802.1aq Shortest Path Bridging
IEEE 802.1aq(SPB)协议详解
Lui Simonetti & Gates Zeng
Where are we coming from ?
L2 Bridged Networks L3 IP Routed Networks L2 networks did not scale So L3 (IP) routing had to be Why ?
2. No Scalable Control Plane
– With no addressing hierarchy possible it was not possible to have a Link State Protocol for L2 networks which could scale
Operations, Administration & Maintenance (OA&M)
– SPB leverages 802.1ag CFM & Y.1731 Performance Monitoring
Avaya - Proprietary. Use pursuant to your signed agreement or Avaya policy.
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3. 4.
IP OAM Tools
– ping, traceroute
IP Virtualization possible
– But requires BGP & MPLS for scalability
IEEE 802.1aq
IEEE 802标准常见系列通信标准协议
IEEE 802标准常见系列通信标准协议IEEE 802是一组由电气和电子工程师协会（IEEE）制定的局域网和城域网标准。
这些标准在局域网技术的标准化方面起到了至关重要的作用，并被广泛应用于各类网络环境，如企业、学校、城市甚至跨地域的网络连接。
本文将对这些标准进行详细的解释和介绍。
IEEE 802标准可以分为以下几个主要的子系列：1.IEEE 802.1：这一系列标准主要关注的是局域网/城域网的体系结构、共存和网络管理。
其中，IEEE 802.1Q是VLAN（虚拟局域网）的标准，它定义了如何在局域网上创建和管理多个独立的广播域。
2.IEEE 802.2：这个系列定义了逻辑链路控制的服务原语和协议数据单元格式。
3.IEEE 802.3：这个系列主要关注的是以太网的标准，包括10BASE-T、100BASE-T（快速以太网）和1000BASE-T（千兆以太网）等。
4.IEEE 802.4：这个标准定义了标记总线访问方法以及物理层规范。
5.IEEE 802.5：这个标准定义了标记环访问方法。
6.IEEE 802.6：这个标准定义了城域网（MAN）的访问方法。
7.IEEE 802.7：这个系列主要关注宽带技术的标准。
8.IEEE 802.8：这个系列主要关注光纤技术的标准。
9.IEEE 802.9：这个系列定义了集成服务访问点接口规范。
10.IEEE 802.10：这个系列主要关注局域网/城域网的安全性。
11.IEEE 802.11：这个系列定义了无线局域网的访问方法和物理层技术规范，包括我们熟知的WiFi技术。
12.IEEE 802.15：这个系列主要关注无线个人局域网（WPAN），如蓝牙和Zigbee等。
13.IEEE 802.16：这个系列定义了无线城域网的访问方法和物理层技术规范。
14.IEEE 802.17：这个系列定义了弹性分组环（RPR）访问方法。
15.IEEE 802.18：这个系列主要关注无线局域网的无线电监管技术。
RRPP快速环网保护协议
RRPP快速环网保护协议全球电信业正面临着严峻的挑战。
VoIP的冲击使传统话音业务收入的比重持续下降；IPTV的兴起导致带宽数十倍增加而视频业务的收费价格却在降低；数据业务的增长明显趋缓。
运营商面临业务转型和大幅降低成本的考验。
电信级以太网技术成为这一转变中构建城域网的主力。
在支持多业务承载，推动发展Triple-Play业务，中继无线网络和互联企业网络需求中，电信级以太网技术逐渐成熟；另外，以太网巨大的经济性优势，被公认是解决运营商成本问题的法宝。
图 1 电信级以太网技术电信级以太网技术（即运营商级以太网技术）是一种用于构建城域范围的大网络的组网技术，所以也被称为城域以太网技术。
不同组织或企业面向不同国家、不同地区运营商的网络特点，推出了不同的市场技术。
目前，主要是三种方式：IETF主导的超级以太网方式。
关键技术是MPLS PWE (MPLS Pseudo Wire Emulate)加VPLS（Virtual Private LAN Service）；IEEE与ITU主导的PBB（Provider Backbone Bridge）和PBT(Provider Backbone Trunk)方式。
