云数据中心网络与SDN：1.7.2　SPB

1.7.2　SPB

SPB（Shortest Path Bridging，802.1aq）常指SPBM，由PBB（Provider Backbone Bridging 802.1ah）进化而来。SPB和PBB的封装完全相同，都属于MACinMAC的隧道技术，两者主要区别在于PBB的转发是通过STP和自学习完成的，而SPB为以太网引入了控制平面，通过IS-IS学习转发信息。PBB多用于运营商城域网，SPB设计之初是为了解决PBB中STP收敛太慢、链路利用率低下的问题。数据中心内部的大二层网络要解决的是相同的问题，看准了TRILL逐跳都需要使用专用设备的问题，而SPB使用的MACinMAC只需要对边缘交换机做改动，因此一些厂商（当时主要是Avaya）便将SPB推向了数据中心。

图1-16给出了SPBM MACinMAC的帧格式。B-SA和B-DA为外层的B-MAC地址，B-TAG是底层承载以太网中的传输标识，包括传输的VLAN和优先级，底层网络即通过B-DA和B-TAG来转发流量。I-Tag是服务实例标签，PCP和DEI代表传输和丢弃的优先级，I-SID是24位的业务标识，能够提供1600万的租户数量，C-DA和C-SA是原始帧的MAC地址。除了SPBM以外，SPB还有另外一种模式SPBV。这种模式与802.1ad类似，是一种QinQ的VLAN标签栈技术，很少用于数据中心内部，下面主要对SPBM模式进行介绍。

图1-16　SPBM采用了IEEE802.1ah的帧格式

SPB控制平面上ISIS的工作可概括为：建立邻居，生成拓扑，然后根据最短路径算法生成B-MAC转发表。数据平面上，设备可分为BEB（Backbone Edge Bridge）和BCB（Backbone Core Bridge）两种角色，通过B-MAC地址进行唯一的标识，BEB负责业务接入，而BCB负责BEB间的传输。入口的BEB进行MAC自学习，并根据C-DA来封装外层报头。如果为BUM流量，则进行泛洪；如果为已知单播流量，则将B-DA标记为C-DA所在BEB的B-MAC，并查找B-MAC转发表传给下一跳的BCB。BCB根据B-DA逐跳转发到出口的BEB，出口的BEB进行解封装，完成MAC地址学习，再根据C-DA进行转发。

SPB有一套十分复杂的控制机制，不过相比于TRILL，SPB由于使用MAC进行寻址，不用设计新的网络层协议，因此相对来说要简单一些。下面列出RFC 6329中提到的一些主要的技术点，供读者参考。

SPB的地址学习机制如下：BEB上的本地C-MAC转发表（C-VLAN，C-MAC，Port），远端C-MAC转发表（I-SID，C-MAC，B-MAC）都是通过自学习获得的，而BCB上的B-MAC转发表（B-VLAN，B-MAC，Port）通过IS-IS学习。

B-VLAN与I-SID不是一一映射的，多个租户实例可以映射到同一个B-VLAN中。

基于ECT（Equal Cost Tree），支持16条路径的ECMP。

SPB的组播通过SPT实现，每个BEB都会以自己为根计算一棵最短路径树SPT，而不是像TRILL一样全网一棵分发树MDT。

SPB中组播流量的B-DA格式如图1-17所示，其中SPSrc标识了SPT的根即入口BEB，而I-SID的低24位标识了租户特定的组播组。

支持头端复制的伪广播。

支持IS-IS多拓扑，允许针对不同的业务为链路分配不同的metric。

兼容现有以太网OAM机制，如802.1ag和Y.1731。

图1-17　SPB中组播流量的B-DA格式

SPB经常被作为L2 Fabric技术拿来和TRILL作比较，不过SPB实际上也体现了很多Overlay的技术基因。相比于TRILL需要更换设备SPB只需对设备软件进行升级，利旧性很好；相比VxLAN的MACinUDP，SPB的MACinMAC也并没有本质的区别，不过SPB在数据中心却并没有能够获得VxLAN的地位。从技术角度来说，SPB的Overlay基因并不纯正，仍然需要对硬件交换机的软件做升级，而且Underlay上的运维也要求熟悉SPB的工作机制，因此SPB的部署门槛要比VxLAN高很多。从市场角度来说，SPB对vSwitch在数据中心的地位并未给予足够的重视，而且运营商的技术堆栈在数据中心接受起来也较为困难。随着Ayava的收购和破产风波，SPB基本上也已经退出了数据中心网络的舞台。