以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展綜述

伍均璽

（河北省財(cái)政廳信息中心，河北　石家莊　050051）

以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展綜述

伍均璽

（河北省財(cái)政廳信息中心，河北石家莊050051）

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)的“以太化”已經(jīng)覆蓋到整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)，從PON、WLAN和PPPOE到數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算，幾乎所有得到廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都與以太網(wǎng)有關(guān)。文章對(duì)以太網(wǎng)的發(fā)展歷史和趨勢(shì)進(jìn)行了綜述，對(duì)重點(diǎn)技術(shù)和新技術(shù)進(jìn)行了詳述，以太網(wǎng)與IP技術(shù)的相輔相成、相互依存和相互促進(jìn)，引領(lǐng)了網(wǎng)絡(luò)“IP化”和“以太化”發(fā)展大趨勢(shì)［1］。

以太網(wǎng) VLAN 生成樹(shù) 鏈路聚合 VXLAN SDN Overlay

1　引言

以太網(wǎng)位于OSI七層模型中的第二層——數(shù)據(jù)鏈路層，其最初是總線型，同軸電纜，半雙工，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為10Base-5 （IEEE 802.3 1983年），10Base-2（IEEE 802.3a 1985年）。以太網(wǎng)基本特征是采用載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)CSMA/CD的共享訪問(wèn)機(jī)制，位于同一條總線上的多個(gè)工作站，時(shí)刻監(jiān)聽(tīng)總線是否空閑，只要檢測(cè)到總線上有數(shù)據(jù)傳輸，則必須等待傳輸結(jié)束后才能發(fā)送自己的數(shù)據(jù)，沖突檢測(cè)機(jī)制保障了同一時(shí)刻只能有一個(gè)工作站發(fā)送數(shù)據(jù)。

以太網(wǎng)最重要的特點(diǎn)是沖突和廣播，總線型網(wǎng)絡(luò)所有入網(wǎng)用戶一起共享帶寬，傳輸效率低下，而且總線型網(wǎng)絡(luò)其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，整網(wǎng)通訊都會(huì)中斷。為了解決網(wǎng)絡(luò)容易發(fā)生故障和運(yùn)維的問(wèn)題，人們推出了基于UTP雙絞線、半雙工的10Base-T（IEEE 802.3i 1990年），出現(xiàn)了集線器（HUB），將二層網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)從總線型轉(zhuǎn)化成星形連接。這時(shí)一個(gè)單一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，不會(huì)影響到其他在網(wǎng)用戶，可靠性和易維護(hù)性得到一定的增強(qiáng)。

由于傳統(tǒng)以太網(wǎng)是所有用戶共享全部帶寬，處于同一個(gè)沖突域，很快基于網(wǎng)橋的技術(shù)二層交換機(jī)出現(xiàn)了。交換式以太網(wǎng)成功解決了共享帶寬的問(wèn)題，交換機(jī)上2個(gè)用戶之間是獨(dú)享帶寬的，將沖突域限定在很小的范圍內(nèi)。100Base-TX（IEEE 802.3u 1995年），普及了全雙工工作方式，提升了傳輸效率，1000Base-LX（IEEE 802.3z 1998年），千兆以太網(wǎng)，IEEE于2002年正式發(fā)布了萬(wàn)兆以太網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)。

2　重要技術(shù)

伴隨以太網(wǎng)的普及和發(fā)展，很多相關(guān)技術(shù)的涌現(xiàn)不斷豐富了以太網(wǎng)功能，下面列舉幾個(gè)對(duì)以太網(wǎng)產(chǎn)生重大影響的技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)述。

2.1VLAN

沖突和廣播是以太網(wǎng)最重要的2個(gè)特點(diǎn)，隨著交換機(jī)的出現(xiàn)，任意兩點(diǎn)間獨(dú)有沖突域，大規(guī)模沖突已不再是問(wèn)題。但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，廣播域過(guò)大帶來(lái)一些問(wèn)題，比如大量的廣播侵占了正常業(yè)務(wù)的帶寬和降低效率等，為解決因廣播域過(guò)大而產(chǎn)生的傳輸效率問(wèn)題，一個(gè)新的技術(shù)——VLAN出現(xiàn)了。

