TRILL淺析

1 TRILL概述

TRILL的全稱就是Transparent Interconnection of Lots of Links，顧名思義，其本質就是將非常多條鏈路透明地組織在一起，以致於上層IP應用感覺這僅僅是一條鏈路似的。它本質上是一個2.5層的技術，使用最短路徑、多路徑等三層路由技術來講多條鏈路組織成為一個大二層網絡，並支持VLAN、自配置、多播等二層功能。

它既有以太網的易配置特性，又有第三層路由的技術優勢。

2 TRILL的背景

(1) 為什么以太網使用范圍小有6字節地址，而IP在整個Internet中使用卻有4個字節？

出於自配置的考慮。以太網設備的MAC地址是不須要配置的，也絕對不會沖突，由於不同以太網廠商購買不同地址塊。

(2) 為什么須要TRILL，為什么不能僅用第二層或者第三層的技術來解決？

二層無法擴展到非常大，由於基於CSMA/CD的以太網支持的網絡半徑是有限的；假設引入網橋，那么就要使用STP生成樹協議來防止環路；可是STP堵塞將造成了一半的網絡帶寬浪費和次優路由。

單純使用三層的核心問題在於主機在移動的過程中，IP地址是必需要改變的，由於IP地址本質上是分給鏈路而不是節點的。

3 TRILL技術

RBridge：實現了TRILL協議的設備叫做Routing Bridge，簡稱RBridge.

TRILL頭部非常easy：

ingress RBridge nickname (16 bits), egress RBridge nickname (16 bits), hop count (6 bits), and a multidestination flag bit (1 bit).

所以查表速度肯定要快於以太網MAC地址(6字節)和IP(4字節而且最長匹配)。

對以下幾個關鍵問題的解答，應該是理解TRILL核心技術的關鍵。

問題一：從源MAC S到目的MAC D，入RBridge怎樣知道出RBridge就是R2呢？

這個問題本質上是怎樣學習端節點End Node的位置，這是進行TRILL核心網轉發的前提。

盡管眼下有多種機制，可是宏觀效果是： 僅僅有Ingress/Egress RBridge須要使能傳統的MAC地址學習(MAC表中區分從本地port學到的MAC地址，以及從遠端Egress RBridge上學到的MAC地址)，而TRILL網絡上的核心RBridge無需維護與主機相關的MAC表。

默認機制是自學習加洪泛。即全部RBridge不斷學習 (ingress RBridge, source MAC address) 映射關系，假設仍然不知道，則封裝multidestination標志被洪泛到全部RBridge。(插一句，怎樣進行洪泛是通過TRILL底層執行的IS-IS協議來生成的最短路徑樹進行，而且全網有一個同樣的SPF樹。)

一個可選機制是ESADI End-Station Address Distribution Information  ，即RBridge宣告下聯的端節點。

此外另一種機制是建立一個獨立的字典或者文件夾，存儲RBridge nickname與下聯端節點的關系。

問題 二：TRILL為什么選擇IS-IS作為底層路由協議，而不選擇相同是鏈路狀態協議的OSPF？

主要兩個原因，1 IS-IS能夠直接執行在第二層數據鏈路層上，進而實現自配置，而OSPF執行在IP層上，須要每一個路由器都先配置好IP地址才行；2 IS-IS以TLV為報文的基本格式，方便支持各種可擴展屬性。

問題三：RBridge怎樣獲取nickname?

RBridge隨機選擇nickname，並與鏈路狀態宣告報文一起洪泛通知給其它RBridge。

問題：TRILL是否支持增量部署？

當然能夠，全然能夠把現有以太網中的bridge替換成為RBridge，讓兩種設備並存於網絡中。那么，RBridge之間由普通網橋bridge連接的網絡仍然使用生成樹STP，而且被RBridge視為一個單一的鏈路就可以。

問題：TRILL是怎樣支持不同類型底層鏈路的？

在TRILL網絡中，RBridge之間可能是多種鏈路層技術，比方以太網、PPP串行鏈路、IP或者IPSec或者MPLS。那么TRILL是怎樣支持這些不同類型的底層鏈路呢？這是由於TRILL網絡中傳輸的報文是三層封裝的：

第一層頭，也叫做hop-by-hop頭，是由詳細的底層鏈路決定。假設是以太網，那就是MAC頭；假設是MPLS，就是MPLS頭等，這個外層頭的源/目的地址是每跳都換的；

第二層頭，也就是前面所說的TRILL頭。這個頭里，源是前述ingress RBridge；目的是egress RBridge；

第三層頭，真正進行大二層通信的端節點的二層地址。

問題：VLAN對於TRILL有什么影響嗎？

如前述，TRILL網絡的數據包有三個頭：外頭+TRILL頭+內頭。首先，在內頭中的VLAN tag非常明顯體現的是終端所屬的通信廣播域；而在外頭中的VALN tag則是用於在普通以太網中連接不同的RBridge。在TRILL中使用的是指定RBridge，即DRB的方式。詳細說，DRB選擇一個VLAN號，比方VALN A，然后通知在同樣以太鏈路上的全部其它RBridge，用於Hello和LSP的通信。此外，

1) DRB也用於決定哪個RBridge來封裝和解封裝哪個VLAN的數據包。

2) RBridge會在其LSP中宣告它所連接的是哪個VLAN的終端，以便僅僅接收相應VLAN的。

問題：多路徑與TRILL是什么關系？

從技術淵源來看，多路徑是第三層的技術，而不是第二層的。詳細來說，在三層，路由器通過路由協議能夠計算出多條等價路由路徑，實現負載均衡，如ECMP；在二層，除了多播表項外，MAC表中的單播表項僅僅可能相應於一個出口。

那么，TRILL與多路徑的關系就是，TRILL技術的出現，通過隧道封裝，將三層IP多路徑轉發技術應用到以太幀轉發上，進而實現將原本的二層MAC轉發轉換成一個類IP的三層路由轉發。

4 TRILL實現

TRILL設備中肯定是有兩個表的，一個是MAC表，用於學習源MAC地址，而且查找目的MAC地址所相應的RBridge nickname；還有一個是TRILL轉發表，在TRILL域轉發時用，即從ingreee RBridge怎樣到達egress RBridge。