Pou satisfè bezwen sèvis nwaj yo, rezo a piti piti divize an de pati: Underlay ak Overlay. Rezo Underlay la se ekipman fizik tankou routage ak switch nan sant done tradisyonèl yo, ki toujou kwè nan konsèp estabilite a epi ki bay kapasite transmisyon done rezo serye. Overlay se rezo biznis la ki ankapsule sou li, pi pre sèvis la, atravè enkapsulasyon pwotokòl VXLAN oswa GRE, pou bay itilizatè yo yon sèvis rezo fasil pou itilize. Rezo Underlay ak rezo Ooverlay yo gen rapò epi yo dekonekte, epi yo gen rapò youn ak lòt epi yo ka evolye poukont yo.
Rezo ki anba kouch la se fondasyon rezo a. Si rezo ki anba kouch la pa estab, pa gen okenn SLA pou biznis la. Apre achitekti rezo twa kouch la ak achitekti rezo Fat-Tree la, achitekti rezo sant done a ap fè tranzisyon an nan achitekti Spine-Leaf la, ki te inogire twazyèm aplikasyon modèl rezo CLOS la.
Achitekti rezo sant done tradisyonèl
Konsepsyon twa kouch
Soti nan 2004 rive 2007, achitekti rezo twa nivo a te trè popilè nan sant done yo. Li gen twa kouch: kouch prensipal la (koneksyon rapid rezo a), kouch agregasyon an (ki bay koneksyon ki baze sou règleman), ak kouch aksè a (ki konekte estasyon travay yo ak rezo a). Modèl la se jan sa a:
Achitekti Rezo Twa Kouch
Kouch Nwayo: Switch nwayo yo bay transfè pakè gwo vitès antre ak sòti nan sant done a, koneksyon ak plizyè kouch agregasyon yo, epi yon rezo routaj L3 rezistan ki tipikman sèvi tout rezo a.
Kouch Agregasyon: Switch agregasyon an konekte ak switch aksè a epi li bay lòt sèvis, tankou pare-feu, dechaj SSL, deteksyon entrizyon, analiz rezo, elatriye.
Kouch Aksè: Switch aksè yo anjeneral anlè Rack la, kidonk yo rele yo tou switch ToR (Top of Rack), epi yo konekte fizikman ak sèvè yo.
Tipikman, switch agregasyon an se pwen demarkasyon ant rezo L2 ak L3 yo: rezo L2 a anba switch agregasyon an, epi rezo L3 a anwo. Chak gwoup switch agregasyon jere yon Pwen Livrezon (POD), epi chak POD se yon rezo VLAN endepandan.
Pwotokòl Bouk Rezo ak Tree Spanning
Fòmasyon bouk yo sitou koze pa konfizyon ki koze pa chemen destinasyon ki pa klè. Lè itilizatè yo bati rezo, pou asire fyab, yo anjeneral itilize aparèy redondan ak lyen redondan, sa ki fè bouk yo inevitableman fòme. Rezo kouch 2 a nan menm domèn difizyon an, epi pake difizyon yo pral transmèt repete nan bouk la, fòme yon tanpèt difizyon, ki ka lakòz blokaj pò ak paralizi ekipman an nan yon moman. Se poutèt sa, pou anpeche tanpèt difizyon, li nesesè pou anpeche fòmasyon bouk yo.
Pou anpeche fòmasyon bouk epi pou asire fyab, li sèlman posib pou transfòme aparèy redondan ak lyen redondan an aparèy backup ak lyen backup. Sa vle di, pò ak lyen aparèy redondan yo bloke nan sikonstans nòmal epi yo pa patisipe nan transfè pakè done yo. Se sèlman lè aparèy transfè aktyèl la, pò a, lyen an echwe, sa ki lakòz konjesyon rezo a, pò ak lyen aparèy redondan yo pral louvri, pou rezo a ka retabli nan nòmal. Kontwòl otomatik sa a aplike pa Spanning Tree Protocol (STP).
Pwotokòl spanning tree a fonksyone ant kouch aksè a ak kouch lavabo a, epi nan nwayo li gen yon algorithm spanning tree k ap fonksyone sou chak pon ki pèmèt STP, ki fèt espesyalman pou evite bouk pon an prezans chemen redondan. STP chwazi pi bon chemen done pou voye mesaj yo epi li entèdi lyen ki pa fè pati spanning tree a, sa ki kite yon sèl chemen aktif ant de ne rezo yo epi lòt lyen monte a pral bloke.
STP gen anpil avantaj: li senp, li fasil pou branche epi itilize, epi li pa mande anpil konfigirasyon. Machin ki nan chak pod yo fè pati menm VLAN an, kidonk sèvè a ka chanje kote a jan l vle nan pod la san l pa modifye adrès IP a ak pòtay la.
