具有多路径冗余的多链路透明互联网络制造技术

实施例包括具有第一网络层的叶交换机与第二网络层的脊交换机之间的层间多路径冗余的多级网络。每个叶交换机连接到多个脊交换机，以在叶交换机与脊交换机之间提供多个层间通信路径。每个脊交换机被分配公共层‑2和层‑3网络地址，而每个叶交换机被配置有层间链路选择协议，以选择性地仅连接叶交换机与广域层之间的一个活动层间链路，同时禁用叶交换机与广域层之间的所有其它可用层间链路。因此，替选层间链路被激活，而不要求利用针对替选的层间链路的新地址来配置叶交换机，或不依赖于在脊交换机内实现的任何多路径功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多路径冗余的多链路透明互联网络
本专利技术一般涉及计算机网络通信系统，更具体地，涉及提供第一网络层的交换机与第二网络层的交换机之间的层间多路径冗余的多级网络。
技术介绍
已开发了以太局域网(LAN)通信网络，以提供许多连接的设备之间的局域连接以及诸如因特网连接的广域接入。企业应用传统地要求本地设备在LAN上的高可用性。因此，以太网拓扑已经包含了提供本地设备与LAN网络之间的多个路径的冗余以及高级别互联。提供高以太网可靠性通常利用生成树协议(STP)，该STP是确保通过任何桥接的以太网LAN的无循环传输的网络协议。STP防止桥接循环，同时允许网络拓扑包括空闲(冗余)链路，所述空闲(冗余)链路在活动链路故障时用作自动备份路径，而无需手动启用/禁用备份链路。以太网协议中的生成树方法通常创建具有层-2桥接的传输路径，同时禁用不是生成树的一部分的全部潜在(冗余)链路，从而留下任意两个网络节点之间的单个活动层-2路径。
技术实现思路
技术问题多链路透明互联(TRILL)协议也已经被实现，以启用或者在数据中心内或者在网关之间的多路径连接，提供通过因特网接入的广域网。虽然TRILL还启用层-2多路径的形式，但是TRILL当前不包括层-3多路径解决方案。这在设计具有冗余的高可用性网络时是个担心，因为TRILL无法提供通常被其它网络层采用的冗余层-3路径；例如，假设将在网络协议中的其他地方实现冗余，诸如VRRP(虚拟路由器冗余协议)的协议仅允许一个默认的活动层-3网关路由器。问题的解决方案实施例包括用于在局域网的第一交换层和第二交换层(通常被称为叶-脊架构)内或者网络的局域层与广域层之间提供具有层间多路径冗余的多级网络的方法、系统或计算机产品。在包括局域层和广域层的多级网络中对许多计算设备进行寻址。许多叶交换机被配置在第一网络层处，以在计算设备之间提供局域网络接入。另外，许多脊交换机被配置在第二网络层处，以提供大量计算设备之间的连接或者对因特网的接入。每个叶交换机被连接到多个脊交换机，以在局域层的叶交换机与脊交换机之间提供多个层间通信路径。每个脊交换机被分配公共网络地址，而每个叶交换机被配置有层间链路选择协议，以选择性地仅连接叶交换机与其它网络层之间的一个活动层间链路，同时禁用叶交换机与其它网络层之间的所有其它可用层间链路。更具体地，当使用层-3TRILL交换机构造叶-脊网络时，将利用针对默认层-3网关的相同IP地址和MAC地址来配置每个层-3TRILL交换机。当发送分组时，服务器将层-3网关解析为该IP地址和MAC地址，该MAC地址现在在全部链路上是可用的(因为每个TRILL脊交换机产生该MAC地址，就好像该MAC地址是网络上唯一的MAC地址)。为了确定哪一个层-3脊交换机实际上接收传输流(trafficflow)，在层-2叶交换机处执行等价多路径(ECMP，equalcostmulti-path)哈希。响应于检测到活动层间链路的故障，受影响的叶交换机激活特定叶交换机与网络的下一层之间的替选层间链路，同时禁用叶交换机与网络的下一层之间的所有其它可用层间链路。换言之，当检测到影响叶-脊连接性的故障时，叶交换机将重新哈希到另一个层-3网关。因此，替选层间链路被激活，而不要求利用针对替换的层间链路的新地址来配置叶交换机，或不依赖于在叶交换机之上的网络层内实现的任何多路径功能。相似的方法可以被用来提供针对附连到网络的其它设备(诸如防火墙或负载均衡器)的高可用性。此外，为了减少层-3的瓶颈并管理网络故障范围的大小，我们优选地包括限制每个虚拟LAN网段所分配的主机数目的能力。