企業(yè)網(wǎng)D1Net 10月20日 眾所周知，我國(guó)有三大運(yùn)營(yíng)商：移動(dòng)、聯(lián)通、電信，幾乎全中國(guó)的每個(gè)人天天都在使用著這些運(yùn)營(yíng)商的產(chǎn)品。三大運(yùn)營(yíng)商分別建造了各自的網(wǎng)絡(luò)帝國(guó)，遍布全國(guó)。隨著應(yīng)用的需求，運(yùn)營(yíng)商也在各地紛紛建造各種數(shù)據(jù)中心，以滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。早在幾年前，三大運(yùn)營(yíng)商早已經(jīng)數(shù)據(jù)中心設(shè)備的采購(gòu)分為單獨(dú)的一個(gè)類別，進(jìn)行集中采購(gòu)，足可見(jiàn)運(yùn)營(yíng)商對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的重視。不過(guò)運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)中心對(duì)技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)與其它數(shù)據(jù)中心不同，這也是由其業(yè)務(wù)的特點(diǎn)所決定。在一個(gè)中等城市的城域網(wǎng)絡(luò)中，接入用戶的數(shù)量通常是幾十萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)，大型城域網(wǎng)可以覆蓋200萬(wàn)以上的用戶，這樣規(guī)模的用戶量以太網(wǎng)協(xié)議定義的標(biāo)準(zhǔn)往往都滿足不了。在以太網(wǎng)協(xié)議中明確定義VLAN的標(biāo)識(shí)是12個(gè)BIT，MAC地址是48個(gè)BIT，IP地址是32個(gè)BIT，VLAN的范圍是1~4094，如果一個(gè)接入用戶一個(gè)VLAN的話，只能提供4000個(gè)用戶的接入能力，顯然這個(gè)無(wú)法滿足城域網(wǎng)的接入要求，如果多個(gè)用戶共用一個(gè)VLAN，又無(wú)法做到用戶的精細(xì)劃分，訪問(wèn)控制、計(jì)費(fèi)等功能就無(wú)法部署，因此運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)有區(qū)別于其它數(shù)據(jù)中心，部署的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與其它數(shù)據(jù)中心不同。在目前的實(shí)際應(yīng)用中，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)主要采用各種二層封裝技術(shù)來(lái)滿足應(yīng)用。

QINQ技術(shù)

QINQ技術(shù)稱為Stacked VLAN或Double VLAN，在IEEE 802.3ad中有明確定位，對(duì)VLAN進(jìn)行了擴(kuò)展，在以太報(bào)文里疊加兩個(gè)802.1Q報(bào)文頭，有效擴(kuò)展了VLAN數(shù)目，理論上數(shù)量可達(dá)4094*4094個(gè)VLAN。實(shí)際上并不限制一定是二層VLAN頭，也可以使三層、四層等更多層數(shù)，只是多于兩層的技術(shù)處理上更為復(fù)雜。4094*4094就可以達(dá)到1600多萬(wàn)，都可以滿足像北京這樣的特大型城市的城域網(wǎng)需求了，所以實(shí)際用多于兩層的應(yīng)用的極少。在QINQ中，相同內(nèi)層VLAN由于打上了不同的外層VLAN，業(yè)務(wù)就可以區(qū)分，反之亦然。QINQ技術(shù)在城域網(wǎng)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用極其普遍，是二層網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。不過(guò)QINQ技術(shù)的實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上要消耗大量的芯片資源，如果真的是要將接入1600萬(wàn)用戶都分別開(kāi)來(lái)，幾乎沒(méi)有哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以完全做到的，因此在數(shù)據(jù)中心部署QINQ技術(shù)時(shí)，遇到最多的就是資源不夠的問(wèn)題。因?yàn)槎泳W(wǎng)絡(luò)使用的都是交換機(jī)，不是路由器，而交換機(jī)都是基于硬件交換芯片實(shí)現(xiàn)各種二層協(xié)議的，這樣芯片的能力限制了QINQ技術(shù)的大規(guī)模部署。表1列了QINQ技術(shù)的協(xié)議，在原有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)上增加了一個(gè)VLAN TAG，原有VLAN TAG稱為Custom VLAN，簡(jiǎn)稱C-VLAN，而新加的VLAN稱為Server VLAN，簡(jiǎn)稱S-VLAN。

表1列了QINQ技術(shù)的協(xié)議簡(jiǎn)圖

MACinMAC技術(shù)

