思科在2010年引入了FabricPath技術(shù)。FabricPath提供了新的功能和設(shè)計(jì)選項(xiàng)，使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商能夠創(chuàng)建以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從而提高帶寬可用性，提供設(shè)計(jì)靈活性，并簡(jiǎn)化和降低網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序部署和操作的成本。典型的FabricPath網(wǎng)絡(luò)使用脊椎和葉子結(jié)構(gòu)。

FabricPath技術(shù)使用了傳統(tǒng)第2層和第3層技術(shù)的許多最佳特性。它保留了第2層環(huán)境的簡(jiǎn)單配置、即插即用的部署模型。還介紹了一種稱為FabricPath中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)(IS-IS)的控制平面協(xié)議。此最短路徑優(yōu)先(SPF)路由協(xié)議用于確定FabricPath網(wǎng)絡(luò)中任何給定目的FabricPath交換機(jī)的可達(dá)性并選擇最佳路徑。其結(jié)果是增加了穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，快速收斂，以及使用第3層路由環(huán)境中典型的多條并行路徑的能力。

封裝格式和標(biāo)準(zhǔn)符合性

FabricPath spine and leaf網(wǎng)絡(luò)是Cisco的專有網(wǎng)絡(luò)，但基于TRILL標(biāo)準(zhǔn)。它在MAC幀封裝中使用FabricPath-MAC。

底層網(wǎng)絡(luò)

FabricPath spine和leaf網(wǎng)絡(luò)在MAC幀封裝中使用第2層FabricPath MAC，在底層網(wǎng)絡(luò)中使用FabricPath IS-IS作為控制平面。每個(gè)FabricPath交換機(jī)由FabricPath交換機(jī)ID標(biāo)識(shí)。FabricPath is-is控制平面構(gòu)建關(guān)于如何到達(dá)其他FabricPath交換機(jī)的可達(dá)性信息。

覆蓋網(wǎng)絡(luò)

FabricPath沒有覆蓋網(wǎng)絡(luò)的覆蓋控制平面。覆蓋網(wǎng)絡(luò)中的終端主機(jī)信息是通過會(huì)話學(xué)習(xí)的泛洪學(xué)習(xí)機(jī)制來(lái)學(xué)習(xí)的。

廣播和未知單播流量

對(duì)于FabricPath網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)abricPath IS-IS控制平面默認(rèn)創(chuàng)建兩個(gè)多目標(biāo)樹，通過FabricPath網(wǎng)絡(luò)承載廣播流量、未知單播流量和多播流量。FabricPath中的廣播和未知單播流量被淹沒到VLAN或廣播域中的所有FabricPath邊緣端口。

主機(jī)檢測(cè)和可達(dá)性

FabricPath交換機(jī)依靠初始數(shù)據(jù)平面流量洪泛來(lái)學(xué)習(xí)終端主機(jī)可達(dá)性信息。隨著廣播域中主機(jī)數(shù)量的增加，泛洪數(shù)據(jù)包的負(fù)面影響更加明顯。在FabricPath網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，需要仔細(xì)考慮廣播和未知單播流量泛濫的影響。FabricPath多拓?fù)涮匦缘忍匦缘拇嬖?，有助于限制FabricPath網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)子區(qū)域中的流量泛濫。

多播通信量

對(duì)于FabricPath網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)abricPath IS-IS控制平面默認(rèn)創(chuàng)建兩個(gè)多目標(biāo)樹，通過FabricPath網(wǎng)絡(luò)承載廣播流量、未知單播流量和多播流量。默認(rèn)情況下，IP多播流量?jī)H限于那些連接了感興趣的多播接收器或多播路由器并使用Internet組管理協(xié)議(IGMP)偵聽的FabricPath邊緣端口。對(duì)于第2層多播通信量，進(jìn)入FabricPath交換機(jī)的通信量被散列到要轉(zhuǎn)發(fā)的多目標(biāo)樹。對(duì)于第3層IP多播通信量，需要使用協(xié)議無(wú)關(guān)多播(PIM)通過第3層多播轉(zhuǎn)發(fā)通信量。將通信量路由到目標(biāo)VLAN后，使用目標(biāo)VLAN中的多目標(biāo)樹將其轉(zhuǎn)發(fā)。