主要技术标准是IEEE 802.1ah/MiM(MacInMac)和ITUSG15 G.PBT；各大厂商主导的增强以太网方式。
目前流行的市场技术主要是RPR（Resilient Packet Ring，IEEE 802.17），SPB（Shortest Path Bridging，IEEE802.1ao），RRPP（Rapid Ring Protection Protocol，H3C），EAPS（Ethernet Automatic Protection Switching，IETF RFC 3619，Extreme Networks），MRP(Metro Ring Protocol，Foundry Networks)，MMRP(Multi Mater Ring Protocol，Hitachi Cable)，ERP(Ethernet Ring Protection，Siemens AG)，…其中，RRPP是我司自主知识产权的专门应用于以太网环网的链路层拓扑控制协议。
烽火网络电信级以太网多业务平台(CESP)解决方案(V2.2[1])
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完善的启动 文件保护
对设备启动 文件的检测 功能 支持主备属 性启动文件 启动文件缺 失保护 启动文件搜 索
风扇系统1:1 热备份， 热备份， 提供根据温 度自动调速
武汉烽火网络有限责任公司 FIBERHOME NETWORKS CO.,LTD
弹性业务弹性组网
对比项
可靠性 保证 接入点 带宽 光纤使用 汇聚节点 端口 链路保护
• 普遍存在
Carrier Ethernet
Carrier Ethernet 优势
• 简单、灵活 简单、 • 扩展性 • 业务生成 • 性价比
武汉烽火网络有限责任公司 FIBERHOME NETWORKS CO.,LTD
电信级以太网标准化组织
标准化组织－ 标准化组织－以太网
ITU-T SG13和SG15为主要 研究组 OAM/Services/Prote ction/Architecture； 正加大标准化力度 逐渐被市场认可
MEF 4 – Generic Architecture MEF 2 – Protection Req & Framework MEF 11 – UNI Req & Framework MEF 12 - Layer Architecture
G.8010 – Layer Architecture G.8021 – Equipment model G.8010v2 – Layer Architecture G.8021v2 – Equipment model Y.17ethmpls - ETH-MPLS Interwork
版本号： 版本号：V2.2[1]
业务驱动下的电信IP城域网优化 业务驱动下的电信IP城域网优化 IP
烽火网络电信级以太网多业务平台（CESP） 烽火网络电信级以太网多业务平台（CESP）解决方案 电信级以太网多业务平台
stp理论
STP理论1. 概述Spanning Tree Protocol（STP）是一种用于在局域网（LAN）中创建无环网络拓扑的协议。
它的主要目的是防止桥接环路的产生，在一个拓扑中选择合适的桥接路径，并屏蔽其他冗余路径，以确保网络的高可用性和可靠性。
STP是IEEE 802.1D 标准中定义的一种协议，它已经被广泛应用于以太网交换机和网络设备中。
2. STP的工作原理STP的工作原理基于一个树的概念，该树由桥接设备之间的链接构成。
STP通过选择一个根桥（Root Bridge）以及配置相应的端口状态（Blocking、Listening、Learning和Forwarding）来构建一个无环的网络拓扑。
2.1 根桥的选举在一个STP拓扑中，会选择一个桥作为根桥。
这个根桥将成为拓扑的根节点，并作为所有其他桥之间的比较标准。
STP 通过比较桥的优先级和MAC地址来选举根桥，优先级越低的桥将有更大的机会成为根桥。
如果优先级相同，则比较MAC 地址，MAC地址较小的桥将成为根桥。
2.2 端口状态的设置STP在桥接设备的端口上可以有四种状态：Blocking、Listening、Learning和Forwarding。
•Blocking：该端口将被阻止转发数据帧，只能接收BPDU协议信息。
用于阻止环路的产生。
•Listening：该端口开始接收BPDU协议消息，并进行STP计算，但此时还不转发数据帧。
•Learning：该端口继续接收BPDU协议消息，进行STP计算，并开始学习MAC地址。
此时可以开始转发数据帧了。
•Forwarding：该端口正常转发数据帧。
