1、概述
XRN(eXpandable Resilient Networking，可擴(kuò)展的彈性網(wǎng)絡(luò))技術(shù)是通過將多臺網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備分布式地互聯(lián)在一起構(gòu)成一個獨立的三層交換核心，賦予網(wǎng)絡(luò)管理者隨時隨地提高網(wǎng)絡(luò)性能或增加端口的能力。管理人員可以將XRN技術(shù)的分布式核心架構(gòu)當(dāng)作一個統(tǒng)一的整體來進(jìn)行管理，從而使全部交換和路由工作能夠在多臺局域網(wǎng)核心設(shè)備之間進(jìn)行分配。
2、XRN的組件
2.1 分布式設(shè)備管理
分布式設(shè)備管理(DDM)負(fù)責(zé)向XRN分布式交換架構(gòu)發(fā)布各類管理和控制信息。不論與哪一種邊緣設(shè)備連接，分布式設(shè)備管理系統(tǒng)都能利用SNMP，TELNET等協(xié)議或基于Web的管理方式，通過一個惟一的IP地址將整個XRN分布式交換架構(gòu)作為一個統(tǒng)一的邏輯整體來進(jìn)行管理，如圖2所示。諸如軟件升級、虛擬子網(wǎng)的配置、生成樹參數(shù)的修改、組播過濾以及QoS配置等管理任務(wù)，可以在整個XRN分布式交換架構(gòu)中運(yùn)行。
除此之外，XRN分布式交換架構(gòu)中的所有設(shè)備單元將共享管理IP地址，從而確保即使某一臺互聯(lián)在其中的交換設(shè)備發(fā)生傳輸故障，網(wǎng)絡(luò)管理人員仍然能夠?qū)RN設(shè)備進(jìn)行不間斷的管理與監(jiān)控。
2.2 分布式彈性路由
分布式彈性路由(DRR)是一種高級的路由實施策略，它使一個XRN分布式交換架構(gòu)中多臺互聯(lián)在一起的交換機(jī)設(shè)備能夠像一個統(tǒng)一的主動路由實體一樣工作。與冗余第三層實施方法(如VRRP和HSRP)不同，分布式彈性路由能夠在分布式交換架構(gòu)的所有交換機(jī)設(shè)備中智能地分配路由負(fù)載，從而使網(wǎng)絡(luò)的路由性能實現(xiàn)最大化，且可充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬。
即使出現(xiàn)支持XRN技術(shù)的交換機(jī)發(fā)生故障這一非常少見的情況，代替這臺交換機(jī)的設(shè)備也會自動接手全部工作，從而避免網(wǎng)絡(luò)中斷，同時也不再需要管理人員利用終端工作站來對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新配置。
除此之外，分布式交換架構(gòu)中的交換機(jī)將會為與其直接相連的主機(jī)和交換機(jī)提供第三層本地轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，這一服務(wù)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)性能的提升帶來極大的好處。隨著XRN設(shè)備單元不斷地添加進(jìn)分布式交換架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)核心整體的第三層交換能力也會相應(yīng)發(fā)生變化。網(wǎng)絡(luò)可以平衡增長的能力，使網(wǎng)絡(luò)在升級時性能不會受到損害。
2.3 分布式鏈路聚合
對于支持XRN技術(shù)進(jìn)行核心交換設(shè)備管理的網(wǎng)絡(luò)來說，分布式鏈路聚合(DLA)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備的全網(wǎng)狀互聯(lián)。利用XRN分布式交換架構(gòu)在不同設(shè)備單元之間形成多個中心節(jié)點的能力，整個網(wǎng)絡(luò)的可用性都得到了極大的提升。XRN技術(shù)獨有的一項技術(shù)特性是：定制ASIC芯片能夠在XRN分布式交換架構(gòu)多個設(shè)備單元的連接鏈路之間智能地分配交換流量。
利用DLA技術(shù)來配置企業(yè)配線間，使其通過多條路徑與XRN分布式交換中心實現(xiàn)互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)能夠利用聚合鏈路中的所有鏈路將流量轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)絡(luò)的核心，從而最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力。聚合鏈路中的某一條鏈路一旦發(fā)生故障，DLA技術(shù)會自動將流量重新分配到剩余的鏈路上，因此，DLA技術(shù)保證了網(wǎng)絡(luò)高級別的冗余性。