第三層路由功能

FabricPath是一種第2層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)技術(shù)，它允許您通過在第2層添加更多的spine節(jié)點(diǎn)和leaf節(jié)點(diǎn)來(lái)輕松地?cái)U(kuò)展網(wǎng)絡(luò)容量。但大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都不是純的第二層網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)器可以與不同子網(wǎng)中的其他服務(wù)器通信，也可以通過廣域網(wǎng)或Internet與遠(yuǎn)程分支辦公室中的客戶端通信。該流量需要由FabricPath交換機(jī)(默認(rèn)網(wǎng)關(guān)和邊界交換機(jī))上啟用的第3層功能路由。

在FabricPath網(wǎng)絡(luò)中放置第3層函數(shù)需要仔細(xì)設(shè)計(jì)。有兩個(gè)主要的設(shè)計(jì)選項(xiàng)可供選擇：邊界脊椎處的內(nèi)部和外部布線，以及邊界葉處的內(nèi)部和外部布線。兩種設(shè)計(jì)都提供集中路由：即第3層路由功能集中在特定交換機(jī)上。

邊界脊椎處的內(nèi)部和外部布線

如圖6邊界spine的內(nèi)部和外部路由設(shè)計(jì)所示，spine交換機(jī)充當(dāng)?shù)?層和第3層邊界和服務(wù)器子網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。Spine交換機(jī)正在執(zhí)行VLAN內(nèi)FabricPath幀交換。spine交換機(jī)上的交換機(jī)虛擬接口(svi)對(duì)東西向內(nèi)部流量執(zhí)行VLAN間路由，并與第3層路由上行鏈路交換路由鄰接信息以路由南北向外部流量。路由流量只需經(jīng)過一個(gè)躍點(diǎn)即可到達(dá)要路由的脊椎交換機(jī)上的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。

FabricPath技術(shù)目前最多支持四個(gè)FabricPath選播網(wǎng)關(guān)。如果spine和leaf網(wǎng)絡(luò)有四個(gè)以上的spine交換機(jī)，則第2層和第3層邊界需要分布在spine交換機(jī)上。此外，在spine交換機(jī)上啟用SVIs時(shí)，spine交換機(jī)禁用會(huì)話學(xué)習(xí)并學(xué)習(xí)相應(yīng)子網(wǎng)中的MAC地址。您需要考慮MAC地址規(guī)模，以避免超出硬件的可伸縮性限制。

圖6。邊界脊椎處的內(nèi)部和外部布線

邊界頁(yè)上的內(nèi)部和外部路由

如圖7邊界頁(yè)的內(nèi)部和外部路由設(shè)計(jì)所示，spine交換機(jī)充當(dāng)?shù)?層FabricPath交換機(jī)，僅執(zhí)行VLAN內(nèi)FabricPath幀交換。它不會(huì)學(xué)習(xí)主機(jī)MAC地址。第2層和第3層功能在一些叫做border leaf switches的FabricPath leaf switches上啟用。邊界葉交換機(jī)上的SVI對(duì)東西向內(nèi)部流量執(zhí)行VLAN間路由，并與第3層路由上行鏈路交換路由鄰接，以路由南北向外部流量。

但是路由流量需要通過兩個(gè)跳：葉到脊椎，然后到要路由的邊界葉上的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。在設(shè)計(jì)中，最多可以啟用四個(gè)FabricPath選播網(wǎng)關(guān)，并在邊界頁(yè)上進(jìn)行路由。您需要考慮MAC地址規(guī)模，以避免超過border leaf交換機(jī)的可伸縮性限制。