3. STP的计算过程STP的计算过程主要由以下几个步骤组成：3.1 根桥选举在网络中所有桥设备会根据优先级和MAC地址进行比较，选举出一个根桥。
3.2 根端口和指定端口的选择每个桥设备通过计算到达根桥的最短路径成本来选择根端口（Root Port）和指定端口（Designated Port）。
SPB标准及其在数据中心的应用
SPB标准及其在数据中心的应用SPB（Shortest Path Bridging，最短路径桥接）是多生成树协议（MSTP）的进一步拓展，它使用IS-IS协议来共享交换机间的多个学习的拓扑，并迅速学习以太网连接中各端点之间的最短路径。
SPB是IEEE组织针对数据中心大规模二层网络应用模型定义的一组协议（IEEE802.1aq），是CEE（Convergence Enhanced Ethernet，融合增强型以太网）的重要组成部分。
于2012年3月得到IEEE的批准正式标准化。
相对于TRILL（IETF组织针对数据中心大规模二层网络应用模型定义的协议族），SPB最大的优势在于能够方便的支持VLAN扩展功能，正是这一点吸引了很多需要支持多租户业务的运营商以及有规模运营需求的企业的关注。
图1.SPB的基本结构示意SPB的基本结构如图1所示：多台服务器A/B/C通过交换机1/2/3二层互联。
服务器之间的流量可以通过二层路由协议计算的最短路径转发，而不必依赖于传统STP形成的绕行网络拓扑转发。
这样SPB可以有效的提高二层网络流量转发效率。
同时，SPB还可以通过二层路由协议在多条转发路径之间形成等价路径，对流量进行负荷分担，提高网络整体的利用效率和HA性能。
SPB的优势主要体现在以下四个方面：● 基于拓扑计算的最短路径能够有效减少转发跳数，提高转发性能；● 基于等价路由的多链路负载均衡（最大16条），能够有效的提高带宽利用率；● 基于等价路由的快速切换能够保证100毫秒内的故障切换；● 管理简单，网络规模可达1000个节点。
一、SPB技术解读1.SPB协议族的结构图2.SPB协议组的架构如图2所示，SPB协议支持两种模式：○ Q-in-Q模式称为SPBV，目前在业界基本没有应用；○ M-in-M模式称为SPBM，是目前的主要推荐模式。
本文将针对SPBM展开介绍。
无论是SPBV还是SPBM，在控制平面都是基于L2IS-IS实现拓扑发现、管理。
Cisco Catalyst 3750和3750-E交换机混合类型系统说明说明书
Warranty
The ExtremeAccess Platform hardware is covered under Extreme's 1-year warranty policy. For details, please visit: /support/policies. Please note that the warranty is for the hardware only. Software services are bundled and provided as part of the Fabric Connect VPN (FCVPN) order code.
The FCVPN license is also available in two (2) bandwidth tiers to address varying WAN throughput needs:
• Supports both L2 and L3 virtualization
Specific Fabric Connect features supported on the ExtremeAccess Platform with the Fabric Connect VPN software include: L2 Virtual Service Networks (VSNs), Layer 3 Virtual Service Networks, Inter-VSN Routing, IPv4 Shortcuts, and Fabric Extend Tunneling.
Advanced Layer 3 Services
The ExtremeAccess Platform 1400 with Fabric Connect VPN software also supports Layer 3 services. This enables it to address IP routing requirements, in addition to its fabricbased services. Layer 3 services include IPv4 dynamic and static routing, as well as Border Gateway Protocol with support for RIPv1/2, OSPFv2, BGPv4 and VRF.
