详解TRILL技术及其组网模型

ZDNET网络频道 01月11日 综合消息（文/H3C 宋玉兵）：TRILL(Transparent Interconnection of lots of links，多链路透明互联)是IETF为实现数据中心大二层扩展制定的一个标准，目前已经有一些协议文稿标准化，如RFC6325，6326，6327 等等。该协议的核心思想是将成熟的三层路由的控制算法引入到二层交换中，将原先的L2报文加一个新的封装(隧道封装)，转换到新的地址空间上进行转发。而新的地址有与IP类似的路由属性，具备大规模组网、最短路径转发、等价多路径、快速收敛、易扩展等诸多优势，从而规避STP/MSTP等技术的缺陷，实现健壮的大规模二层组网。

一、 TRILL——实现二层多路径转发

TRILL标准涉及几个重要的概念：

Routing Bridge：路由桥，简称RBridge或RB，是支持TRILL功能的网络节点的统称，类似一个IP Router;

VLAN x Forwarder：VLAN X转发器，类似于VPN中的PE角色，基于VLAN来选举。主要功能是对用户侧的报文封装TRILL头送入TRILL网络进行转发或者将TRILL网络的报文解封装还原成用户侧的报文发送给用户;

Nickname：16bit长，类似于IP地址，是RB节点路由计算的基础。Nickname从Mac地址演变而来，因为Mac地址有48个 bit，如果直接用于编码开销太大，而且表示的空间太大，因此从48bit缩减到16bit，64K范围。每个节点的Nickname各不相同，Nickname可以自动选举也可以手工配置，每个RB可以有多个Nickname。

“多路径”概念以往只用于IP转发。当两台路由器间存在多条等价转发路径(等价或非等价)，路由器可根据路由协议的计算结果，将IP报文沿最短路径、并按照路径度量值，基于流的方式进行分担转发，由此可充分利用带宽资源。如果我们仔细回想一下我们交换机中最常使用的L2转发表，即MAC表，我们可以看到对于一个单播表项，其出端口只能是唯一的一个物理端口或者聚合端口，并不能同时有多个独立的物理端口，如果是那样的话，表项就变成了一个多播表项。也就是说MAC转发表天生不具备二层多路径能力。TRILL技术的出现并没有改变这种状况，而是通过隧道封装，将原本的二层MAC转发转换成一个类IP的三层路由转发，即TRILL技术将IP报文转发思路应用于以太帧转发，支持TRILL技术的以太网交换机被称为“RBridge(Routing Bridge)”。

由于RB要对用户侧的报文进行封装和解封装操作，我们可以通俗的将负责报文加封装/拆封装的端点设备称为Vlan X Forwarder，类似VPN中的PE。

路由器可通过链路状态路由协议计算相互之间的最短路径、等价多路径/ECMP，并在拓扑变化时更新转发路径。RBridge间通过类似IS-IS路由协议的链路状态控制协议TRILL IS-IS实现相互间最短路径和等价多路径的计算。TRILL IS-IS只计算RBridge间的拓扑，而不关心网络中两台主机间的拓扑(事实上，两台RB之间最常使用的拓扑是直连方式)。

为了实现上述的路由控制功能，需要在网络中为每个RB定义一个全局唯一的标识，由于Router ID已经被IP使用了，且其形式类似IP地址，考虑到TRILL IS-IS还是为L2服务，因此TRILL重新选择了一种新的ID，名字叫Nickname，用来标识每个RB设备。TRILL IS-IS计算的最后结果就是为了形成到不同Nickname的单播和组播转发表。

图1. RBridge对已知单播的转发

如图1所示，当单播以太帧通过位于TRILL网络边缘的Ingress RBridge进入TRILL网络时，原始帧头前被增加一个额外的“TRILL头”(类似IP报文头)，其中包含Ingress RBridge Nickname和Egress RBridge Nickname，就像IP头中的源IP地址和目的IP地址。“TRILL头”前还要添加“Next-Hop头”(就像IP报文前的MAC头或PPP 头)，由此完成TRILL帧封装。此后，TRILL帧在RBridge间的转发过程就像IP报文在路由器间的转发过程。RBridge根据TRILL头中的Egress Nickname进行逐跳转发，Next-hop头在每一跳都要修改，而TRILL头中只有TTL值发生变化。RBridge间对TRILL帧实现最短路径转发和等价路径分担，避免了传统二层网络由于运行STP造成的链路阻塞问题。TRILL帧最终在TRILL网络边缘的Egress RBridge被还原成标准以太帧，并被送出TRILL网。