MACinMAC是在二層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，疊加出來(lái)一個(gè)面向用戶的二層連接。在原始以太報(bào)文上新增一個(gè)以太網(wǎng)頭，用24Bit的業(yè)務(wù)實(shí)例標(biāo)簽來(lái)標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)，也可以滿足1600萬(wàn)以上的接入連接數(shù)量。和QINQ區(qū)別在于，QINQ是在原有報(bào)文的VLAN TAG之前再增加一個(gè)12 Bit的VLAN TAG，而MACinMAC則是在原有報(bào)文的VLAN TAG之后再增加一個(gè)24 Bit的I-TAG。MACinMAC也是以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，基于地址動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)的技術(shù)，參照標(biāo)準(zhǔn)是802.1ah；基于靜態(tài)配置的技術(shù)，參照標(biāo)準(zhǔn)是802.1Qay。前者需要啟動(dòng)動(dòng)態(tài)的生成樹(shù)協(xié)議，避免二層網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生環(huán)路，后者采用全靜態(tài)配置，消除環(huán)路。前者不熟簡(jiǎn)單，但需要設(shè)備處理較多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；后者配置量大，設(shè)備不用處理動(dòng)態(tài)協(xié)議，運(yùn)行穩(wěn)定。不管哪種MACinMAC技術(shù)，實(shí)際上在運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中都用的不多，因?yàn)槠涠x與QINQ極其相似，而QINQ技術(shù)提出較早，早已經(jīng)成為人們二層網(wǎng)絡(luò)的首先協(xié)議，MACinMAC除了在接入規(guī)模上相比QINQ擴(kuò)大一倍之外，并沒(méi)有其它技術(shù)優(yōu)勢(shì)，雖然MACinMAC支持動(dòng)態(tài)部署的方式，但是在規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)中，靠動(dòng)態(tài)協(xié)議計(jì)算幾乎網(wǎng)絡(luò)設(shè)備承擔(dān)不了這樣大的計(jì)算量，因此MACinMAC技術(shù)在實(shí)際中應(yīng)用較少。表2列了MACinMAC的協(xié)議，在原有以太報(bào)文的VLAN TAG后面增加了一個(gè)I-TAG，和QINQ技術(shù)極為相似。

表2列了MACinMAC的協(xié)議簡(jiǎn)圖

VPLS技術(shù)

VPLS技術(shù)是MPLS技術(shù)里的一種，MPLS分為二層VPN和三層VPN技術(shù)，而二層VPN技術(shù)在早期僅支持點(diǎn)到點(diǎn)的連接，當(dāng)后來(lái)出現(xiàn)了點(diǎn)到多點(diǎn)的連接技術(shù)時(shí)，就將點(diǎn)到多點(diǎn)的二層VPN技術(shù)通常叫做VPLS。VPLS定義了一個(gè)20 Bit的標(biāo)簽ID，能夠?qū)崿F(xiàn)百萬(wàn)以上VPN的標(biāo)識(shí)能力。VPLS是在原有以太報(bào)文的基礎(chǔ)上增加了VPLS頭，這樣相比QINQ和MACinMAC，網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷要大一些。相比普通報(bào)文，一個(gè)報(bào)文要增加20多個(gè)字節(jié)。不過(guò)VPLS卻可以實(shí)現(xiàn)三層報(bào)文的跨二層轉(zhuǎn)發(fā)，即可以將原始三層報(bào)文封裝一個(gè)VPLS頭來(lái)完成大二層轉(zhuǎn)發(fā)，這是QINQ和MACinMAC所不具備的能力，所以VPLS歸結(jié)起來(lái)可以算是一個(gè)三層技術(shù)。表3列了VPLS的協(xié)議，在原有以太報(bào)文的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)新的報(bào)文頭，包含源和目的MAC，還有兩個(gè)標(biāo)簽。兩個(gè)標(biāo)簽，一個(gè)針對(duì)私網(wǎng)，一個(gè)針對(duì)公網(wǎng)，這樣在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上就通過(guò)標(biāo)簽查找進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

表3列了VPLS的協(xié)議簡(jiǎn)圖

無(wú)論是QINQ、MACinMAC還是VPLS等都有一個(gè)共同的特征，就是在原有以太報(bào)文的基礎(chǔ)上增加新的判斷標(biāo)識(shí)，采用二層封裝技術(shù)，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)用戶級(jí)別的運(yùn)營(yíng)承載能力。這些技術(shù)可以在運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心里為用戶提供一個(gè)端到端的管道連接，這種管道連接是二層的，不需要與用戶設(shè)備配置和交互私網(wǎng)路由信息，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是透明的。同時(shí)由于原有以太網(wǎng)協(xié)議體量不足，無(wú)法滿足運(yùn)營(yíng)商用戶的隔離需求，才產(chǎn)生了這三種二層封裝技術(shù)。在運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心里，三種二層封裝技術(shù)得到了普遍應(yīng)用，這是與其它數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的明顯區(qū)別。