系统架构设计师教程 第17章 17.3 网络构建关键技术 笔记

17.3 网络构建关键技术

17.3.1 网络高可用设计

1.网络高可用性概述

故障次数少和故障恢复时间短是衡量网络高可用性的主要指标

可用性 (Availability) 可以下式表示： A=MTBF/(MTBF+MTTR)

MTBF: 平均无故障时间 (Mean Time Between Failurs) MTTR: 平均故障修复时间 (Mean Time To Repair)

提高网络可用性，可以通过提高MTBF, 降低MTTR来提高

MTBF取决于网络设备的硬件和软件本身的质量，提升是有限的；

降低MTTR：以最快的速度发现网络故障、迅速将网络从故障状态恢复

2.网络高可用架构

一个网络由网络元素(或网络部件), 按照一定的连接模型连接在一起而构成。

1)网络部件

网络部件是组成网络的基本要素，典型代表有各种交换机、路由器等网络设备。网络部件的高可用性是网络高可用性的关键。

网络部件包括硬件结构和软件系统。

硬件高可用性包括主控结点冗余设计；业务 结点热插拔设计；电源风扇冗余设计等。

软件系统高可用性包括软件热补丁设计，软件异常保 护，数据冗余备份等。

2)网络连接模型

网络物理拓扑连接形式也影响网络的可用性程度

3)网络协议及配置

基本路由协议 如 OSPF/BGP等为主，其他链路检测协议如 BFD/NQA等辅助协议以尽可能缩短网络故障发现时间

17.3.2 IPv4与IPv6融合组网技术

在三种过渡技术：双协议栈、隧道技术、地址翻译 机制。

1.双协议栈

IPv4/IPv6双协议栈机制是使 IPv6 网络节点具有一个 IPv6协议栈和一个IPv4协议栈，同时支持IPv4和 IPv6协议 的处理。

2.隧道技术

1)ISATAP 隧道

ISATAP(Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol) 是一种 IPv6转换传送机制，允许 IPv6数据包通过 IPv4 网络上双栈节点传输。

2)6to4 隧道

6to4隧道指的是在站点之间进行IPv6通信，每个站点应至少部署一台6to4路由器作为出 入口，使用特定的地址格式，即地址前缀为“2002:”,将路由器IPv4地址嵌入到 IPv6地址前 缀中，因此位于不同6to4 站点内的主机彼此通信时即可自动抽出IPv4地址在路由器之间建立 隧道。

3)4over6 隧道

4over6 是 IPv4 over IPv6 ，是IPv4 网络向IPv6 网络过渡过程中向纯IPv6主干网过 渡提出的一种技术。它可以在最大程度地继承基于IPv4 网络的应用的同时，加快网络从IPv4 向IPv6 过渡的进程。

基于4over6机制，两个通信节点之间采用IPv4进行业务交互，但它们之间交互的 IPv4业 务实际上承载在 IPv6网络上。

4)6over4 隧道

6over4 隧道技术提供一种转发机制，使得双栈节点之间在组播使能的IPv4网络中传送 IPv6 分组。即它在用于承载的IPv4 网络建立的虚拟数据链路层(虚拟以太网)上供 IPv6 协议传送 分组数据。

3.网络地址翻译技术

网络地址翻译 (Network Address Translator) 技术将IPv4地址和IPv6 地址分别看作内部地址和外部地址，或者相反，以实现地址转换。

17.3.3 SDN 技术

主要关键技术包括：控制平面技术、数据平面技 术和转发规则一致性更新技术等。

1.控制平面技术

控制器是控制平面核心部件，也是整个 SDN体系架构的逻辑中心。

存在两种控制器扩展方式：

单一集中式结构的控制器，采用多线程方式 或 并行处理架构

多控制器方式是用扩展的方式优化SDN 网络。扩展控制器一般可采用两种模型方式：扁平控制模型、层次控制模型。

2.数据平面技术

SDN 转发设备的数据转发形态可分为硬件和软件两种。

1)硬件处理方式

硬件处理方式具有更快的速度，但灵活性有所降低。

提升灵活性，可以使用

了RMT(Reconfigurable Match Tables) 模型， 该模型支持可重配置的匹配表，允许在流水线阶段支持任意宽度和深度的流表

FlowAdapter技术, 采用交换机分层的方式来实现多表流水线业务

2)软件处理方式

处理速度低于硬件，灵活性高

3.转发规则一致性更新技术

为了解决在 SDN 网络中不同转发设备转发规则更新可能会出现不一致的问题，一般采用 “两段提交”的方式来更新规则。

需要等待所有交换机旧规则处理完毕后，才能进行规则更新，造成规则空间占用。

增量式一致性更新算法将规则更新分多轮进行，每一轮都采用“二段提交”方式更新一个子集，达到节省规则空间和缩短更新时间的折中。