAN是广播域，第3层基于IP地址转发和跨VLAN转发。第2层和第3层都有一些经典的网络协议，如STP、VRRP、OSPF等。这些技术已经使用了50年。在此期间，除了端口带宽的提高，软件技术几乎没有变化。然而，近年来，数据中心网络建设的规模越来越大，对网络的要求也越来越高。当网络规模相对较小时，这些传统技术仍然可以使用。随着规模的不断扩大，网络性能越来越差，尤其是二层环网协议STP。当环路数量超过10个或更多时，一旦拓扑发生变化，计算和交换的速度将达到几秒甚至几分钟的数量级，这对于数据中心来说是不可容忍的。根据新的数据中心标准，如果要达到3级和4级(美国发布的数据中心1级和4级)的标准，全年不会有中断，可靠性将达到4个9和5个9，STP计算的收敛速度根本无法满足，STP造成了网络带宽的极大浪费。

由于第2层很容易造成环路，并且由于端口阻塞也会造成带宽浪费，因此网络应该转换为三层网络，所有三层都从服务器转发到出口路由器。这自然避免了第2层环路的问题，并且所有端口都可以转发流量而不会浪费带宽。目前，这种三层网络架构在许多互联网数据中心仍然非常流行。

当然，转发整个数据中心网络的所有三层会造成IP地址的浪费。将使用许多网段。私有地址对内部网络有好处。公共网络地址对外部网络有好处。要知道IPv4地址有多贵，不可能将大的IP地址划分开来。这对小型网络来说并不坏。大型数据中心网络根本不起作用，仍然需要两层。因此，出现了一种基于三层转发的伪双层技术。典型的代表是TRILL技术，它透明地将许多链接组织在一起，使上层应用程序觉得这只是一个链接。T

RILL本质上是一种2.5层技术。它使用最短路径和多路径等三层路由技术将多条链路组织成一个2层网络，支持VLAN、自配置和多播等2层功能。TRILL不仅具有以太网易于配置的特点，而且具有三层路由的技术优势。尽管TRILL解决了两层协议的多径问题，但它破坏了三层协议的多径。

同时，它也增加了应用的复杂性。TRILL需要处理三层协议、多播、FCoE、拥塞管理等，这将降低数据中心架构的整体经济性。因此，TRILL的出现在市场上并不流行，一直处于不冷不热的状态。它偶尔用于数据中心，但还没有成为主流。包括SPB、Qfabric、法布里帕斯等。都是假冒的第二层技术，也没能成为主流。

虚拟网络的概念很快就出现了，它是在物理三层网络的基础上建立一个虚拟网络。这个虚拟网络可以是两层或三层。它建立在物理网络的基础上，但不限于物理网络。典型的技术是VXLAN技术，它本质上是一种封装技术。转发报头被添加到原始消息中。除了VXLAN，还有nvgre。

和STT(状态集传输隧道协议)都是虚拟网络技术。VXLAN只需要物理网络部分就能传输。VXLAN可以根据业务需要实现流量转发。它可以将整个数据中心网络虚拟化为基于三层物理网络转发的两层VXLAN网络，也可以虚拟化为基于两层物理转发的三层VXLAN网络。这项技术特别适用于网络改造。传统网络肯定是两层和三层物理转发。VXLAN在不改变物理网络结构和配置的情况下设计了另一套虚拟网络，这是数据中心网络的一次革命。

然而，这还没有结束。人们对虚拟网络不满意，想加强对网络的控制，于是SDN出现了。控制器向整个网络发送一个转发流程表来指导数据转发，并将网络设备的转发和控制与集中控制分开。这一概念比VXLAN技术更先进，可以补充VXLAN技术。SDN技术彻底改变了网络。

SDN不是特定的技术，不是特定的协议，而是一种思想和框架。OpenFlow协议是SDN技术的支持。控制器控制所有网络设备通过OpenFlow协议转发。不仅在网络上，SDN技术迅速渗透到存储、安全甚至整个数据中心，称为软件定义的数据中心。如今，SDN技术仍在不断改进，越来越多的数据中心开始尝试这项技术。它极大地提高了网络运行和维护的效率，实现了服务的快速部署，并实现了故障的快速隔离或修复。

近年来，随着数据中心业务量的不断增长，对网络技术改革的呼声越来越高，出现了许多新技术。我相信SDN还远远没有结束，将来肯定会有更先进、更完善的网络技术。让我们拭目以待。

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