XRN技術(shù)利用一整套高速互聯(lián)鏈路實現(xiàn)了外部故障的冗余性。在第一階段，XRN互聯(lián)鏈路能夠為低成本的短途專用布線提供支持，升級為承載于銅纜或光纜布線系統(tǒng)之上的標(biāo)準(zhǔn)1Gbit/s鏈路，利用鏈路聚合技術(shù)實現(xiàn)多條1Gbit/s鏈路或高達(dá)10Gbit/s的互聯(lián)鏈路，以便在最后階段到來時提供最大的支持能力。這樣，使網(wǎng)絡(luò)管理者可以不受一間單獨計算機(jī)房的限制而對分布式交換架構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展和延伸。
需要指出的是，DLA技術(shù)能夠為基于IEEE802.3ad標(biāo)準(zhǔn)的鏈路聚合技術(shù)提供支持，從而使任何一臺支持這一標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備都能夠與XRN分布式交換架構(gòu)實現(xiàn)互聯(lián)，并很快享受到XRN技術(shù)所帶來的在性能和冗余性方面的優(yōu)勢。DLA技術(shù)還能夠支持智能本地轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)，從而確保流入和流出分布式交換架構(gòu)的流量始終通過最優(yōu)化的傳輸路徑，而不是通過XRN的互聯(lián)鏈路進(jìn)行傳輸。
利用分布式鏈路聚合技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)配線中心的雙路備份，從而防止交換機(jī)和交換鏈路的失效。在第二階段，XRN互聯(lián)鏈路的最大連接距離將可以延伸至通常1Gbit/s所能達(dá)到的距離。這意味著XRN交換機(jī)可以部署在多個計算機(jī)房以確保環(huán)境因素不會引發(fā)網(wǎng)絡(luò)的單點失效。
3、XRN技術(shù)的主要優(yōu)勢
XRN技術(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在下列幾個方面。
3.1 高可用性
由于XRN技術(shù)采用分布式的架構(gòu)，因此不會引起單點故障，為用戶避免了昂貴且復(fù)雜的冗余功能設(shè)計。與傳統(tǒng)的集中式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法不同，多臺支持XRN技術(shù)的交換機(jī)設(shè)備可以分布在整個網(wǎng)絡(luò)，極大地降低了可能因環(huán)境因素而引起的傳輸中斷現(xiàn)象。
XRN分布式交換架構(gòu)的交換機(jī)能夠安裝在各自獨立的設(shè)備機(jī)架中，將來甚至可以安裝在園區(qū)不同的計算機(jī)中心，從環(huán)境因素方面確保了網(wǎng)絡(luò)最短的宕機(jī)時間。分布式鏈路聚合技術(shù)能夠自動將流量轉(zhuǎn)移到其他鏈路以及位于網(wǎng)絡(luò)核心的交換機(jī)，保證網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)和交換機(jī)的故障不會對整個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成影響，從而縮短了網(wǎng)絡(luò)的宕機(jī)時間。
通過在分布式交換架構(gòu)的多臺獨立交換機(jī)之間分配網(wǎng)絡(luò)，分布式彈性路由能夠有效地防止網(wǎng)絡(luò)中的單點失效。分布式設(shè)備管理能夠提供分布式的設(shè)備接口，因而可以不間斷地對分布式交換架構(gòu)進(jìn)行訪問。與XRN技術(shù)配合工作的快速生成樹(IEEE 802.1w)協(xié)議和鏈路聚合控制協(xié)議(IEEE 802.3ad)，不僅能夠提供二層冗余，還可以支持與現(xiàn)有基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之間的互操作。
3.2 高性能
高速XRN技術(shù)可以支持對整個網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)核心部分帶寬能力的伸縮，網(wǎng)絡(luò)管理人員只需要向分布式交換架構(gòu)中增加設(shè)備單元便可以實現(xiàn)這一點。由于XRN分布式交換架構(gòu)中的每一臺設(shè)備單元都擁有屬于自己的多個1Gbit/s交換與路由引擎，因此整個分布式交換架構(gòu)的潛在交換能力實際上就是每一臺互聯(lián)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)能力的總和。隨著XRN技術(shù)的下聯(lián)能力被升級到10Gbit/s，分布式交換架構(gòu)的交換能力將得到擴(kuò)展，進(jìn)而能夠滿足即使是帶寬耗用量最大的網(wǎng)絡(luò)的要求。
3.3 易管理