圖7。邊界頁(yè)上的內(nèi)部和外部路由

多租戶技術(shù)

FabricPath spine和leaf網(wǎng)絡(luò)通過VXLAN網(wǎng)絡(luò)(VN)段特性支持第2層多租戶(圖8)。VN段特性提供了一種在線路上標(biāo)記數(shù)據(jù)包的新方法，取代了傳統(tǒng)的IEEE 802.1qvlan標(biāo)記。此功能使用24位增加的名稱空間?？蛻暨吘夋溌?訪問和中繼)承載傳統(tǒng)的VLAN標(biāo)記和未標(biāo)記幀。這些是VN段邊緣端口。

FabricPath鏈路(交換端口模式：FabricPath)為定義了VXLAN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符(vni)的vlan攜帶VN段標(biāo)記幀。這些是VN段核心端口。為了支持多租戶，相同的vlan可以在不同的FabricPath葉子交換機(jī)上重用，IEEE 802.1Q標(biāo)記的幀被映射到特定的VN段。VN段用于在第2層為每個(gè)租戶提供隔離。VLAN在FabricPath葉子交換機(jī)上具有局部意義，VN段在FabricPath網(wǎng)絡(luò)上具有全局意義。在每個(gè)FabricPath leaf交換機(jī)上，網(wǎng)絡(luò)保留4096個(gè)VLAN空間，但在整個(gè)FabricPath網(wǎng)絡(luò)中，至少理論上可以支持1600萬(wàn)個(gè)VN段。

圖8. 具有FabricPath VN段特性的第2層多租戶示例

FabricPath spine和leaf網(wǎng)絡(luò)還支持使用虛擬路由和轉(zhuǎn)發(fā)lite(VRF lite)的第3層多租戶，如圖9所示。FabricPath網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)第二層網(wǎng)絡(luò)，第三層svi位于第二層FabricPath交換機(jī)的頂部。使用VRF lite，F(xiàn)abricPath網(wǎng)絡(luò)支持的VLAN數(shù)量為4096。

圖9. VRF lite的第3層多租戶示例

Cisco FabricPath脊椎和葉網(wǎng)絡(luò)摘要

FabricPath spine and leaf網(wǎng)絡(luò)是Cisco的專有網(wǎng)絡(luò)，但它是一種成熟的技術(shù)，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。它提供了一個(gè)簡(jiǎn)單、靈活、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，具有良好的可擴(kuò)展性和快速收斂特性，并且可以在第2層使用多條并行路徑。但是FabricPath網(wǎng)絡(luò)是基于flood和learn的第二層技術(shù)。它的控制平面協(xié)議FabricPath IS-IS是用來(lái)確定FabricPath交換機(jī)ID可達(dá)性信息的。FabricPath交換機(jī)依靠初始數(shù)據(jù)平面流量洪泛來(lái)學(xué)習(xí)終端主機(jī)可達(dá)性信息。隨著廣播域中主機(jī)數(shù)量的增加，泛洪數(shù)據(jù)包的負(fù)面影響變得更加明顯。第三層功能位于第二層網(wǎng)絡(luò)的頂部。常見的第3層設(shè)計(jì)使用集中路由：即第3層路由功能集中在特定交換機(jī)(脊椎交換機(jī)或邊界葉交換機(jī))上。FabricPath網(wǎng)絡(luò)支持多達(dá)四個(gè)用于內(nèi)部VLAN路由的選播網(wǎng)關(guān)。

表1總結(jié)了FabricPath脊柱和葉網(wǎng)絡(luò)的特征。

表1.Cisco FabricPath網(wǎng)絡(luò)特性

有關(guān)功能支持和Cisco FabricPath技術(shù)的更多信息，請(qǐng)參閱本文檔末尾列出的配置指南、發(fā)行說(shuō)明和參考文檔。