H3C CAS 虚拟化平台架构
1.1H3C CAS 虚拟化平台架构H3C公司依托强大的研发实力、广泛的市场应用和技术理解，以客户需求为导向，为企业新一代云计算数据中心基础架构提供一体化的云计算平台解决方案，帮助用户实现快速、可靠的虚拟化数据中心和云业务应用部署。
H3C CAS 云平台云计算解决方案包含统一的计算资源池、统一的网络资源池、统一的存储资源池，并提供了一体化的监控和部署工具进行统一的虚拟化与云业务管理，通过简洁的管理界面，轻松地统一管理数据中心内所有的物理资源和虚拟资源，不仅能提高管理员的管控能力、简化日常例行工作，更可降低IT环境的复杂度和管理成本。
CAS云计算管理平台服务器虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化只是构成云计算基础设施的硬件资源池，在云计算环境中，最重要的一点是实现资源池的自动化，避免人力对于基础设施的过多干预。
H3C CAS（Cloud Automation System）通过自动化的管理平台和手段，帮助用户实现对云硬件资源和业务流程的快速部署与自动化维护和管理。
H3C CAS云计算管理平台由三个组件构成：CVK：Cloud Virtualization Kernel，虚拟化内核平台运行在基础设施层和上层客户操作系统之间的虚拟化内核软件。
针对上层客户操作系统对底层硬件资源的访问，CVK用于屏蔽底层异构硬件之间的差异性，消除上层客户操作系统对硬件设备以及驱动的依赖，同时增强了虚拟化运行环境中的硬件兼容性、高可靠性、高可用性、可扩展性、性能优化等功能。
CVM：Cloud Virtualization Manager，虚拟化管理系统主要实现对数据中心内的计算、网络和存储等硬件资源的软件虚拟化管理，对上层应用提供自动化服务。
其业务范围包括：虚拟计算、虚拟网络、虚拟存储、高可用性（HA）、动态资源调度（DRS）、虚拟机容灾与备份、虚拟机模板管理、集群文件系统、虚拟交换机策略等。
CIC：Cloud Intelligence Center，云业务管理中心由一系列云基础业务模块组成，通过将基础架构资源（包括计算、存储和网络）及其相关策略整合成虚拟数据中心资源池，并允许用户按需消费这些资源，从而构建安全的多租户混合云。
中兴快速环网保护协议
竭诚为您提供优质文档/双击可除中兴快速环网保护协议篇一：RRpp快速环网保护协议RRpp快速环网保护协议全球电信业正面临着严峻的挑战。
Voip的冲击使传统话音业务收入的比重持续下降；iptV的兴起导致带宽数十倍增加而视频业务的收费价格却在降低；数据业务的增长明显趋缓。
运营商面临业务转型和大幅降低成本的考验。
电信级以太网技术成为这一转变中构建城域网的主力。
在支持多业务承载，推动发展triple-play业务，中继无线网络和互联企业网络需求中，电信级以太网技术逐渐成熟；另外，以太网巨大的经济性优势，被公认是解决运营商成本问题的法宝。
图1电信级以太网技术电信级以太网技术（即运营商级以太网技术）是一种用于构建城域范围的大网络的组网技术，所以也被称为城域以太网技术。
不同组织或企业面向不同国家、不同地区运营商的网络特点，推出了不同的市场技术。
目前，主要是三种方式：ietF主导的超级以太网方式。
关键技术是mplspwe(mplspseudowireemulate)加Vpls （Virtualprivatelanservice）；ieee与itu主导的pbb（providerbackbonebridge）和pbt(providerbackbonetrunk)方式。
主要技术标准是ieee802.1ah/mim(macinmac)和itusg15g.pbt；各大厂商主导的增强以太网方式。
目前流行的市场技术主要是RpR（ResilientpacketRing，ieee802.17），spb （shortestpathbridging，ieee802.1ao），RRpp （RapidRingprotectionprotocol，h3c），eaps （ethernetautomaticprotectionswitching，ietFRFc3619，extremenetworks），mRp(metroRingprotocol，Foundrynetworks)，mmRp(multimaterRingprotocol，hitachicable)，eRp(ethernetRingprotection，siemensag)，…其中，RRpp是我司自主知识产权的专门应用于以太网环网的链路层拓扑控制协议。