由于互聯(lián)在一起的核心交換機(jī)能夠被網(wǎng)絡(luò)管理人員作為一個整體，從而使整個XRN分布式交換架構(gòu)的管理變得非常容易，為企業(yè)節(jié)省了寶貴的IT資源。
3.4 緊湊的設(shè)備排列
XRN技術(shù)在為用戶帶來高性能、高可用性核心網(wǎng)絡(luò)的同時，通過采用更加緊湊的交換機(jī)排列形式為用戶節(jié)省了機(jī)架空間，并降低了對設(shè)備供電系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)的要求，從而使用戶在需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行變更和升級的時候能更加方便地對這些設(shè)備進(jìn)行重新部署。
3.5 優(yōu)化IT預(yù)算
XRN技術(shù)的可伸縮性使用戶能夠隨時隨地向網(wǎng)絡(luò)增加新設(shè)備單元，不僅降低了升級成本，還保護(hù)了已有網(wǎng)絡(luò)的投資。
除此之外，利用分布式鏈路聚合技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)管理人員能夠在分布式交換架構(gòu)內(nèi)配置多條用來連接遠(yuǎn)端交換機(jī)的主動鏈路，從而借助于新增的鏈路級冗余技術(shù)為日益增長的網(wǎng)絡(luò)邊緣與網(wǎng)絡(luò)核心之間的互聯(lián)需求提供支持。
4、XRN的發(fā)展計劃
XRN技術(shù)代表了一種全新的網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)計理念，它將會通過3個階段來逐步實現(xiàn)。所有上述XRN技術(shù)的基本組件，其中包括分布式彈性路由、分布式設(shè)備管理以及分布式鏈路聚合在第一階段都將得到支持。XRN技術(shù)的進(jìn)步不僅會打破所有有關(guān)網(wǎng)絡(luò)核心冗余成本的陳規(guī)，長期來看，還將為網(wǎng)絡(luò)提供一個伸縮性很強(qiáng)的平臺以實現(xiàn)1Gbit/s和10Gbit/s的網(wǎng)絡(luò)交換架構(gòu)。
實現(xiàn)XRN的第一階段：網(wǎng)絡(luò)管理人員通過兩臺支持XRN技術(shù)的交換機(jī)設(shè)備便可以構(gòu)建一個分布式交換架構(gòu)。
實現(xiàn)XRN的第二階段：網(wǎng)絡(luò)管理人員可以將一個分布式交換架構(gòu)中支持XRN技術(shù)的交換機(jī)數(shù)量從2臺增加到4臺，并賦予10Gbit/s以太網(wǎng)具有分布式交換架構(gòu)的交換能力。
實現(xiàn)XRN的第三階段：網(wǎng)絡(luò)管理人員將通過增加連接在分布式交換架構(gòu)中支持XRN技術(shù)的交換機(jī)數(shù)量來提高網(wǎng)絡(luò)的整體交換能力以及與網(wǎng)絡(luò)核心互聯(lián)的鏈路質(zhì)量。憑借著與網(wǎng)絡(luò)核心高性能的10Gbit/s互聯(lián)鏈路，網(wǎng)絡(luò)管理人員能夠在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)建立支持千兆以太網(wǎng)到桌面的高性能網(wǎng)絡(luò)核心骨干。
5、總結(jié)
XRN技術(shù)是一種分布式的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。使用這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)，人們能夠構(gòu)建出具備高可用性和可伸縮性的網(wǎng)絡(luò)核心，其性能、配置能力和可伸縮性都可以與網(wǎng)絡(luò)同步增長，從而避免了集中式網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備所需要面對的一次性較大投入以及物理限制等問題。由于所有連接在一起的核心交換機(jī)都可以被網(wǎng)絡(luò)管理員當(dāng)作一個實體來進(jìn)行管理，因此對整個XRN分布式交換架構(gòu)進(jìn)行管理變得非常容易，甚至一個XRN局域網(wǎng)核心的安裝工作都會因為XRN技術(shù)能夠最大程度降低網(wǎng)絡(luò)對機(jī)架空間、供電與散熱系統(tǒng)的要求和易于重新部署而變得非常簡單。
與傳統(tǒng)的集中式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法不同，利用XRN技術(shù)構(gòu)建起來的局域網(wǎng)核心不會因為單點失效故障而引發(fā)災(zāi)難性的網(wǎng)絡(luò)事故。利用XRN技術(shù)，多臺交換機(jī)設(shè)備可以分布于整個園區(qū)之內(nèi)，從而能夠避免由于環(huán)境因素引起的單點失效影響整個網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的情況發(fā)生。