為了將以太網(wǎng)廣播域限定在一個(gè)范圍內(nèi)，就需要將二層以太網(wǎng)分割開(kāi)來(lái)，然后通過(guò)三層路由設(shè)備進(jìn)行連接。為了更方便的分割二層網(wǎng)絡(luò)，VLAN技術(shù)隨之出現(xiàn)。通過(guò)劃分VLAN，把同一物理局域網(wǎng)內(nèi)的不同用戶邏輯地劃分成不同的廣播域，每一個(gè)VLAN都包含一組有著相同需求的工作站，與物理上形成的LAN有著相同的屬性。由于VLAN是從邏輯上劃分，而不是從物理上劃分，所以同一個(gè)VLAN內(nèi)的各個(gè)工作站沒(méi)有限制在同一個(gè)物理范圍中，即這些工作站可以在不同物理LAN網(wǎng)段。一個(gè)VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中，從而有助于控制流量、減少設(shè)備投資、簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理和提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。

通過(guò)IEEE 802.1Q［1］可實(shí)現(xiàn)VLAN的跨交換機(jī)部署，單個(gè)VLAN范圍不再受到物理位置和設(shè)備連接的限制。IEEE 802.1Q是一個(gè)中繼標(biāo)準(zhǔn)，802.1Q修改原始的以太網(wǎng)幀，插入4 Bytes字段，通過(guò)這個(gè)字段標(biāo)識(shí)帶有VLAN成員信息的以太幀。

圖1　IEEE 802.1q幀格式

2.2生成樹(shù)（Spanning tree）

以太網(wǎng)最重要實(shí)現(xiàn)原理之一就是廣播。正是由于廣播存在，一般以太網(wǎng)是不允許有環(huán)路出現(xiàn)的，否則將會(huì)導(dǎo)致廣播風(fēng)暴，直接影響網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，甚至導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為了防止以太網(wǎng)環(huán)路的產(chǎn)生，同時(shí)允許通過(guò)冗余鏈路提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，生成樹(shù)協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。

生成樹(shù)協(xié)議是IEEE 802.1D中定義的一個(gè)應(yīng)用于以太網(wǎng)交換機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為交換機(jī)定義了一組規(guī)則用于探知鏈路層拓?fù)?，并?duì)交換機(jī)的鏈路層轉(zhuǎn)發(fā)行為進(jìn)行控制。如果STP發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在環(huán)路，它會(huì)在環(huán)路上選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)奈恢米枞溌飞系亩丝凇柚苟丝谵D(zhuǎn)發(fā)或接收以太網(wǎng)幀，通過(guò)這種方式消除二層網(wǎng)絡(luò)中可能產(chǎn)生的廣播風(fēng)暴。然而在實(shí)際部署中，為確保網(wǎng)絡(luò)的高可用性，通常都會(huì)采用具有環(huán)路的物理拓?fù)?，并采用STP阻塞部分端口的轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于被阻塞端口，只有在處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的端口鏈路發(fā)生故障時(shí)，才可能被STP加入到二層數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)樹(shù)中。

目前生成樹(shù)協(xié)議主要有STP、RSTP和MSTP，目前都是標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，普遍得到支持，在絕大多數(shù)情況下可以高效工作。當(dāng)然對(duì)于部分特殊的情況，生成樹(shù)可能出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤，生成樹(shù)沒(méi)能起到應(yīng)有的作用，反而造成二層環(huán)路。

運(yùn)行生成樹(shù)協(xié)議主要是以太網(wǎng)交換機(jī)，這些交換機(jī)的CPU通常處理能力都較弱，而所有生成樹(shù)協(xié)議相關(guān)的計(jì)算都需要CPU參與，這就造成了交換機(jī)很容易遭受到基于生成樹(shù)的攻擊，而導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果。另外，由于光纖單向通訊等原因也可能造成生成樹(shù)計(jì)算錯(cuò)誤。

為了避免生成樹(shù)計(jì)算時(shí)由于外界其他因素影響導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤，最終導(dǎo)致二層環(huán)路出現(xiàn)的問(wèn)題，設(shè)備廠商做了很多修補(bǔ)工作，例如BPDU保護(hù)功能、根保護(hù)功能、環(huán)路保護(hù)功能和廣播抑制等。