在说明书结论处的权利要求书中特别指出并清楚地要求保护被视为实施例的主题。根据下面的结合附图的详细说明，前述特征和其它特征以及各实施例的优点是清楚的。附图说明图1描述了根据第一实施例的利用层-2叶交换机来互联局域层中的本地设备和广域层中的脊交换机以接入广域网的多级网络拓扑；图2描述了根据第二实施例的利用层-2叶交换机来互联局域层中的本地设备和广域层中的层-3TRILL脊交换机以接入因特网的以太网拓扑；图3描述根据实施例的用于配置图2的以太网拓扑的协议；图4描述根据实施例的在链路故障以太网拓扑之前的利用层-2叶交换机和层-3TRILL脊交换机的说明性网络连接；图5描述根据实施例的在链路故障以太网拓扑之后的图4的说明性网络连接；以及图6是描述根据实施例的实现多路径层间冗余的多级网络的配置和操作的逻辑流程图。具体实施方式本专利技术的实施例可以以包括叶交换机的局域层和脊交换机的广域层的多级网络拓扑来实现。例如，在以太网实施例中，叶交换机的局域层可以被配置在以太网层-2处，而广域层可以包括被配置在以太网层-3处的多链路透明互联(TRILL)脊交换机。为了允许叶交换机与全部脊交换机通信，而无需在叶交换机处重新配置IP地址，全部TRILL脊交换机可以被分配相同的IP地址和公共MAC地址。为了防止多个层间通信路径和循环，每个叶交换机实现层间链路选择协议(诸如等价多路径(ECMP))，以激活从叶交换机起的单个层间链路，同时禁用叶交换机与广域层之间的全部其它可用层间链路。因此，响应于链路故障激活替选的层间链路，而不要求利用针对替选的层间链路的新地址来配置局域层的叶交换机，或不依赖于在广域层的TRILL脊交换机内实现的任何多路径功能。然而，叶交换机通常要求对于新连接的叶交换机的初始化，以防止通过广域层对网络的未授权的接入。例如，为了实现以太网实施例中的层间多路径连接，所有层-3脊交换机被分配相同的IP和MAC地址，而层-2叶交换机实现ECMP路由协议，以在各层间链路之中选择单个活动层间链路。利用ECMP哈希以在丢失现有链路时自动地切换到新的层间链路。ECMP唯一链路选择的使用允许所有层-3TRILL脊交换机被分配公共MAC和TCI-IP地址，这允许一旦根据ECMP协议建立了层间连接，任何TRILL脊交换机就能够处理从任何层-2叶交换机接收到的通信。作为结果，仅利用在层-2叶交换机上实现的ECMP协议，就能在层-2叶交换机与层-3脊交换机之间启用层间多路径连接，而无需对层-3TRILL脊交换机的任何编程或协议改变。在该实施例中，以太网通信协议利用MAC地址提供到本地设备的LAN连接，并利用IP地址提供因特网接入。以太网协议定义了被称为开放系统互联(OSI)堆栈的消息头，在开放系统互联(OSI)堆栈中，LAN连接通常被实现在层-2“数据链路”级，而因特网连接被实现在层-3“网络”级。在标准OSI堆栈中，利用MAC地址在LAN网络上接入设备，同时利用IP地址在因特网上对设备进行寻址。为了协调这两个设备地址，MAC地址通常被分配到OSI堆栈中的层-2(数据链路)位置，而IP地址被分配到层-3(网络)。本专利技术的实施例提供在以太网协议中的OSI堆栈内定义的层-2叶交换机与层-3脊交换机之间的层间多路径可靠性。企业应用传统地要求以太网LAN上的本地设备的高可用性。因此，层-2网络拓扑已经包含了提供本地设备之间的多个路径的高级别互联和冗余，并且层-2网络拓扑是LAN网络。为本地设备提供高可靠性传统上依赖于生成树协议(STP)，该生成树协议(STP)是确保通过任何桥接的以太网LAN的无循环传输的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机实现的方法，用于在通信协议中的各层之间提供多路径连接，所述方法包括：寻址连接到多级网络的多个计算设备，所述多级网络包括叶‑脊架构的第一网络层的交换机和第二网络层的交换机；在第一网络层处配置多个叶交换机，以在所述计算设备之间提供局域网络接入；在第二网络层处配置多个脊交换机，以提供对所述计算设备的接入；将每个叶交换机连接到多个脊交换机，以在第一网络层的叶交换机与第二网络层的脊交换机之间提供多个层间通信路径；为所述脊交换机中的每个分配公共网络地址；对于每个叶交换机，为该叶交换机配置层间链路选择协议，以选择性地仅连接该叶交换机与所述脊交换机之间的一个活动层间链路，同时禁用该叶交换机与所述脊交换机之间的所有其它可用层间链路；响应于检测到将特定叶交换机连接到所述脊交换机的活动层间链路的故障，激活该特定叶交换机与所述脊交换机之间的替选层间链路，同时禁用该叶交换机和所述脊交换机之间的所有其它可用层间链路；其中，所述替选层间链路被激活，而无需利用针对所述替选层间链路的新地址来重新配置该叶交换机，或无需依赖于位于所述脊交换机内的多路径循环防止协议功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.13 US 14/105,9761.