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1、TRILL运行原理1技术原理描述1.1 TRILL运行原理运行TRILL协议的Bridge我们称之为RBridge ,即具有路由转发特性的网桥设 备，由RBridge构建的TRILL网络称之为trillcampg Rbridge通过运行自己的链路状态协议（通过IS-IS扩展的）认知trill campus的拓扑。并使用最短路径树算法生成从该 Rbridge到达tr川campus 里的各个Rbridge的路由转发 表（称之为 tr川路由表）。RBridge 又通过 ESADI（End Station AddressDistribution Information 终端地址交互协议）交互学习各自的
2、 Mac地址，这样 Rbridge就知道了终端 Mac究竟属于哪个 Rbridge , Rbridge接收到普通以太网 数据帧时（这里专指802.1 ）查找Mac表，若该Mac源发自某Trill edge Rbridge , 就将数据帧转换成TRILL数据帧在tr川campus 里转发，TRILL数据帧包含有 源目Rbridge信息，而Rbridge则有到达各个 Rbridge的路由信息，这样Rbridge 可以对TRILL数据帧进行转发，当一台Rbridge接收到一个TRILL数据帧时，该 数据帧的目的Rbridge为其自身，则解封装TRILL报头，获得最初进入trill campus的以太
3、网数据帧，再进行转发。这也就是说TRILL作为二层转发技术，通过引入三层路由的链路状态发现协议将 此前的Bridget升级为了具备路由能力的Route-Bridge。当然TRILL的运行原理并不仅仅局限于上述这些，事实上以上所描述的仅仅为 802.1单播数据帧的转发功能，从数据报类型上分还包括广播报文和多播报文， 此类报文的处理正是二层链路协议的核心和重点，不合理或存在漏洞的二层链路 协议会造成二层环路，纯802.1二层网络一旦出现环路将造成广播报文的激增， 整网将处于瘫患状态，直到环路解除为止。TRILL协议首先针对二层环路没有 TTL的问题进行了改进，在TRILL报文头中引 入了 TTL字
4、段，这样TRILL报文在tr川campus中即使发生了环路问题也不至于造成严重的后果。另外TRILL协议对多播及广播报文的转发设计了分发树（distribution tree ） 的多播转发行为，当然它的分发树类似于STP的生成树，它也有一个类似于根桥 的root bridge ，与STP的生成树算法不同的是 TRILL的分发树是从ISIS的网络拓扑中计算产生的，并为每一个VLANft成一棵分发树，在发生VLA酸化或接 口变化时，这种分发树的过程不需要额外的配置，完全是由Rbridge自动完成的。 当一台边缘Rbridge收到一个某VLAN的广播帧或多播帧时，Rbridge除了向自 己的其它普
5、通vlan 口分发该数据帧外，还要封装该数据帧为TRILL数据帧，目的Rbridge为该VLAN&发树的根桥，通过根桥将该数据帧扩散的与该 VLA附目关 的其它所有Rbridge设备上。以上是TRILL运行的基本原理，TRILL协议为实现上述运行方案设计了一整协议 规范，包括了数据平面和控制平面的 TRILL运行规范。1.2 数据平面TRILL数据帧格式如下图：TRILL报文的源目Rbridge MAC Address指示TRILL报文发出的源 Rbridge和目 Rbridge ,这两个字段在TRILL报文逐跳转发过程中是会发生变化的，这不同于 我们传统的二层转发行为，具变化的方式参看下一个
6、图标的说明。在802.1报头中通过TRILL Ethertype 插入了一个TRILL报头，之后才是最初的以太网报文。TRILL报头中包括版本(ver),多播标记(M),选项长度(Option Length) , TTL (HopCount),出口 Rbridge (Egress RBridge Nickname)，入口 Rbridge (IngressRbridge Nickname )以及 TRILL 的选项(Header Options )。其中出口 Rbridge 为该TRILL的目标Rbridge ,可理解为该报文要从该 Rbridge到TRILL campus 之外，入口 Rbri
7、dge为报文是从该 Rbridge进入trill campus的。又t于802.1q 报文在Trill 报文外层有一个 Outer-Vlan在里层有一个Inner-Vlan ,分别对应 于为TRILL转发使用的VLANffi进入trill campus 时生成的Vlan。在数据转发平面上，Rbridge只有两种数据帧的输入情况，一种是普通数据帧， 另一种是TRILL数据帧。我们以单播报文在TRILL网络里的转发为例看一下 Rbridge是对单播数报文普通数据帧和 TRILL数据帧的转发处理行为是怎样的。见上图，Host A发出一个单播报文要到 Host B,它们之间是一个trillcampus
8、,首先A发送单播以太网报文给 RB1,源目MAO址分别为A和B, RB1接收到该 普通报文，查找Maca,获知该Mac位于Tr川 网络的RB3上，于是RB1为该普 通报文封装了 TRILL 头，Ingress Rbridge 为 RB1, Egress Rbridge 为 RB3 然 后RB1查找到达RB3的Trill Nickname表(即Trill 路由表)，找到要到达 RB3 的下一跳有 RBZ 于是 RB1 填充 Distination Rbridge MacAddress 为 RB2的 Maq 并填充Source Rbridge Mac Address 为其自身RB1的Maj并将此报
