企業(yè)網(wǎng)D1Net-北京 9月5日 網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)中心的重要組成部分之一，是數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部設(shè)備互連、與外界通信的重要介質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是用來(lái)描述設(shè)備之間信息交換數(shù)據(jù)時(shí)的規(guī)則術(shù)語(yǔ)。在數(shù)據(jù)中心中，兩個(gè)相互通信的設(shè)備在不同的地理位置，需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)它們的動(dòng)作和達(dá)到同步，而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須按照預(yù)先共同約定好的過(guò)程進(jìn)行。數(shù)據(jù)中心中不同的工作站、服務(wù)器之間能傳輸數(shù)據(jù)，源于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的存在。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，應(yīng)用于各種場(chǎng)合的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議紛紛出現(xiàn)。為了使通信成功可靠，網(wǎng)絡(luò)中的所有主機(jī)都必須使用同一語(yǔ)言，不能帶有方言。因而必須開發(fā)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)定義主機(jī)之間的每個(gè)包中每個(gè)字中的每一位。這些標(biāo)準(zhǔn)來(lái)自于多個(gè)組織的努力，約定好通用的通信方式，即標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這些都使通信更容易。

隨著網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的發(fā)展，各種新協(xié)議層出不窮。傳統(tǒng)的二層協(xié)議：STP、RRPP、Smart-link等，三層協(xié)議VRRP、OSPF、BGP等已經(jīng)無(wú)法滿足業(yè)務(wù)多樣化的需要，因此出現(xiàn)了多種新興的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并已經(jīng)形成業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。比如：MAC-in-MAC，F(xiàn)CoE，QINQ，MPLS等等，這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也得到了大量的應(yīng)用。那么這些新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，從名字上看非常的新穎，但實(shí)際分析起來(lái)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議只不過(guò)是在原有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基礎(chǔ)上做些封裝的變化而得來(lái)的，通過(guò)學(xué)習(xí)這些協(xié)議的封裝技術(shù)就可以迅速掌握它們。我們不得不欽佩網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的發(fā)明者，雖然各種各樣的新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層出不窮，但萬(wàn)變不離其中，都是在最原始的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式上做些封裝修改而得到的，下面我們就來(lái)揭開這些新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的神秘面紗。

FCoE

圖1：FCoE協(xié)議

FCoE是面向數(shù)據(jù)中心接入技術(shù)的重要協(xié)議，能壓縮光纖通道存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，使之通向以太網(wǎng)的LAN（局域網(wǎng)），消除了數(shù)據(jù)中心分離存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的管理和成本負(fù)擔(dān)。這是數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)網(wǎng)和以太網(wǎng)走向融合的重要技術(shù)。通過(guò)FCoE可以允許存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)以太設(shè)備互連，存儲(chǔ)技術(shù)和以太技術(shù)走向融合。FCoE協(xié)議是在原有的存儲(chǔ)協(xié)議報(bào)文基礎(chǔ)上再增加一層以太報(bào)文頭，這樣存儲(chǔ)流量就可以通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)，以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不用關(guān)心報(bào)文內(nèi)部的信息，只需要按照以太報(bào)文完成轉(zhuǎn)發(fā)。FCoE協(xié)議希望能在現(xiàn)有光纖通道的成功基礎(chǔ)上，借助于以太網(wǎng)的力量重新保持自身在數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)局域網(wǎng)中的霸主地位。

MAC-in-MAC

MAC-in-MAC技術(shù)是應(yīng)城域以太網(wǎng)需求而生，IEEE 802.1ah定義了其詳細(xì)的設(shè)計(jì)原理。它的基本思路是將用戶的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀再封裝一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的以太網(wǎng)幀頭，形成兩個(gè)MAC地址，這個(gè)思路通過(guò)名字也不難看出，MAC-in-MAC的原理就是在以太報(bào)文的MAC頭前再封裝一層MAC頭，通過(guò)對(duì)用戶MAC進(jìn)行隔離，從而減小了MAC表的大小。這樣報(bào)文在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)實(shí)際是帶了兩個(gè)MAC頭，根據(jù)外層的MAC頭進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)報(bào)文到了用戶側(cè)，則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備進(jìn)行MAC頭的剝離，在用戶側(cè)通過(guò)內(nèi)層的MAC頭轉(zhuǎn)發(fā)。MAC-in-MAC適用于城域以太網(wǎng)或者是大型的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，這樣有利于減少M(fèi)AC的數(shù)量，同時(shí)對(duì)業(yè)務(wù)可以做到完全隔離。

