TRILL浅析

1 TRILL概述

TRILL的全称就是Transparent Interconnection of Lots of Links，顾名思义，其本质就是将非常多条链路透明地组织在一起，以致于上层IP应用感觉这仅仅是一条链路似的。它本质上是一个2.5层的技术，使用最短路径、多路径等三层路由技术来讲多条链路组织成为一个大二层网络，并支持VLAN、自配置、多播等二层功能。

它既有以太网的易配置特性，又有第三层路由的技术优势。

2 TRILL的背景

(1) 为什么以太网使用范围小有6字节地址，而IP在整个Internet中使用却有4个字节？

出于自配置的考虑。以太网设备的MAC地址是不须要配置的，也绝对不会冲突，由于不同以太网厂商购买不同地址块。

(2) 为什么须要TRILL，为什么不能仅用第二层或者第三层的技术来解决？

二层无法扩展到非常大，由于基于CSMA/CD的以太网支持的网络半径是有限的；假设引入网桥，那么就要使用STP生成树协议来防止环路；可是STP堵塞将造成了一半的网络带宽浪费和次优路由。

单纯使用三层的核心问题在于主机在移动的过程中，IP地址是必需要改变的，由于IP地址本质上是分给链路而不是节点的。

3 TRILL技术

RBridge：实现了TRILL协议的设备叫做Routing Bridge，简称RBridge.

TRILL头部非常easy：

ingress RBridge nickname (16 bits), egress RBridge nickname (16 bits), hop count (6 bits), and a multidestination flag bit (1 bit).

所以查表速度肯定要快于以太网MAC地址(6字节)和IP(4字节而且最长匹配)。

对以下几个关键问题的解答，应该是理解TRILL核心技术的关键。

问题一：从源MAC S到目的MAC D，入RBridge怎样知道出RBridge就是R2呢？

这个问题本质上是怎样学习端节点End Node的位置，这是进行TRILL核心网转发的前提。

尽管眼下有多种机制，可是宏观效果是：仅仅有Ingress/Egress RBridge须要使能传统的MAC地址学习(MAC表中区分从本地port学到的MAC地址，以及从远端Egress RBridge上学到的MAC地址)，而TRILL网络上的核心RBridge无需维护与主机相关的MAC表。

默认机制是自学习加洪泛。即全部RBridge不断学习(ingress RBridge, source MAC address) 映射关系，假设仍然不知道，则封装multidestination标志被洪泛到全部RBridge。(插一句，怎样进行洪泛是通过TRILL底层执行的IS-IS协议来生成的最短路径树进行，而且全网有一个同样的SPF树。)

一个可选机制是ESADIEnd-Station Address Distribution Information ，即RBridge宣告下联的端节点。

此外另一种机制是建立一个独立的字典或者文件夹，存储RBridge nickname与下联端节点的关系。

问题 二：TRILL为什么选择IS-IS作为底层路由协议，而不选择相同是链路状态协议的OSPF？

主要两个原因，1 IS-IS能够直接执行在第二层数据链路层上，进而实现自配置，而OSPF执行在IP层上，须要每一个路由器都先配置好IP地址才行；2 IS-IS以TLV为报文的基本格式，方便支持各种可扩展属性。

问题三：RBridge怎样获取nickname?

RBridge随机选择nickname，并与链路状态宣告报文一起洪泛通知给其它RBridge。

问题：TRILL是否支持增量部署？

当然能够，全然能够把现有以太网中的bridge替换成为RBridge，让两种设备并存于网络中。那么，RBridge之间由普通网桥bridge连接的网络仍然使用生成树STP，而且被RBridge视为一个单一的链路就可以。

问题：TRILL是怎样支持不同类型底层链路的？

在TRILL网络中，RBridge之间可能是多种链路层技术，比方以太网、PPP串行链路、IP或者IPSec或者MPLS。那么TRILL是怎样支持这些不同类型的底层链路呢？这是由于TRILL网络中传输的报文是三层封装的：

第一层头，也叫做hop-by-hop头，是由详细的底层链路决定。假设是以太网，那就是MAC头；假设是MPLS，就是MPLS头等，这个外层头的源/目的地址是每跳都换的；

第二层头，也就是前面所说的TRILL头。这个头里，源是前述ingress RBridge；目的是egress RBridge；

第三层头，真正进行大二层通信的端节点的二层地址。

问题：VLAN对于TRILL有什么影响吗？

如前述，TRILL网络的数据包有三个头：外头+TRILL头+内头。首先，在内头中的VLAN tag非常明显体现的是终端所属的通信广播域；而在外头中的VALN tag则是用于在普通以太网中连接不同的RBridge。在TRILL中使用的是指定RBridge，即DRB的方式。详细说，DRB选择一个VLAN号，比方VALN A，然后通知在同样以太链路上的全部其它RBridge，用于Hello和LSP的通信。此外，

1) DRB也用于决定哪个RBridge来封装和解封装哪个VLAN的数据包。

2) RBridge会在其LSP中宣告它所连接的是哪个VLAN的终端，以便仅仅接收相应VLAN的。

问题：多路径与TRILL是什么关系？

从技术渊源来看，多路径是第三层的技术，而不是第二层的。详细来说，在三层，路由器通过路由协议能够计算出多条等价路由路径，实现负载均衡，如ECMP；在二层，除了多播表项外，MAC表中的单播表项仅仅可能相应于一个出口。

那么，TRILL与多路径的关系就是，TRILL技术的出现，通过隧道封装，将三层IP多路径转发技术应用到以太帧转发上，进而实现将原本的二层MAC转发转换成一个类IP的三层路由转发。

4 TRILL实现

TRILL设备中肯定是有两个表的，一个是MAC表，用于学习源MAC地址，而且查找目的MAC地址所相应的RBridge nickname；还有一个是TRILL转发表，在TRILL域转发时用，即从ingreee RBridge怎样到达egress RBridge。