データセンター ネットワーク テクノロジーの簡単な歴史

データセンターのネットワークは実際にはローカル エリア ネットワークであり、データとストレージの 2 つの主要な部分で構成されています。ストレージ ネットワークは主に FC テクノロジーであり、一般的に言えば、イーサネット IP 転送に基づくストレージです。ストレージ ネットワークはそれほど急速に開発されていません。トリックがあまりないため、これまで議論する人はほとんどいませんでした。データはデータ センター ネットワークの大部分を占めており、主にイーサネット ネットワーク プロトコルが使用されます。RFC を調べてみると、イーサネットのネットワーク プロトコルと機能が多すぎることがわかります。これらのプロトコルの開発は、実際にはネットワークの歴史です。プロトコルは常に改良されており、実際に適用された後も修正され続けています。ここでは、ネットワーク テクノロジーの発展の歴史を改めて説明するつもりはありません。インターネットで検索すると、過去 70 年間のネットワーク テクノロジーの歴史を明確に理解できる入門記事がたくさん見つかります。ここでは、長年にわたるネットワーク技術の変遷を踏まえてその本質を整理し、ネットワーク技術開発の本質を見てみよう。

データセンター ネットワークには基本的にレイヤー 2 とレイヤー 3 の転送のみが含まれます。一部のレイヤー 4 からレイヤー 7 のアプリケーションは主にセキュリティと負荷分散に重点を置いており、現在はレイヤー 4 からレイヤー 7 のネットワークもいくつかあります。アプリケーションの規模という点では明らかに非主流の機器です。長年にわたる開発を経て、データセンター ネットワークは実際にレイヤー 2 およびレイヤー 3 ネットワーク テクノロジーを使用しています。

2番目の層はMACアドレス転送に基づいており、VLANはブロードキャストドメインであり、3番目の層はIPアドレス転送、クロスVLAN転送に基づいており、2番目と3番目の層にはSTP、VRRP、OSPFなどのいくつかの古典的なネットワークプロトコルがありますなど、これらのテクノロジーには最大 50 ドルのコストがかかる場合があります。この期間中、ポート帯域幅の改善を除いて、ソフトウェア テクノロジーにはほとんど変化がありませんでした。しかし、近年、データセンターネットワーク構築の規模はますます大規模化し、ネットワークに対する要求もますます高くなっています。ネットワーク規模が比較的小さい場合は、これらの従来の技術を引き続き使用できますが、規模が拡大し続けると、特に第 2 層のリング ネットワーク プロトコル STP のループ数が 1 回を超えると、ネットワークのパフォーマンスが低下します。トポロジの変更が発生し、計算とスイッチングの速度は数秒、場合によっては数分のオーダーであり、データセンターにとっては耐えられないものです。新しいデータセンター基準によると、レベル 3 または 4 (米国が発表したデータセンター レベルの基準のレベル 1 ～ 4) に到達するには、年間を通じて中断がなく、信頼性が 4 に達する必要があります。ナインとファイブナイン 計算の収束速度はまったく満足できず、STP はネットワーク帯域幅の多大な浪費を引き起こします。

第 2 層はループを起こしやすく、ポートがブロックされることで帯域幅が無駄になるため、サーバーから出口ルーターへのすべての層 3 転送は自然に第 2 層のループを回避するため、ネットワークを完全な 3 層ネットワークに変換する必要があります。すべてのポートは帯域幅を無駄にすることなくトラフィックを転送できます。現在でも、この完全な 3 層ネットワーク アーキテクチャは、多くのインターネット データ センターで依然として非常に人気があります。

もちろん、データセンターのネットワーク全体には 3 層の転送があり、多くのネットワーク セグメントを使用する必要があります。内部ネットワークにはプライベート アドレスを使用できますが、内部ネットワークにはパブリック アドレスを使用する必要があります。 IPv4 アドレスがいかに高価であるかを知っておく必要がありますが、このような大きな IP アドレスを下位に分割することは、小規模なネットワークには問題ありませんが、大規模なデータセンター ネットワークには依然として必要です。その結果、レイヤ 3 フォワーディングをベースとした疑似レイヤ 2 テクノロジが登場しました。その代表的なものが TRILL テクノロジです。TRILL テクノロジは、多数のリンクを透過的にまとめて、上位層のアプリケーションにこれを 1 つのリンクであるように見せます。た

