三层网络架构方案（三层传统网络架构的进步秘密-云）

三层网络架构方案（三层传统网络架构的进步秘密-云）3、为了解决STP的问题，怎么办？——最早的尝试-设备堆叠VLAN可以减小广播域的范围，而STP则可以阻塞端口，逻辑上形成树型结构。但是STP的大大减小的链路的利用率，收敛时间过长，对二层网络中设备的数量直径也会有限制，虽然衍生出RSTP、MSTP等多种xSTP，但是STP的基本的原理是不变的。数据中心网络链路的利用率对投入产出比的影响较大，还会降低服务器提供服务的能力。核心层和汇聚层之间走IGP三层网络协议。2、通过ARP泛洪 MAC自学习的各层分工会有什么问题呢？--广播风暴众所周知的广播风暴，于是引入了虚拟局域网VLAN和生成树STP的概念：

今天再来温故一下三层网络架构，传统的三层网络架构是核心层-汇聚层-接入层，是树型结构的横向扩展。在今天SDN、云网新技术、大二层VxLAN等都在不断演进应用的时候，让我们再回头看一下从三层网络架构的优劣里，能看到什么进步的秘密呢？

1、各层的分工是什么呢？

接入层用于接入服务器等终端设备，提供终端接口，交换机通过MAC自学习来确定MAC转发表；

汇聚层一般是接入层的聚合，开启服务器的网关（一般采用VLANIF），汇聚层和接入层是二层网络协议，采用ARP泛洪作为网络探针，确定各服务器的位置；

核心层和汇聚层之间走IGP三层网络协议。

2、通过ARP泛洪 MAC自学习的各层分工会有什么问题呢？--广播风暴

众所周知的广播风暴，于是引入了虚拟局域网VLAN和生成树STP的概念：

VLAN可以减小广播域的范围，而STP则可以阻塞端口，逻辑上形成树型结构。但是STP的大大减小的链路的利用率，收敛时间过长，对二层网络中设备的数量直径也会有限制，虽然衍生出RSTP、MSTP等多种xSTP，但是STP的基本的原理是不变的。数据中心网络链路的利用率对投入产出比的影响较大，还会降低服务器提供服务的能力。

3、为了解决STP的问题，怎么办？——最早的尝试-设备堆叠

设备堆叠是多虚一的设备集群方案，设备堆叠，逻辑上将两台或多台设备变成一台设备，且能够单点登录和管理，设备之间的多链路可以通过HASH算法进行流量的负载，但是堆叠需要对设备成员进行同步和打通，实现过于复杂。怎么办？因此出现了转发层面的多虚一需求，而控制和管理层面则仍旧是独立运行，跨设备链路聚合就是这种需求的应用结果。

4、三层传统网络架构适合什么样的场景呢？

汇聚交换机终结二层网络，与核心交换机通过IGP ECMP（等价路由），将链路流量分散到不同的路径，适合处理南北向的流量，而早期的数据机房80%的流量都是南北向的流量，大多是基于Web的架构。而服务器与服务器之间互通的东西向流量很少。

5、三层传统网络架构为什么不适用于东西向流量呢？

首先南北向流量的收敛比较大，即接入交换机带宽/汇聚带宽，汇聚下联带宽/核心带宽，基本上接入与核心的收敛比为20:1、16:1、10:1，而这种收敛比可以节省端口成本，但显然对服务器一对一的东西向流量是不利的。

另外，三层传统网络架构对于服务器通信时的跳数不同，时延不同，导致服务器的性能也不同。例如同一区域内服务器路径是接入交换机-汇聚交换机-接入交换机——共3跳，不同区域的服务器路径是接入交换机-汇聚交换机-核心交换机-汇聚交换机-接入交换机——共5跳。

总结：传统三层网络架构通过ARP泛洪和MAC自学习，进行接入和汇聚的路由学习，通过IGP ECMP进行汇聚和核心的三层路由的学习。二层的问题有广播风暴，引入VLAN和STP；STP大大减少链路利用率，又引入的设备虚拟化——设备堆叠；设备堆叠实现复杂，推出只有转发层虚拟化的跨设备链路聚合协议和应用；而三层传统网络架构适合于南北向流量的场景，大收敛比和路由跳数的不同，不适用于东西向的流量。