TRILL浅析

1 TRILL概述

TRILL的全称就是Transparent Interconnection of Lots of Links，顾名思义，其本质就是将很多条链路透明地组织在一起，以致于上层IP应用感觉这只是一条链路似的。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地址是不需要配置的，也绝对不会冲突，因为不同以太网厂商购买不同地址块。

(2) 为什么需要TRILL，为什么不能仅用第二层或者第三层的技术来解决？

二层无法扩展到很大，因为基于CSMA/CD的以太网支持的网络半径是有限的；如果引入网桥，那么就要使用STP生成树协议来防止环路；但是STP阻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地址是必须要改变的，因为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头部很简单：

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字节并且最长匹配)。

对下面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如何知道出RBridge就是R2呢？

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

虽然目前有多种机制，但是宏观效果是： 只有Ingress/Egress RBridge需要使能传统的MAC地址学习(MAC表中区分从本地端口学到的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。即所有RBridge不断学习 (ingress RBridge, source MAC address) 映射关系，如果仍然不知道，则封装multidestination标志被洪泛到所有RBridge。(插一句，如何进行洪泛是通过TRILL底层运行的IS-IS协议来生成的最短路径树进行，并且全网有一个相同的SPF树。)

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

此外还有一种机制是建立一个独立的字典或者目录，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，而不选择同样是链路状态协议的OSPF？

主要两个原因，1 IS-IS可以直接运行在第二层数据链路层上，进而实现自配置，而OSPF运行在IP层上，需要每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如何获取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他RBridge。

问题：TRILL是否支持增量部署？

当然可以，完全可以把现有以太网中的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，并且被RBridge视为一个单一的链路即可。

问题：TRILL是如何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，比如以太网、PPP串行链路、IP或者IPSec或者MPLS。那么TRILL是如何支持这些不同类型的底层链路呢？这是因为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，是由具体的底层链路决定。如果是以太网，那就是MAC头；如果是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很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。具体说，DRB选择一个VLAN号，比如VALN A，然后通知在相同以太链路上的所有其他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，以便只接收对应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。具体来说，在三层，路由器通过路由协议可以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表中的单播表项只可能对应于一个出口。

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，并且查找目的MAC地址所对应的RBridge nickname；另一个是TRILL转发表，在TRILL域转发时用，即从ingreee RBridge如何到达egress RBridge。