企業以太網新突破
網絡可靠性不容小覷
早期的企業以太網絡接入的終端少、業務單一、IT應用對網絡的依賴性小，因此企業網絡對可靠性沒有什么特別要求，終端和設備單節點接入、設備間單鏈路互聯就足夠了，這樣的企業網絡也不會由于環路形成廣播風暴。但是這是一個“無環不可靠”的網絡!
隨著社會發展和技術進步，企業的業務開展方式越來越依賴于IT和信息網絡，原始的企業網絡為人們所摒棄。為了提高可靠性，雙節點、多鏈路、環形等組網方式被大家普遍接受。然而這樣的網絡卻存在環路，大型園區網和數據中心以太網的環路更多。
眾所周知，以太網是廣播性質的網絡，一旦鏈路形成環路很容易導致廣播風暴。據統計，一個園區/數據中心網絡每年由于以太網環路而導致的網絡問題有10-20次，50%以上會造成災難性后果。于是，業界普遍采用STP(SpanningTreeProtocol)和一些增強版STP解決環路廣播風暴問題。但是，啟用生成樹的網絡稍有不慎，就會帶來配置和維護管理問題，STP尤其難以部署到大型網絡中。可以說，采用生成樹協議的網絡是“有環、欠可靠、難管理”的網絡，而且用戶體驗差。
如何規避環路和廣播風暴風險，打造一個高可用、高效率和易維護的企業網絡，成為當前網絡建設的焦點。答案就是“無環可靠(LFR：Loop-FreeReliable)以太網”。
LFR以太網優勢突出
秉承在ALL-IP領域的技術積累和以太網交換機市場的應用經驗，華為開發出領先的以太網LFR無環高可靠方案。LFR以太網方案整合了交換機集群技術、堆疊技術、鏈路捆綁技術，配合簡單高效的網絡設計方法，提高了網絡可靠性，縮短了網絡故障收斂時間，提升了鏈路帶寬利用率。同時，該方案繼承了傳統二層網絡部署簡單的優點，摒棄了冗余環路網絡維護復雜的缺點，簡化了網絡管理。
如圖1所示，LFR以太網完全摒棄了環路和生成樹協議的設計方法。終端服務器或PC采用兩條鏈路捆綁方式上聯到兩臺接入交換機，以便提高接入可靠性;接入層將兩臺(或多臺)接入交換機進行堆疊;匯聚層交換機則采用先進的集群技術(CSS：ClusterSwitchingSystem)進行處理。交換機堆疊和集群工作完成后，接入層和匯聚層鏈路采用多條鏈路捆綁方式來提高帶寬和可靠性，而接入、匯聚層之間并沒有產生環路。匯聚層到核心層交換機的組網也同樣如此。
圖1LFR以太網組網圖
可以看出，LFR網絡架構是一個以核心節點為根的樹，正常情況下流量在網絡中的路徑是從直接從葉子流向根節點。當某臺接入交換機故障時，另外一臺堆疊交換機將自動接管所有流量并進行正常轉發，而匯聚層設備無感知;當某臺匯聚交換機故障時，另外一臺集群匯聚交換機將自動接管所有流量并進行正常轉發，接入和核心設備無需參與處理;當某臺核心交換機故障時，遵循同樣的處理方式。
相對于常用的雙鏈路雙節點組網，這種設計方式在可靠性、帶寬利用率方面***，在易維護和簡單性方面優勢明顯，就像維護最原始的單鏈路、單設備網絡一樣簡單。而且，相對于一般的三層路由網絡，LFR以太網既無復雜的路由協議，亦無需占用IP地址資源。
值得一提的是，在LFR網絡設計中，交換機的集群/堆疊技術發揮了關鍵作用。接入側盒式交換機堆疊技術主流廠家都支持，也已經被很多企業網應用。隨著網絡帶寬需求的增加，匯聚/核心設備的集群能力也成為未來網絡發展的必需。
華為LFR方案采用先進的集群技術，實現了集群機框間無阻塞交換，其獨特的技術優勢體現在：集群設備間主控板直接相連實現無阻塞交換，避免通過機框接口板集群帶來“二次交換”現象，這樣大大提高了集群系統運行的可靠性和效率，提升了客戶的業務體驗;采用主控交換板集群方式，不占用業務槽位資源，能夠為客戶節省投資;采用“本地優先轉發策略”優化客戶流量模型，本臺設備流量直接轉發到與其直連的上行設備，避免集群設備間產生不必要的流量，提高了網絡運行效率。
網絡改造三步曲
對于現有的園區網和數據中心網絡，怎樣才能改造成無環可靠的網絡?其實，企業只要采用以下設計方法，逐步減少二層環路，就可以輕松打造無環路、高可靠的大型二層網絡，從而為企業的IT應用保駕護航。
***步，合理規劃網絡拓撲，避免網絡出現單點故障。
重要節點采用兩臺設備進行冗余備份，避免出現單設備故障造成網絡和業務中斷，包括服務器的接入交換機、匯聚交換機和核心交換機，都需要進行雙設備設計。同時，所有的網絡鏈路都進行冗余設計，并且雙歸到兩臺設備上。這樣就消除了單點故障，但引入了大量的二層環路，而且網絡較復雜，接下來就是如何采用LFR設計方案簡化網絡結構并消除各種環路了。
第二步，改造“接入層”，提高服務器的接入帶寬利用率。
接入層設備數量多，改造工作量較大，可以逐步實施改造，這樣業務影響范圍最小。一般來說，園區網的個人用戶只是接入到一個交換機上，可以不改造;園區/數據中心服務器接入才是重點改造的對象。
如圖2所示，服務器一般采用雙網卡接入到兩個接入交換機上，采用“主備”工作模式，建議將相鄰的兩臺接入交換機進行堆疊，同時將服務器接入鏈路采用捆綁方式形成一條虛擬鏈路，這樣就可以支持服務器的兩個網卡負載分擔，使鏈路的帶寬利用率達到100%。
圖2接入交換機堆疊，避免環路并提高帶寬利用率
第三步，改造“匯聚層”和“核心層”，簡化整個網絡結構。
把相鄰的兩臺匯聚交換機集群成為一臺邏輯設備，這樣眾多“三角形”、“口字形”的環路，將變成以匯聚交換機為“根”的一棵樹，消除環路風險。然后通過鏈路的聚合技術，把一個接入交換機/匯聚交換機上行接入的多條鏈路，捆綁為一條聚合鏈路，使網絡結構更簡單。如圖3所示。
通常，網絡中匯聚/核心節點遠少于接入節點，其投資節奏相對靈活，可以集中改造，也可以和接入層改造分期進行，減少企業一次性投資的壓力。
圖3匯聚/核心交換機集群，消除環路并提升保護效率
通過上述的網絡改造“三步曲”，傳統的鏈路保護切換，變成上下兩臺設備間捆綁鏈路成員的切換，不需要復雜的協議計算來控制鏈路監測和切換過程;傳統網絡冗余節點間的故障切換，變成為集群內設備間的切換，端到端業務的可靠性大大提升。同時，整網可以減少50%以上的物理節點，網絡結構更加簡單，網絡管理更加方便。
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