Sepandan, STP pa ka itilize chemen transfè paralèl yo, ki pral toujou enfim chemen redondan yo nan VLAN an. Dezavantaj STP yo:
1. Konvèjans topoloji ralanti. Lè topoloji rezo a chanje, pwotokòl spanning tree a pran 50-52 segonn pou konplete konvèjans topoloji a.
2, pa ka bay fonksyon balans chaj la. Lè gen yon bouk nan rezo a, pwotokòl spanning tree a ka sèlman bloke bouk la, konsa lyen an pa ka voye pakè done yo, sa ki gaspiye resous rezo a.
Virtualizasyon ak defi trafik Lès-Lwès
Apre 2010, pou amelyore itilizasyon resous enfòmatik ak depo yo, sant done yo te kòmanse adopte teknoloji vityalizasyon, epi yon gwo kantite machin vityèl te kòmanse parèt nan rezo a. Teknoloji vityèl la transfòme yon sèvè an plizyè sèvè lojik, chak VM ka fonksyone poukont li, li gen pwòp sistèm operasyon li, aplikasyon li, pwòp adrès MAC ak adrès IP endepandan li, epi yo konekte ak antite ekstèn lan atravè switch vityèl (vSwitch) ki andedan sèvè a.
Virtualizasyon gen yon egzijans akonpayman: migrasyon machin vityèl an dirèk, kapasite pou deplase yon sistèm machin vityèl soti nan yon sèvè fizik al nan yon lòt pandan y ap kenbe fonksyònman nòmal sèvis yo sou machin vityèl yo. Pwosesis sa a pa sansib pou itilizatè final yo, administratè yo ka asiyen resous sèvè yo yon fason fleksib, oswa repare ak amelyore sèvè fizik yo san afekte itilizasyon nòmal itilizatè yo.
Pou asire ke sèvis la pa entèwonp pandan migrasyon an, li nesesè pou non sèlman adrès IP machin vityèl la rete menm jan an, men tou eta fonksyònman machin vityèl la (tankou eta sesyon TCP a) dwe konsève pandan migrasyon an, kidonk migrasyon dinamik machin vityèl la ka sèlman fèt nan menm domèn kouch 2 a, men pa atravè migrasyon domèn kouch 2 a. Sa kreye nesesite pou pi gwo domèn L2 soti nan kouch aksè a rive nan kouch prensipal la.
Pwen divizyon ant L2 ak L3 nan achitekti rezo tradisyonèl gwo kouch 2 a se nan switch prensipal la, epi sant done ki anba switch prensipal la se yon domèn difizyon konplè, sa vle di, rezo L2 a. Nan fason sa a, li ka reyalize abitrè deplwaman aparèy ak migrasyon kote, epi li pa bezwen modifye konfigirasyon IP ak pòtay la. Diferan rezo L2 (VLan) yo routage atravè switch prensipal yo. Sepandan, switch prensipal la anba achitekti sa a bezwen kenbe yon gwo tablo MAC ak ARP, ki mete devan egzijans ki wo pou kapasite switch prensipal la. Anplis de sa, Switch Aksè (TOR) la limite tou echèl rezo a an antye. Sa yo evantyèlman limite echèl rezo a, ekspansyon rezo a ak kapasite elastik, pwoblèm reta atravè twa kouch planifikasyon yo pa ka satisfè bezwen biznis nan lavni.
Yon lòt bò, trafik lès-lwès ke teknoloji virtualizasyon an pote a pote defi tou pou rezo twa kouch tradisyonèl la. Trafik sant done yo ka divize an kategori sa yo an jeneral:
Trafik nò-sid:Trafik ant kliyan deyò sant done a ak sèvè sant done a, oubyen trafik ki soti nan sèvè sant done a pou ale nan Entènèt la.
Trafik ki soti nan lès pou rive nan lwès:Trafik ant sèvè nan yon sant done, ansanm ak trafik ant diferan sant done, tankou rekiperasyon apre dezas ant sant done, kominikasyon ant nwaj prive ak piblik.
Entwodiksyon teknoloji vityalizasyon an fè deplwaman aplikasyon yo pi plis distribye, epi "efè segondè" a se ke trafik lès-lwès la ap ogmante.
Achitekti tradisyonèl twa nivo yo tipikman fèt pou trafik Nò-Sid.Malgre ke li ka itilize pou trafik lès-lwès, li ka finalman pa fonksyone jan sa nesesè.
