SPB协议转发浅析

胥素芳

摘 要：SPB（Shortest Path Bridging，最短路径桥接）协议由IEEE制定，适用于数据中心、企业网以及运营商承载网。文章主要分析了SPB中的SPBM模式，以及在SPBM模式下的数据转发。

关键词：SPB；SPBM；数据转发

1 引言

SPB协议在控制层面借助于ISIS的扩展，在转发层面存在2种应用模式，SPBM（MAC mode）和SPBV（Vlan mode）。SPBM模式中数据转发层面使用标准技术802.1aq PBB，SPBV模式数据层面使用QinQ。由于SPBV模式较为复杂，目前没有应用，文章中提到SPB单指SPBM模式。

2 SPBM的数据封装格式

SPBM网络数据采用MAC-in-MAC PBB的格式如图1，PBB技术是早已标准化技术，很多交换机芯片已经支持，因此对于已经支持PBB的网络来说，重新部署SPBM网络不用更换网络硬件设备。SPBM中，转发表项主要依据I-SID，在边缘设备BEB（Backbone Edge Bridge）上面，可以为不同的业务分配不同的I-SID。

3 SPB转发

SPB网络中，每台设备以桥ID（BridgeID）作为标识，桥ID由优先级+桥MAC构成，与生成树中的桥ID是相同的。SPB利用ISIS进行信息交换和计算，SPB协议在计算时强调路径的对称性，除了对于双向流量转发路径要求保持一致外，同时还要考虑等价路径选择后的双向对称性。因此，SPB除了SPF算法外，在最短路径计算方面还有一些其它的要求：

⑴SPB只支持点到点的连接，因此一个SPB网络中所有设备都必须支持SPB，不能有非SPB二层设备串接。

⑵如果一条链路两端的ISIS Cost值不同，在路径计算中，会都按照最大值进行计算。

⑶如果出现Cost值相等的等价路径，首先比较每个路径经过的设备的跳数，小者优，如果跳数也相等，则将每条路径包含的BID作为一个集合，每个集合将BID按照顺序排列，比较不同路径集合中的BID的大小，小者优先。

上面的算法可以保证计算出来的双向路径保持一致，但是为了更充分利用网络宽带，对于等价路径的选择引入ECT（Equal Cost Tree）算法。

ECT算法中定义了16个掩码值（目前SPB协议定义最大支持16条等价路径），出现等价路径后，通过不同路径的BID集合分配不同的ECT掩码进行异或计算，然后对每条路径计算后的“BID”进行大小比较，选择“BID”最小的那条路径。

ECT算法中的掩码是通过管理员基于B-VLAN进行配置的，多个B-BLAN就可以通过负载分担利用网络中的等价路径，每个I-SID根据其所对应的B-VLAN就可以得到对应的ECT掩码。

3.1 单播转发

依据上述算法，在每两个SPB网络的边缘设备BEB之间，基于每个B-Vlan都可以计算一条双向路径一致的转发通道，通过MAC-in-MAC封装，将原报文进行转发，网络核心设备不学习MAC，所有转发表项都通过ISIS计算得到。

3.2 未知单播、广播、组播转发

SPB网络可以基于不同的ECT掩码在每个B-VLAN建立不同的SPT（Shortest Path Tree）树，两个BEB之间的广播路径和已知单播路径相同。SPB在通告I-SID同时带有组播路由器以及组播接收者的Flag标志位，根据这些信息，可以建立该I-SID对应的组播转发树。

SPBM定义了新的组播MAC地址格式作为封装后的目的MAC（B-DA）。组播MAC包含SPsourceID（由每个BEB启动分配，作为BEB的标识）以及I-SID，即通过组播MAC地址，可以确定该报文所对应的组播源BEB以及对应的I-SID。控制层面通过计算在全网下发组播MAC的转发表项，从而建立组播转发树。

SPB的组播转发有2种模式：头端复制以及核心复制。

头端复制是连接组播源的头节点BEB向每个接收者都复制一份，采用单播方式发送。网络核心设备不需要维护组播转发表项。

核心复制是网络边缘节点与核心节点都建立组播转发项，组播流以组播方式沿着组播SPT树进行转发。每个边缘节点最多可以建立16棵SPT树。

SPB协议作为控制协议在所有设备上进行拓扑计算，转发的时候会对原始报文进行外层封装，以不同的目的标签在SPB区域内进行转发。

[参考文献]

[1]史建政.基于云计算的数据中心网络构建研究.廊坊师范学院学报，2013年05期.