2.3路由交換

為了解決廣播域過(guò)大的問(wèn)題，傳統(tǒng)的方法是將多個(gè)廣播域分割后再使用路由器重新連接起來(lái)。在局域網(wǎng)中，傳統(tǒng)路由器的路由轉(zhuǎn)發(fā)效率較低，限制廣播域的同時(shí)也限制了通訊效率。路由交換機(jī)的出現(xiàn)成功解決了這個(gè)問(wèn)題。利用專用硬件完成路由轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程，“一次路由，之后交換”，如同二層交換一樣的快速，大大提高了路由轉(zhuǎn)發(fā)效率。

通過(guò)二層交換機(jī)將以太網(wǎng)沖突域劃小，通過(guò)VLAN將廣播域劃小，再通過(guò)路由交換機(jī)實(shí)現(xiàn)VLAN間的高速互聯(lián)，以太網(wǎng)逐漸走向成熟，變得更加易用、可靠和可控。

2.4鏈路聚合

為了提高交換機(jī)之間互聯(lián)帶寬，經(jīng)常使用兩條或多條線路。如果使用STP/RSTP，那么只能有一條線路實(shí)際工作，使用MSTP將兩條線路劃分到不同的VLAN，并歸屬于不同的生成樹(shù)實(shí)例，同時(shí)調(diào)整不同生成樹(shù)實(shí)例的配置，可以做到2條線路分別傳輸各自不同VLAN的數(shù)據(jù)，但是無(wú)法適用于只有一個(gè)VLAN的場(chǎng)合。

鏈路聚合是將多個(gè)物理以太網(wǎng)端口聚合在一起，形成一個(gè)邏輯上的聚合組，使用鏈路聚合服務(wù)的上層實(shí)體把同一聚合組內(nèi)的多條物理鏈路視為一條邏輯鏈路。鏈路聚合可以實(shí)現(xiàn)出/入負(fù)荷在聚合組中各個(gè)成員端口之間分擔(dān)，以增加帶寬。同時(shí)，同一聚合組的各個(gè)成員端口之間彼此動(dòng)態(tài)備份，提高了連接可靠性［2］。鏈路聚合控制協(xié)議（Link Aggregation Control Protocol，LACP）是一種基于IEEE802.3ad標(biāo)準(zhǔn)的鏈路聚合控制協(xié)議。LACP協(xié)議通過(guò)鏈路聚合控制協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Link Aggregation Control Protocol Data Unit，LACPDU）與對(duì)端交互信息。

3　新技術(shù)發(fā)展

數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算的迅猛發(fā)展，對(duì)現(xiàn)有以太網(wǎng)提出了新的要求，各種相關(guān)的新技術(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)也在不斷完善和制定當(dāng)中，下面列舉幾種進(jìn)行簡(jiǎn)述。

3.1FCoE

一直以來(lái)，大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)存在2種類型的網(wǎng)絡(luò)，一種是用于數(shù)據(jù)通訊的以太網(wǎng)，另一種是用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的SAN網(wǎng)絡(luò)。

FCoE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可以用以太網(wǎng)承載光纖通道，通過(guò)將光纖通道信息插入以太網(wǎng)幀內(nèi)，從而讓服務(wù)器-SAN存儲(chǔ)設(shè)備的光纖通道請(qǐng)求和數(shù)據(jù)可以通過(guò)以太網(wǎng)連接來(lái)傳輸，而無(wú)需專門的光纖通道結(jié)構(gòu)，從而可以在以太網(wǎng)上傳輸SAN數(shù)據(jù)。FCoE允許在一根通信線纜上傳輸LAN和FC SAN通信，融合網(wǎng)絡(luò)可以支持LAN和SAN數(shù)據(jù)類型，減少數(shù)據(jù)中心設(shè)備和線纜數(shù)量，同時(shí)降低供電和制冷負(fù)載，收斂成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)后，需要的維護(hù)工作量減少了，有助于降低管理負(fù)擔(dān)。FCoE面向的是10 G以太網(wǎng)，是一個(gè)二層封裝協(xié)議，其本質(zhì)是使用以太網(wǎng)物理傳輸協(xié)議傳輸FC數(shù)據(jù)。