Achitekti tradisyonèl twa nivo vs. achitekti Spine-Leaf
Nan yon achitekti twa nivo, trafik lès-lwès la dwe transmèt atravè aparèy ki nan kouch agregasyon an ak kouch debaz la. Sa ap pase nan plizyè nœd san nesesite. (Sèvè -> Aksè -> Agregasyon -> Chanjman Debaz -> Agregasyon -> Chanjman Aksè -> Sèvè)
Se poutèt sa, si yon gwo kantite trafik lès-lwès ap pase nan yon achitekti rezo tradisyonèl twa nivo, aparèy ki konekte ak menm pò switch la ka fè konpetisyon pou Pleasant, sa ki lakòz itilizatè final yo jwenn tan repons ki pòv.
Dezavantaj achitekti rezo tradisyonèl twa kouch la
Nou ka wè ke achitekti rezo twa kouch tradisyonèl la gen anpil enpèfeksyon:
Gaspiyaj Pleasant:Pou anpeche boukl, pwotokòl STP a anjeneral fonksyone ant kouch agregasyon an ak kouch aksè a, konsa se yon sèl lyen monte (uplink) nan switch aksè a ki vrèman pote trafik, epi lòt lyen monte yo ap bloke, sa ki lakòz yon gaspiyaj Pleasant.
Difikilte nan plasman rezo sou gwo echèl:Avèk ekspansyon echèl rezo a, sant done yo distribye nan diferan kote jewografik, machin vityèl yo dwe kreye epi migre nenpòt kote, epi atribi rezo yo tankou adrès IP ak pòtay rete san chanjman, sa ki mande sipò kouch 2 ki gra a. Nan estrikti tradisyonèl la, pa gen okenn migrasyon ki ka fèt.
Mank trafik ki soti nan Lès pou rive nan Lwès:Achitekti rezo twa nivo a fèt sitou pou trafik Nò-Sid, byenke li sipòte tou trafik Lès-Lwès, men enpèfeksyon yo evidan. Lè trafik Lès-Lwès la gwo, presyon sou kouch agregasyon an ak switch kouch debaz la ap ogmante anpil, epi gwosè ak pèfòmans rezo a ap limite a kouch agregasyon an ak kouch debaz la.
Sa fè antrepriz yo tonbe nan dilèm pri ak évolutivité:Sipòte rezo gwo echèl ki gen gwo pèfòmans mande yon gwo kantite ekipman kouch konvèjans ak kouch debaz, ki pa sèlman pote gwo depans pou antrepriz yo, men tou, ki mande pou rezo a dwe planifye davans lè y ap konstwi li. Lè echèl rezo a piti, sa ap lakòz yon gaspiyaj resous, epi lè echèl rezo a kontinye ap elaji, li difisil pou elaji.
Achitekti Rezo Spine-Leaf la
Ki sa achitekti rezo Spine-Leaf la ye?
Pou reponn a pwoblèm ki anwo yo,Yon nouvo konsepsyon sant done, achitekti rezo Spine-Leaf, te parèt, ke nou rele rezo leaf ridge.
Jan non an sijere, achitekti a gen yon kouch Spine ak yon kouch Leaf, ki gen ladan switch spine ak switch leaf.
Achitekti Epinyè-Fèy la
Chak switch fèy konekte ak tout switch krèt yo, ki pa konekte dirèkteman youn ak lòt, sa ki fòme yon topoloji may konplè.
Nan spine-and-leaf, yon koneksyon soti nan yon sèvè pou ale nan yon lòt pase nan menm kantite aparèy (Sèvè -> Leaf -> Spine Switch -> Leaf Switch -> Sèvè), sa ki asire yon latans previzib. Paske yon pake sèlman bezwen pase nan yon spine ak yon lòt leaf pou rive nan destinasyon an.
Kijan Spine-Leaf fonksyone?
Switch Leaf: Li ekivalan a switch aksè nan achitekti twa nivo tradisyonèl la epi li konekte dirèkteman ak sèvè fizik la kòm TOR (Top Of Rack). Diferans lan ak switch aksè a se ke pwen demarkasyon rezo L2/L3 la kounye a sou switch Leaf la. Switch Leaf la pi wo pase rezo 3 kouch la, epi switch Leaf la pi ba pase domèn difizyon L2 endepandan an, sa ki rezoud pwoblèm BUM nan gwo rezo 2 kouch la. Si de sèvè Leaf bezwen kominike, yo bezwen itilize routage L3 epi voye li atravè yon switch Spine.
Switch Spine: Ekivalan a yon switch debaz. Yo itilize ECMP (Equal Cost Multi Path) pou chwazi plizyè chemen dinamikman ant switch Spine ak Leaf yo. Diferans lan se ke Spine a kounye a tou senpleman bay yon rezo routage L3 rezistan pou switch Leaf la, kidonk trafik nò-sid sant done a ka dirije soti nan switch Spine a olye pou yo dirije l dirèkteman. Trafik nò-sid la ka dirije soti nan switch kwen an paralèl ak switch Leaf la rive nan routeur WAN an.