9、文发送给 RB2 RB2接收到该报文发现是TRILL单播报文，其目的地为RB3 RB2直接查找 Tr川 路由表，找到RB3就是自己某接口上的邻居，于是修改 Distination Rbridge Mac Address 为 RB3的 Mac;同时修改 Source Rbridge Mac Addresso 为其自身RB2的Maj转发该报文。RB3攵至U该Trill报文发现此报文目标Trill nickname为其自身，则解封装该Trill报文，解封装后的报文继续进行二层转 发，丢给了 Host B 0这里RB1与RB2之间的TRILL报文Outer-Vlan 为他们之间通过 TRILL VLA
10、Nft、商 好的Designated VLAN,该Designated VLAN仅仅为了达到两台 Rbridge互联互 通的目的，在一台交换机接收到一个 TRILL数据帧时，真实起作用的是 Inner-VLAN ,包括该Inner-VLAN的C-Tag字段，以及Inner-VLAN的值，数据面 Rbridge维护有一张该Rbridge所关心的VLANFU表，当接收到的TRILL数据帧 Inner-VLAN不在该列表中，则Rbridge忽视该报文，只进行转发，而如果存在 于该VLAMJ表中，当报文可被此Rbridge接收则送CPU对于多播数据转发如下图所示例子：如上图，在TRILL campus
11、会为不同的VLAN&J建分发树(Distination Tree),图 中红色线条表示VLAN 10的分发树，蓝色线条表示 VLAN20勺分发机与ISIS 的最短路径树不同的时，这种分发树不存在环路，也就是说树中的任意两个结点 是不存在多条路径的，每棵分发树都有一个root rbridge , RB1为VLAN10勺根桥，RB刻VLAN20勺根桥。在转发面中，维护有分发树的邻居表。比如对于VLAN10 RB4计算出来的邻居表有RB1, RB2和RB3在分发树中有且仅有一个邻居是到达 根桥的，其它的为远离根桥的邻居。只要属于邻居表的邻居发来的多播报文都会 被接收并向其它邻居分发。以 VLAN20
12、的多播报文分发为例，我们看一下其转 发行为：PC-A发出一个多播报文，RB1接收到知道其为VLAN10勺多播，它查看VLAN10 的分发树，该分发树的根桥为 RB2于是打上TRILL头，ingress Rbridge为RB1, Egress Rbridge 为 RB2 带上 Trill 外层头，Outer-DMAC为 ALL-Rbridges 的特 定MAC Outer-SMac为RB1,将该报文在RB1中的所有VLAN1邸居分发，报文会被RB2接收，并向其它接口分发，这样就送到了 RB3 RB3接收到该多播报文， 发现报文是从邻居接收到的，即接收并转发，PC-B则收到了该多播报文。1.3 控
13、制平面TRILL控制平面上要为数据平面生成如下控制表：1. Trill nickname 转发表(nickname, nexthop-group-id2. Nexthop-group 表( nexthop-group-id, nexthop-mac )3. Vlan 分发树根桥表(vlan-id, nickname), nickname为 VLAN勺根桥Rbridge。4. Vlan 分发树邻居表( vlan-id, mac, is_appointed_forwarder ) 其中 is_appointed_forwarder为指定的该 vlan 的转发者。5. TRILL 令口接表mac,p
14、ort6. TRILL outer vlan 表port, vlan tr川报文在该 port 上以该 vlan 接收及输出。7. MacS,之前的macS只有出接口，在TRILL中MACS还需扩展出目标 Rbridge。 (vlan-id,mac,port-type,port,nickname)以上的表项基本上都可由ISIS协议生成，当然视实现情况而定，比如说Mac表, 在TRILL协议中建议使用ESAD协议来实现，该协议目前存在的实现是通过ISIS 扩展来实现，若不使用ESAD协议，在RBridge接收到一个TRILL报文时，当报 文的Inter.Vlan 为该Rbridge所关心的VLA
15、N则进行Mac地址的学习，这样就 不需要额外的ESADI协议支持。TRILL协议对ESADI的要求是建议不是必须。Tr川路由转发表(包括Trill nickname 转发表和nexthop-group表)是通过 ISIS生成的，ISIS通过邻居发现获得邻接的nickname,并对外公告它所发现的 所有邻居，ISIS通过SPF计算获得到达各个nickname的路径，并以此生成Trill 路由转发表。Vlan分发树的生成也是在ISIS SPF计算出的最短路径树上生成的，ISIS最短路 径树对于不同的根结点计算出来的树是不一样的，但只要确定了根结点，即可在整网中确定一棵树，分发树就是这样生成的，具前提就是通过优选算法在Vlan中选举出一个根结点来，以此作为分发树的根桥。Vlan分发树根桥表用于对普通多播或广播报文进行trill封装时标明该报文使用哪棵分发树进行分发，事实 上即便是相同vlan的不同报文，也可以选择不同的分发树进行分发(若要支持该功能vlan分发树邻居表应扩展为(vlan-id, nickname, mac) 。ISIS确定了 分发树后除增加VLAN发根桥表项外，同时生成这棵分发树的邻居表。