3.2大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，考慮到大規(guī)模二層網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的環(huán)路和廣播風(fēng)險(xiǎn)，通常在接入層進(jìn)行三層終結(jié)，服務(wù)器和終端缺省網(wǎng)關(guān)直接配置接入設(shè)備上。與傳統(tǒng)三層下移趨勢(shì)正相反，服務(wù)器虛擬化及云計(jì)算同城數(shù)據(jù)中心需要大二層，云計(jì)算想要做多大，虛擬機(jī)遷移需要遷多遠(yuǎn)，二層網(wǎng)絡(luò)就需要做多大，可能橫跨整個(gè)數(shù)據(jù)中心，甚至跨越兩地?cái)?shù)據(jù)中心，這些需求在以太網(wǎng)絡(luò)層面可以說(shuō)是逆向生長(zhǎng)。

傳統(tǒng)的二層網(wǎng)絡(luò)，需要使用生成樹(shù)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)冗余鏈路自動(dòng)關(guān)閉和故障自愈，來(lái)保證二層網(wǎng)絡(luò)無(wú)環(huán)路，但云計(jì)算對(duì)帶寬收斂要求很高，已經(jīng)無(wú)法容忍部分線路始終處于封閉（Discarding）狀態(tài)，要求所有上行線路都能夠動(dòng)態(tài)的分擔(dān)負(fù)載，將每條線路和端口的能力全部發(fā)揮出來(lái)。

為了解決這些問(wèn)題，構(gòu)建大規(guī)模無(wú)環(huán)路的二層網(wǎng)絡(luò)，首先是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商提出“虛擬交換機(jī)”概念，將2臺(tái)或多臺(tái)交換機(jī)虛擬成為一臺(tái)，而下聯(lián)設(shè)備通過(guò)鏈路聚合方式雙歸上行，實(shí)現(xiàn)跨交換機(jī)的鏈路聚合，比較成熟的有原北電（Nortel）SMLT、CISCO VSS、H3C IRF2及華為CSS等。為了能夠更好地解決這個(gè)問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織都在不斷的努力嘗試，解決方法也出現(xiàn)了2個(gè)方向［3］。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商采用私有協(xié)議或技術(shù)實(shí)現(xiàn)特定型號(hào)2臺(tái)或多臺(tái)交換機(jī)集群，廣泛性和兼容性問(wèn)題明顯，而標(biāo)準(zhǔn)化組織致力于通過(guò)制定通用協(xié)議實(shí)現(xiàn)二層多路徑高速轉(zhuǎn)發(fā)，最具代表性的是IETF TRILL（Transparent Interconnection of Lots of Links）多連接半透明互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。

圖2　生成樹(shù)與虛擬交換機(jī)技術(shù)示意圖

TRILL協(xié)議利用OSI模型下的IS-IS，它將IS-IS三層路由協(xié)議應(yīng)用到二層設(shè)備，這樣在本質(zhì)上便允許二層設(shè)備路由Ethernet幀，從而不需要應(yīng)用生成樹(shù)來(lái)關(guān)閉連接。利用三層路由的ECMP等值路由可以很容易實(shí)現(xiàn)多條鏈路間的負(fù)載均衡。使用TRILL協(xié)議可以利用所有連接帶寬，這在傳統(tǒng)的生成樹(shù)方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的［4］。

3.3Overlay技術(shù)

除了上面提到的“大二層網(wǎng)絡(luò)”問(wèn)題，云化數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)還需要解決下面幾個(gè)問(wèn)題：

⑴虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)感知

虛擬機(jī)環(huán)境下，通常是一個(gè)物理接口下面存在多臺(tái)虛擬設(shè)備。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不能識(shí)別不同的服務(wù)器，每臺(tái)虛擬服務(wù)器可能對(duì)應(yīng)的VLAN和ACL策略不相同，當(dāng)虛擬機(jī)遷移時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無(wú)法感知虛擬機(jī)的存在，所以遷移后的接口無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)策略配置。想要實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)遷移網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的自動(dòng)策略配置，就必須解決網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)虛擬機(jī)的主動(dòng)感知問(wèn)題，代表性技術(shù)是HP/H3C主導(dǎo)的IEEE 802.1Qbg（VEPA）標(biāo)準(zhǔn)。