Konparezon ant achitekti rezo Spine/Leaf ak achitekti rezo tradisyonèl twa kouch
Avantaj nan fèy kolòn vètebral
Plat:Yon konsepsyon plat diminye chemen kominikasyon ant sèvè yo, sa ki lakòz yon latans ki pi ba, sa ki ka amelyore pèfòmans aplikasyon ak sèvis yo anpil.
Bon évolutivité:Lè Pleasant lan pa sifi, ogmante kantite switch Ridge ka ogmante Pleasant lan orizontalman. Lè kantite sèvè yo ogmante, nou ka ajoute switch Leaf si dansite pò a pa sifi.
Rediksyon pri: Trafik ki ale nan direksyon nò ak sid, swa soti nan nœud fèy yo oswa soti nan nœud krèt yo. Sikilasyon lès-lwès, distribye sou plizyè chemen. Nan fason sa a, rezo krèt fèy la ka itilize switch konfigirasyon fiks san yo pa bezwen switch modilè ki chè, epi apre sa diminye pri a.
Latans ki ba ak evite konjesyon:Koule done nan yon rezo Leaf ridge gen menm kantite so atravè rezo a kèlkeswa sous la ak destinasyon an, epi nenpòt de sèvè yo Leaf ->Spine ->Leaf aksesib nan twa so youn ak lòt. Sa etabli yon chemen trafik ki pi dirèk, ki amelyore pèfòmans epi diminye blokaj yo.
Segondè Sekirite ak Disponibilite:Pwotokòl STP a itilize nan achitekti rezo twa nivo tradisyonèl la, epi lè yon aparèy echwe, li rekonvèje, sa ki afekte pèfòmans rezo a oswa menm echwe. Nan achitekti leaf-ridge la, lè yon aparèy echwe, pa gen okenn nesesite pou rekonvèje, epi trafik la kontinye pase nan lòt chemen nòmal yo. Koneksyon rezo a pa afekte, epi Pleasant la sèlman redwi pa yon chemen, ak yon ti enpak sou pèfòmans.
Balansman chaj atravè ECMP byen adapte pou anviwònman kote yo itilize platfòm jesyon rezo santralize tankou SDN. SDN pèmèt senplifye konfigirasyon, jesyon ak redireksyon trafik nan ka ta gen blokaj oswa echèk lyen, sa ki fè topoloji may konplè balansman chaj entelijan an yon fason relativman senp pou konfigire ak jere.
Sepandan, achitekti Spine-Leaf la gen kèk limitasyon:
Yon dezavantaj se kantite switch yo ogmante gwosè rezo a. Sant done achitekti rezo leaf ridge la bezwen ogmante switch ak ekipman rezo pwopòsyonèlman ak kantite kliyan yo. Ofiramezi kantite òdinatè yo ap ogmante, yon gwo kantite switch leaf nesesè pou konekte ak switch ridge la.
Entèkoneksyon dirèk switch krèt ak fèy yo mande pou matche, epi an jeneral, rapò Pleasant rezonab ant switch fèy ak krèt la pa ka depase 3:1.
Pa egzanp, gen 48 kliyan ak yon vitès 10Gbps sou switch fèy la ak yon kapasite pò total de 480Gb/s. Si kat pò uplink 40G nan chak switch fèy yo konekte ak switch ridge 40G la, li pral gen yon kapasite uplink 160Gb/s. Rapò a se 480:160, oswa 3:1. Uplink sant done yo tipikman 40G oswa 100G epi yo ka migre sou tan soti nan yon pwen depa 40G (Nx 40G) rive nan 100G (Nx 100G). Li enpòtan pou note ke uplink la ta dwe toujou kouri pi vit pase downlink la pou yo pa bloke lyen pò a.
Rezo Spine-Leaf yo genyen tou egzijans fil elektrik klè. Paske chak ne fèy dwe konekte ak chak switch spine, nou bezwen mete plis kab kwiv oswa fib optik. Distans koneksyon an ogmante pri a. Tou depan de distans ki genyen ant switch ki konekte yo, kantite modil optik wo nivo ki nesesè pou achitekti Spine-Leaf la plizyè dizèn fwa pi wo pase kantite modil optik tradisyonèl twa nivo a, sa ki ogmante pri deplwaman jeneral la. Sepandan, sa a mennen nan kwasans mache modil optik la, espesyalman pou modil optik gwo vitès tankou 100G ak 400G.
Dat piblikasyon: 26 janvye 2026