QINQ

QinQ是一種簡(jiǎn)單、靈活的二層VPN技術(shù)，它在原有以太報(bào)文上再封裝一層VLAN Tag，使報(bào)文攜帶兩層VLAN Tag。IEEE802.1Q中定義的VLAN Tag域用12個(gè)比特表示VLAN ID，所以設(shè)備最多可以支持4094個(gè)VLAN，通過(guò)再封裝一層VLAN Tag，就可以達(dá)到409*4094的VLAN用戶，如果這些VLAN仍不夠用，可以再加一層VLAN Tag，這樣大大緩解了日益緊缺的公網(wǎng)VLAN ID資源問(wèn)題。用戶可以規(guī)劃自己的私網(wǎng)VLAN ID，不會(huì)導(dǎo)致和公網(wǎng)VLAN ID沖突。為小型城域網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)提供一種較為簡(jiǎn)單的二層VPN解決方案。

MPLS

MPLS是一種在開放的通信網(wǎng)上利用標(biāo)簽引導(dǎo)數(shù)據(jù)高速、高效傳輸?shù)男录夹g(shù)。MPLS是在原始以太報(bào)文的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)32比特的MPLS頭，MPLS頭位于MAC頭之后，IP頭之前。整個(gè)MPLS頭包含有標(biāo)簽、COS、S、TTL四個(gè)部分。其中20比特的標(biāo)簽是MPLS報(bào)文依賴的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)。MPLS通過(guò)標(biāo)簽進(jìn)行高速轉(zhuǎn)發(fā)，而不再需要查找IP頭里的內(nèi)容。同時(shí)大大降低了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。MPLS在各類網(wǎng)絡(luò)核心都有普遍應(yīng)用。

IP隧道技術(shù)

IP隧道技術(shù)是隨著IPV6技術(shù)而產(chǎn)生的，隨著IPV4面臨著IP地址緊缺的問(wèn)題，但由于升級(jí)到IPV6需要耗費(fèi)大量的人力、物力。這種更新?lián)Q代進(jìn)展緩慢，尤其是網(wǎng)絡(luò)普遍應(yīng)用的歐美國(guó)家并不缺少IP地址，因此允許兩種協(xié)議兼容并存的IP隧道技術(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。IP隧道技術(shù)主要包括GRE隧道、6to4隧道、IPv4兼容IPv6自動(dòng)隧道、自動(dòng)隧道等。隧道技術(shù)就是通過(guò)在原始報(bào)文的基礎(chǔ)上再增加一層IP頭，比如在IPV4報(bào)文的基礎(chǔ)上增加一層IPV6報(bào)文頭嗎，在IPV6報(bào)文基礎(chǔ)上增加一層IPV4報(bào)文頭，在IPV4報(bào)文上增加一層GRE報(bào)文頭。這樣在網(wǎng)絡(luò)中間設(shè)備不用關(guān)心報(bào)文內(nèi)部的IP頭，只根據(jù)外層的IP頭進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)隔離的目的。

從以上的介紹不難看到，這些新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都是在原始報(bào)文的基礎(chǔ)上，針對(duì)報(bào)文頭的不同位置進(jìn)行再次封裝，從而得到一種新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。現(xiàn)在報(bào)文頭中能用于封裝的都已經(jīng)形成了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，所以又有人考慮在報(bào)文頭中增加一些新定義的內(nèi)容用于指導(dǎo)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，比如：MPLS標(biāo)簽，F(xiàn)CoE協(xié)議。在未來(lái)一定還會(huì)有一些新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議出現(xiàn)，萬(wàn)變不離其中，肯定都是在原始IP報(bào)文頭的基礎(chǔ)上增加一些東西，所以從網(wǎng)絡(luò)誕生這十幾年的時(shí)間里，雖然網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也在不斷地進(jìn)步和發(fā)展，但基本都是在原有的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上修修改改，沒(méi)有一場(chǎng)徹底的網(wǎng)絡(luò)變革。近兩年，隨著數(shù)據(jù)中心技術(shù)的火熱，軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN持續(xù)火熱，相比這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝技術(shù)，的確SDN值得稱得上是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的一場(chǎng)革命。