商志彪 雷波 郭茜

摘要：提出一种基于端口地势值比较的数据转发新技术——Nature Flow。该技术不仅能有效确保二层数据无环路转发，而且能提升数据中心网络开放能力。新转发架构的价值在于构建大规模二层拓扑存环网络的无环转发能力、对应用程序开放网络端到端的距离感知能力、网络故障快速收敛和自愈能力、网络拥塞时的流量自主调优能力等。新转发架构有望变革现有技术，助力未来数据中心网络建设。

关键词：Nature Flow；端口地势值比较；无环路转发；自愈能力；端到端距离感知；流量自主调优

Abstract： A new data forwarding technology Nature Flow based on the comparison of port terrain values is proposed， which can effectively ensure the no-loop forwarding of layer 2 data and improve the network opening ability of the data center. The value of the new forwarding architecture lies in the following aspects： the acyclic forwarding ability of large-scale two-layer network with topological rings， the end-to-end distance perception ability for the application in open network， the rapid convergence and self-healing ability of network failure， and selftuning ability of traffic in network congestion. The new forwarding architecture is expected to change the existing technology and help the future data center network construction.

Keywords： Nature Flow； port terrain value comparison； no-loop forwarding； self-healing ability； end-to-end distance sensing； traffic self-tuning

1. 新轉发架构Nature Flow概述

1.1 传统L2转发原理

总体上，数据中心需要一个二层网络。传统的二层转发通过报文中的目的媒体接入控制（DMAC）、虚拟局域网（VLAN）、PORT（计算机端口）信息查表来确定报文的出端口，并完成源媒体接入控制（SMAC）的学习。除了出端口信息外，所查表项结果几乎不包含其他可有效指导网络报文转发的全局性信息。二层数据报文一旦遇到拓扑环路，将会造成“环路风暴”，整个报文转发系统将面临崩溃。

1.2 Nature Flow转发架构

Nature Flow转发架构是一种全新的转发与控制体系。它在每个转发设备端口上设置逻辑地势值，并在报文转发时通过比较该值来判断和选择转发出口。Nature Flow可实现二层数据包无环路转发。这种在转发中去除环路的方式与现有的生成树协议（STP）[1]完全不同。STP的目标是建立拓扑无环网络，而新转发架构的目标是在拓扑存环的网络中完成无环路的二层数据转发。……