RILL は本質的にレイヤー 2.5 テクノロジーであり、最短パスやマルチパスなどのレイヤー 3 ルーティング テクノロジーを使用して複数のリンクを大規模なレイヤー 2 ネットワークに編成し、VLAN、自己構成、マルチキャストなどのレイヤー 2 機能をサポートします。 TRILL は、イーサネットの簡単な構成機能とレイヤ 3 ルーティングの技術的利点の両方を備えています。TRILL の導入により、2 層プロトコルのマルチパスの問題は解決されますが、3 層プロトコルのマルチパスは破壊されます。

同時に、アプリケーションの複雑さも増加します。TRILL では、3 層プロトコル、マルチキャスト、FCoE、輻輳管理などの複雑な処理が必要になります。これにより、データセンター アーキテクチャ全体の経済性が低下するため、TRILL の登場により、市場では常に人気がありませんでしたが、データセンターで使用されることもありましたが、主流にはなりませんでした。 SPB、Qfabric、Fabricpath などはすべて偽のレイヤー 2 テクノロジーであり、これも主流にはなりませんでした。

すぐに、物理的な 3 層ネットワークに基づいて仮想ネットワークを構築するという仮想ネットワークの概念が登場しました。この仮想ネットワークは、物理ネットワークに基づいて構築されます。物理ネットワークに限定されませんが、代表的なテクノロジーは VXLAN テクノロジーです。これは本質的に、元のパケットに転送ヘッダーの層を追加するカプセル化テクノロジーです。 VXLAN に加えて、NVGRE (Generic Routing Encapsulation を使用したネットワーク仮想化) もあります

や STT (Stateless Transport Tunneling Protocol) などのテクノロジーはすべて仮想ネットワーク テクノロジーです。 VXLAN では、物理ネットワーク部分が転送できることのみが必要であり、その後、ビジネス ニーズに基づいてデータ センター ネットワーク全体をレイヤ 3 物理ネットワーク転送に基づいて仮想化することも、レイヤ 2 VXLAN ネットワークに仮想化することもできます。レイヤ 3 物理ネットワーク転送に基づくレイヤ 2 VXLAN ネットワーク レイヤ 2 物理転送を使用するレイヤ 3 VXLAN ネットワークは、従来のネットワークを変換するために特に適しています。物理ネットワークの構造と構成の変更 これはデータセンター ネットワークにとって革命です。

しかし、それはまだ終わっていません。人々はもはや仮想ネットワークに満足できず、ネットワークに対する制御を強化したいと考えているため、SDN が登場します。コントローラーはネットワーク全体に転送フロー テーブルを発行してデータ転送をガイドし、ネットワーク デバイスの転送と制御を分離し、制御を集中化します。この概念は VXLAN テクノロジーよりも高度であり、VXLAN テクノロジーと完全に相互補完できます。ウェブを変革します。

SDN は特定のテクノロジーや特定のプロトコルではなく、アイデアとフレームワークです。OpenFlow プロトコルは、SDN テクノロジーの実装の基礎であり、コントローラーは OpenFlow プロトコルを通じてすべてのネットワーク デバイスの転送を制御します。 SDN テクノロジーはネットワーク上だけでなく、ストレージ、セキュリティ、さらにはソフトウェア デファインド データ センターと呼ばれるデータセンター全体にも急速に浸透しています。現在、SDN テクノロジーは依然として改良されており、ネットワークの運用と保守の効率が大幅に向上し、障害の迅速な切り分けや修復が可能になっています。

近年、データセンターのビジネス量が継続的に増加するにつれて、ネットワーク技術の改革を求める声がますます大きくなり、多くの新しい技術が登場していますが、SDNは終わりからはほど遠く、さらに進化すると考えています。将来的には完璧になります。新しいネットワーク テクノロジーが登場するのを待ちましょう。

以上がデータセンター ネットワーク テクノロジーの簡単な歴史の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。