⑵設(shè)備二層地址表不足

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中部署了大量的虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)都會(huì)占用一個(gè)二層地址表項(xiàng)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備二層地址表是有規(guī)格上限的，尤其對(duì)接入設(shè)備而言，設(shè)備本身二層地址表規(guī)格較小，因此限制了云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)規(guī)模。

⑶VLAN不能適應(yīng)大規(guī)模租戶部署

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心內(nèi)承載大量不同租戶的業(yè)務(wù)，租戶與租戶之間有安全隔離的需求。當(dāng)前主流的租戶隔離技術(shù)就是傳統(tǒng)的VLAN技術(shù)，而在大型的云數(shù)據(jù)中心，大量租戶部署會(huì)遇到兩大限制：VLAN可用的數(shù)量為4 K，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足云業(yè)務(wù)部署需求；如果在大規(guī)模數(shù)據(jù)中心部署VLAN，會(huì)使得所有VLAN在數(shù)據(jù)中心內(nèi)都被允許通過(guò)，導(dǎo)致任何一個(gè)VLAN的廣播風(fēng)暴會(huì)在整個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)泛濫，大量消耗網(wǎng)絡(luò)帶寬，同時(shí)運(yùn)維管理困難。

針對(duì)前文提出的三大技術(shù)挑戰(zhàn)，業(yè)界提出新的思路，在不改變?cè)染W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)之上，新建一個(gè)面向應(yīng)用的邏輯網(wǎng)絡(luò)——Overlay網(wǎng)絡(luò)，為云業(yè)務(wù)提供支撐，如圖3所示。

圖3　Overlay網(wǎng)絡(luò)

Overlay技術(shù)是把二層報(bào)文封裝在IP報(bào)文之上的隧道技術(shù)。因此，只要網(wǎng)絡(luò)支持IP可達(dá)就可以部署Overlay網(wǎng)絡(luò)，且在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上沒(méi)有特殊要求。路由網(wǎng)絡(luò)本身具備良好的擴(kuò)展能力，很強(qiáng)的故障自愈能力和負(fù)載均衡能力。采用Overlay技術(shù)后，企業(yè)不用改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就可用于支撐云計(jì)算業(yè)務(wù)，部署方便。部署Overlay網(wǎng)絡(luò)后，虛擬機(jī)數(shù)據(jù)封裝在IP數(shù)據(jù)包中，對(duì)于承載網(wǎng)絡(luò)（特別是接入交換機(jī)）只需要學(xué)習(xí)隧道端點(diǎn)的MAC，MAC地址規(guī)格需求極大降低。而對(duì)于核心網(wǎng)關(guān)處的設(shè)備表項(xiàng)（MAC/ARP）要求依然極高，采用分布式網(wǎng)關(guān)解決方案，通過(guò)多個(gè)核心網(wǎng)關(guān)設(shè)備提高表項(xiàng)的總體規(guī)格，有效解決核心設(shè)備規(guī)格表項(xiàng)受限問(wèn)題。Overlay技術(shù)擴(kuò)展了隔離標(biāo)識(shí)的位數(shù)，可以支持?jǐn)?shù)量高達(dá)16 M（16X1024X1024）的用戶，極大擴(kuò)展了隔離數(shù)量，足以滿足超大規(guī)模公有云數(shù)據(jù)中心需求。針對(duì)廣播風(fēng)暴問(wèn)題，Overlay對(duì)廣播流量轉(zhuǎn)化為組播流量，可以避免網(wǎng)絡(luò)本身的無(wú)效流量的帶寬浪費(fèi)。

IETF在Overlay技術(shù)領(lǐng)域提出VXLAN、NVGRE和STT三大技術(shù)方案。大體思路均是將以太網(wǎng)報(bào)文承載到某種隧道層面，差異性在于選擇和構(gòu)造隧道的不同，而底層均是IP轉(zhuǎn)發(fā)。VXLAN和STT對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備而言對(duì)流量均衡要求較低，即負(fù)載鏈路分擔(dān)適應(yīng)性好，一般的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都能對(duì)L2-L4的數(shù)據(jù)內(nèi)容參數(shù)進(jìn)行鏈路聚合或等價(jià)路由的流量均衡，而NVGRE則需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)GRE擴(kuò)展頭感知并對(duì)flow ID進(jìn)行HASH，需要硬件升級(jí)；STT對(duì)TCP有較大修改，且復(fù)雜度較高，而VXLAN利用了現(xiàn)有通用的UDP傳輸，成熟性極高。所以總體比較，VXLAN技術(shù)具有更大優(yōu)勢(shì)，而且當(dāng)前VXLAN得到了更多廠家和客戶的支持，已經(jīng)成為Overlay技術(shù)的主流標(biāo)準(zhǔn)。