一种计算机实现的方法，用于在通信协议中的各层之间提供多路径连接，所述方法包括：寻址连接到多级网络的多个计算设备，所述多级网络包括叶-脊架构的第一网络层的交换机和第二网络层的交换机；在第一网络层处配置多个叶交换机，以在所述计算设备之间提供局域网络接入；在第二网络层处配置多个脊交换机，以提供对所述计算设备的接入；将每个叶交换机连接到多个脊交换机，以在第一网络层的叶交换机与第二网络层的脊交换机之间提供多个层间通信路径；为所述脊交换机中的每个分配公共网络地址；对于每个叶交换机，为该叶交换机配置层间链路选择协议，以选择性地仅连接该叶交换机与所述脊交换机之间的一个活动层间链路，同时禁用该叶交换机与所述脊交换机之间的所有其它可用层间链路；响应于检测到将特定叶交换机连接到所述脊交换机的活动层间链路的故障，激活该特定叶交换机与所述脊交换机之间的替选层间链路，同时禁用该叶交换机和所述脊交换机之间的所有其它可用层间链路；其中，所述替选层间链路被激活，而无需利用针对所述替选层间链路的新地址来重新配置该叶交换机，或无需依赖于位于所述脊交换机内的多路径循环防止协议功能。2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，在允许经过所述替选层间链路的通信之前，通过所述替选层间链路连接在一起的新连接的脊交换机和叶交换机被初始化。3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括：由所述脊交换机实现多链路透明互联(TRILL)协议，以避免桥接循环。4.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括：由所述叶交换机实现等价多路径(ECMP)协议，以选择所述脊交换机与所述叶交换机之间的活动层间链路。5.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括：为所有脊交换机分配与脊网关相关联的公共IP和MAC地址。6.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，多级网络包括以太网。7.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，第一网络层的交换机包括局域网路由器。8.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，第二网络层的交换机包括因特网网关。9.根据权利要求6所述的计算机实现的方法，其中，所述多级网络包括根据多层以太网协议配置的以太网，第一网络层的交换机包括配置在以太网协议的层-2的局域网路由器，而第二网络层的交换机包括配置在以太网协议的层-3的因特网网关。10.一种用于在通信协议中的各层之间提供多路径连接的系统，所述系统包括：多个计算设备；多级网络，所述多级网络包括具有多个叶交换机的第一网络层以及具有多个脊交换机的第二网络层，所述多级网络被配置用于提供所述计算设备之间的局域网接入，所述多个脊交换机提供对所述计算设备的接入；多个层间链路，被配置用于将每个叶交换机连接到多个脊交换机，以在所述叶交换机与所述脊交换机之间提供多个层间通信路径，其中，所述脊交换机中的每个具有分配的公共网络地址，从而与公共网络网关相关联；其中，每个叶交换机包括层间链路选择协议，所述层间链路选...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·德库萨蒂斯，A·尧，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US