园区网破局（一）：看云化路由设计如何引领网络升级

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原创最新推荐文章于 2025-12-04 17:39:28 发布 · 1.1k 阅读

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#网络 #信息与通信

在数字化转型的浪潮中，传统园区网络面临着诸多挑战，逐渐难以满足企业日益增长的业务需求。

在架构层面，传统园区网络多采用 “接入 - 汇聚 - 核心” 的三层架构，容易产生二层网络广播风暴、网络环路等问题，可靠性、易拓展性也有待提高......
在运维方面，网络部署需要网络管理员手工通过命令行或 Web 管理等方式，逐台配置设备。对于规模较大的园区，手工重复工作量大，配置繁琐，新业务上线周期长。一旦网络出现故障，定位和解决问题往往依赖专业人员的运维经验，故障排查时间长，影响业务正常运行......
在成本投入方面，传统园区往往采用大型机架，成本高、网络规模继续扩大时，扩容价格不菲......

星融元云化园区网解决方案，正是在这样的背景下应运而生。简单来说，它就是将数据中心云网建设的理念融入园区网络，构建出一个具备高可靠性、高扩展性和高性能的新型园区网络环境。

Spine - Leaf 架构

在云化园区路由设计中，网络架构的选择是基石，Spine - Leaf 架构凭借其独特优势，在云化园区网络中备受青睐。

传统的三层园区网络架构下，东西向的L3流量不论是不是在一个接入交换机下，都需要走到具有L3功能的核心交换机才能完成转发。（如下图左）而在Leaf/Spine的组网模型中（如下图右），Leaf和Spine层各节点采用Full-mesh连接，流量转发途经设备更少（两层Leaf/Spine网络内，终端间通信最多3跳），Leaf 和 Spine 层都被设计成独立的自治系统（AS）并通过外部边界网关协议（eBGP）互联。

在易扩展性上，Spine - Leaf 架构的扩展非常灵活。当园区网络需要增加新的终端设备或扩大规模时，只需要简单地添加 Leaf 节点，并将其连接到现有的 Spine 节点上即可，无需对整个网络架构进行大规模的调整。这就像搭积木一样，想要扩大规模，直接添加新的积木块就行，十分方便。

在多样化终端接入能力方面，它支持 1GE/2.5GE RJ45、10GE SFP+、25GE SFP28、40GE QSFP+、100GE QSFP28 等多种接口类型，能够满足不同类型终端设备的接入需求。【更多详细产品规格，请前往https://asterfusion.com/product/cx-m-cloud-campus-network/】

BGP 路由协议

星融元云化园区解决方案中整网采用 BGP 路由协议，利用 BFD （双向转发检测）实现快速路由收敛。其原理是在两个相邻网络设备间建立 BFD 会话，以极短的故障检测时间（约为 150 毫秒）相互发送检测报文。一旦某设备在规定时间内未收到对端的 BFD 报文，就可判定链路或节点出现故障。在单链路或单节点故障发生时，BGP 能依据 BFD 的检测结果，迅速调整路由表。原本通过故障链路或节点转发的流量，会被重新路由到其他可用路径，从而实现快速恢复。另外，也支持灵活调整故障检测灵敏度、检测报文的发送间隔等参数。

IP地址规划

在传统园区网中，核心路由交换机往往采用能够支持大量地址表项的大型机框设备，但这类设备成本高、占空间、不易拓展，一定程度上限制了园区的接入规模和性能。

而在星融元云化园区方案中，一方面通过聚合路由技术和合理的IP分配策略，有效节约了路由表项资源；另一方面通过多级 Leaf-Spine 架构设计，实现了单芯片横向拓展，支持网络平滑扩容到30k+终端接入规模；至此，实现了全盒式交换机对昂贵机框设备的替代，能够有效帮助客户降低50%以上的TCO。

其中，DHCP Option 82 在 IP 地址分配中起到了关键的作用。通过 DHCP Option 82，可确保同一 Leaf 交换机下非漫游终端设备聚合在同一子网内，保障聚合路由正常运行，提高 IP 地址利用效率与网络稳定性。

漫游设计与实现

传统漫游存在切换延迟、AP 协同难、配置复杂问题，会造成性能下降甚至网络中断。

园区网络中的终端大体可分为漫游和非漫游两种类型。

对于非漫游终端，上文中已经提到需要借助聚合路由和DHCP Option 82 ，将多个终端设备 IP 地址聚合到一个子网路由，以减少交换机表项空间占用。

对于漫游终端不会使用聚合路由，而是保留其原有的 IP 地址。即使终端漫游到不同的 Leaf 交换机，也将一直使用原有的主机路由信息接入网络。

Spine 层交换机负责正确维护这些漫游终端的主机路由信息，整网范围皆为“云漫游”域。这种新架构下我们无需建立CAPWAP隧道让流量绕行转发，配置管理上也做到了高度简化。

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这里有个重要概念：ARP 侦听机制，目的是将上述过程中所有二层数据帧都将被转发并转换为三层报文。

终端发起 ARP 请求：终端设备在需要获取目标设备的 MAC 地址时，会发起 ARP 请求广播，以探寻对应 IP 地址的 MAC 地址。
Leaf 交换机生成映射：与终端接入的 Leaf 交换机接收到 ARP 请求后，通过 ARP 侦听机制，建立 ARP 与 IP 地址之间的映射关系。具体操作为将 ARP 表项转换为 32 位主机路由，以便后续的路由转发。
信息同步至 Spine 设备：Leaf 交换机完成映射建立后，会立即将这些包含 ARP 与 IP 地址映射（已转换为 32 位主机路由）的信息，同步到与之直接相连的 Spine 设备上，让 Spine 设备掌握这些关键信息。
主机路由在 Spine 层传播：Spine 设备接收到来自 Leaf 交换机的信息后，借助 BGP 重分发机制，将学到的主机路由在整个 Spine 层网络中进行传播，确保 Spine 层各设备都能获取到这些路由信息，实现高效的数据转发。
信息传播限制：值得注意的是，这些通过 BGP 重分发学到的主机路由信息仅在 Spine 层传播，不会再被发送到其他 Leaf 交换机上，以此来维持网络信息传播的有序性和合理性。