最短路径桥接协议
最短路径桥接协议摘要：1.最短路径桥接协议的概述2.最短路径桥接协议的工作原理3.最短路径桥接协议的优缺点4.最短路径桥接协议的应用实例正文：【最短路径桥接协议的概述】最短路径桥接协议（Shortest Path Bridging Protocol，简称SPB）是一种用于在计算机网络中实现最短路径桥接的数据链路层协议。
它的主要目的是在网络中实现快速、可靠的数据传输，通过构建一棵转发树来实现最短路径的数据转发。
【最短路径桥接协议的工作原理】最短路径桥接协议的工作原理可以分为以下几个步骤：1.初始化：在网络中的所有桥接设备上启动SPB 协议，并选举出一个根桥接设备。
根桥接设备负责维护整个网络的拓扑信息。
2.构建转发树：根桥接设备通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Units）消息，与网络中的其他桥接设备交换拓扑信息。
所有桥接设备根据收到的BPDU 消息，计算出到达根桥接设备的最短路径，并将这些路径汇总成一棵转发树。
3.计算转发：根据构建好的转发树，桥接设备可以计算出到达目的网络的最短路径，从而实现数据的快速转发。
4.维护转发树：SPB 协议通过定期发送BPDU 消息来维护转发树的正确性。
当网络中的拓扑结构发生变化时，桥接设备会及时更新转发树，确保数据的正确转发。
【最短路径桥接协议的优缺点】最短路径桥接协议的优点有以下几点：1.速度快：SPB 协议通过构建一棵转发树，实现了数据的最短路径转发，从而提高了数据传输的速度。
2.可靠性高：SPB 协议能够快速检测到网络中的故障，并在最短时间内重新构建转发树，确保数据的可靠传输。
3.可扩展性强：SPB 协议适用于各种规模的网络，支持大规模网络的快速扩展。
最短路径桥接协议的缺点主要有以下几点：1.配置复杂：SPB 协议需要对网络中的所有桥接设备进行配置，相对于其他桥接协议，配置过程较为复杂。
2.资源消耗大：SPB 协议需要定期发送BPDU 消息来维护转发树的正确性，这会消耗网络中的带宽和处理资源。
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SPBB Operation
IS-IS IS-IS
BEB
IS-IS
Shortest path between any two points is both the same and symmetrical for unicast and multicast
Backbone Edge Bridge BEB
IS-IS
IS-IS
IS-IS
Backbone Core Bridge BCB
IS-IS
BCB BEB “A”
IS-IS
BCB PBBN
IS-IS
BEB
BEB
BEB
Shortest Path Tree from “A”
IETF 73 November 2008 9
SPBB Shortest Path Tree to/from “A”
Backbone Core Bridge BCB
IS-IS
BCB BEB “A”
IS-IS
BCB PBBN
IS-IS
BEB
BEB
BEB
All pairs shortest path computation performed in parallel
Uses the full mesh network
• Scope :VLAN Bridges
– Shortest Path within a region – Interwork with Spanning Tree Protocols, RSTP, MSTP bridges
• This standard specifies shortest path bridging of unicast and multicast frames, including protocols to calculate multiple active topologies that can share learnt station location information, and support of a VLAN by multiple, per topology, VLAN identifiers (VIDs).