VXLAN（Virtual eXtensible LAN，可擴(kuò)展虛擬局域網(wǎng)絡(luò)）是基于IP網(wǎng)絡(luò)、采用“MAC in UDP”封裝形式的二層VPN技術(shù)［5］，具體封裝格式如圖4所示。

圖4　VXLAN封裝格式

3.4SDN與Overlay融合

軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network，SDN），創(chuàng)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種實(shí)現(xiàn)方式，其核心技術(shù)OpenFlow通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開(kāi)來(lái)，通過(guò)控制器下發(fā)流表指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，使網(wǎng)絡(luò)作為管道變得更加智能［6］。VXLAN解決了數(shù)據(jù)層面問(wèn)題，VTEP（VXLAN Tunnel End Point，VXLAN隧道端點(diǎn)）間的流表學(xué)習(xí)即控制層面可以交由SDN之Openflow來(lái)實(shí)現(xiàn)，類似BGP MPLS L3 VPN中MPLS與MP-BGP之間的關(guān)系，SDN與Overlay的技術(shù)融合完善了云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的Overlay解決方案。SDN與VXLAN的技術(shù)融合如圖5所示。

圖5　SDN與VXLAN的技術(shù)融合

4　結(jié)束語(yǔ)

以太網(wǎng)從技術(shù)角度上講一直不是最優(yōu)秀的，ATM/FDDI這些曾經(jīng)的對(duì)手身上從來(lái)都不缺乏技術(shù)先進(jìn)性。憑借更經(jīng)濟(jì)、更易用及與IP更好配合等優(yōu)勢(shì)，以太網(wǎng)絡(luò)多年來(lái)頑強(qiáng)的發(fā)展著，逐步確立了其霸主地位。無(wú)論是標(biāo)準(zhǔn)化組織、芯片廠商還是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商都在不斷研發(fā)新的協(xié)議和技術(shù)，用于彌補(bǔ)以太網(wǎng)的各種缺陷，豐富功能、提高性能、提升可靠性和增加易管理性。相信以太網(wǎng)不斷的進(jìn)化會(huì)更好地滿足企業(yè)網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求，必將煥發(fā)出更加旺盛的生命力。

［1］IEEEStd.802，1Q-2005.VirtualBridgedLocalAreaNetworks［S］. ［2］呂永芝，蘇峰文.鏈路聚合及其組網(wǎng)應(yīng)用［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014（9）：98-100.

［3］宋文文，李莉.云數(shù)據(jù)中心大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究［J］.中國(guó)教育網(wǎng)絡(luò)，2013（12）：34-35.

［4］王淑琴.淺析TRILL技術(shù)在大二層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中的應(yīng)用［J］.中國(guó)電子商務(wù)，2014（9）：66，68.

［5］RFC 7348，Virtual eXtensible Local Area Network（VXLAN）：A Framework for Overlaying Virtualized Layer 2 Networks over Layer 3 Networks［S］.

［6］Azodolmolky，S.軟件定義網(wǎng)絡(luò)：基于OpenFlow的SDN技術(shù)揭秘［M］.徐磊，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014，23-64.

Overview on Development of Ethernet Technology

WU Jun-xi
（Information Center，Hebei Provincial Finance Department，Shijiazhuang Hebei 050000，China）

At present，the Ethernet has already been used in the whole Internet and Intranet.From the PON，WLAN，PPPOE to data center and cloud computing，nearly all widely-used network technology is related to Ethernet.This paper introduces the development history and trend of Ethernet.The key and new technologies are described in detail.Ethernet and IP technology supplement，depend and promote each other to lead the development trend of IP-based and Ethernet-based network.

Ethernet；VLAN；spanning tree；link aggregation；VXLAN SDN Overlay

TP393

A

1008-1739（2015）17-71-5

定稿日期：2015-08-12