– Convergence time/algorithms
Document Both TBD
Proposal in works Documented Clause 13 TBD
MSTP/RSTP/STP backwards/forwards interoperability & coexistence Provisioning
IETF 73 November 2008 10
SPBB Multicast Groups
I-SID 5
IS-IS IS-IS
I-SID 5
MMAC for 5 from A
IS-IS
BEB
Backbone Edge Bridge BEB
IS-IS
IS-IS
IS-IS
Backbone Core Bridge BCB
Only IS-IS need TLVs Documenting compliance Documenting options Proposals in works
Loop Prevention Loop Mitigation SPVID allocation
•
SPBB
–
• • •
Path Computation
– – – – IS-IS TAP or SPBB Multicast Loop Prevention Optional Forwarding change Ingress Check Leverage link State Multicast Source Tree identification
• • SPVID or B-VID&Source DA MRP and Link State
802.1aq Shortest Path Bridging Overview for IETF
Don Fedyk dwfedyk@ Editor 802.1aq
IETF 73 November 2008
1
Shortest Path Bridging Project Authorization Request
IS-IS
BCB BEB “A” PBBN
IS-IS
BCB
IS-IS
BEB
I-SID 5
BEB
BEB
I-SIDs define efficient subsets
IETF 73 November 2008 11
IEEE 802.1aq Project Where are we now?
• • • • Topology Distribution
– Solution Requirements
• Must Interwork at edges with RSTP, MSTP • The region may default to a single instance MSTP (associated with the “Base VID”) if the VID allocation fails or detects errors • Must support loop prevention, may support ingress check
IETF 73 November 2008 2
802.1Q Data Planes
We have a long standing Data Plane
Ethernet VLAN Provider Bridges 802.1ad
Provider Backbone Bridges 802.1ah
Payload
– – – Tree types (Shared Trees or Tree per source, etc) MIBs Mis-provisioning SPB CFM SPBB CFM
•
CFM
– –
TBD
IETF 73 November 2008
12
What do we need from IS-IS?
• Reduction in forwarding space Shared Forwarding,
– Solution Requirements
• Must use Multicast loop Prevention, • Must use ingress check for unicast
IETF 73 November 2008 8
– Solution Attributes
• Single VID for an SPT Region (may use VID Trees) • Does not use learning of B-MACs
– Provider addresses will all be known allows for more efficient flooding (no B-MAC broadcast storms),
1998
2005 2008 Standard Approved
Supports Data Plane OAM (CFM, MIP, er 2008 3
Applicability
IEEE 802.1aq
Shortest Path Bridging (SPB) Small VLAN Networks 2-100 bridges Shortest Path Backbone Bridging (SPBB) Large PBB Networks 2-1000 backbone bridges
Ethernet Payload Payload Ethertype C-VID Q-TAG SA DA
Payload
Ethertype SA DA
Ethertype C-VID C-TAG S-VID S-TAG SA DA
Ethertype C-VID C-TAG S-VID S-TAG SA DA I-SID I-TAG B-VID B-TAG B-SA B-DA
SA = Source MAC address DA = Destination MAC address VID = VLAN ID C-VID = Customer VID S-VID = Service VID I-SID = Service ID B-VID = Backbone VID B-DA = Backbone DA B-SA = Backbone SA
SPVID = 44
IST SPVID = 71 SPVID = 41
Payload 41 SA DA
22 SA DA
=6
41 SA DA
Payload 22 SA DA
IETF 73 November 2008
7
SPBB
• SPBB (Shortest Path Backbone Bridging)
IS-IS IS-IS
BEB
IS-IS
Shortest path between any two points is both the same and symmetrical for unicast and multicast
Backbone Edge Bridge BEB
IS-IS
IS-IS
IS-IS
Provider E-Line, E-Tree, E-LAN Services
4 IETF 73 November 2008
SPB & SPBB Common
• • • • IS-IS protocol for shortest path trees Must identify the source of the frame Use a Base VID for the SPT Region Works Ships in the Night with other protocols on other VLANs • Supports an Internal Spanning Tree in an SPT Region • Faster convergence with Link State