雲數據中心網絡架構與技術（第2版）

本系列圖書基於華為公司工程創新、技術創新的成果以及在範圍內豐富的商用交付經驗，介紹新一代網路技術的發展熱點和相關的網路部署方案。本書以雲數據中心網路面臨的業務挑戰為切入點，詳細介紹了雲數據中心網路的架構設計和技術實現，並提供了部署建議。首先，本書介紹了數據中心網路的整體架構及技術演進，幫助讀者瞭解數據中心網路的發展歷程。

隨後，本書介紹了雲數據中心網路的設計與實現，內容包含單數據中心的業務模型、數據中心物理網路和邏輯網路的構建，多數據中心網路的構建以及數據中心的安全方案。本書還對數據中心網路的開放性和當前的一些熱點前瞻技術進行了講解和展望。本書的第2版增加雲數據中心網路智慧運維和智慧無損數據中心網路方面的內容，還介紹了與新時代超融合數據中心網路的相關內容。本書可以為構建安全、可靠、高效、開放的雲數據中心網路提供參考和説明，適合企業和科研院所資訊化部門及數據中心的技術人員閱讀，也適合高等院校電腦網路相關專業的師生參考。

第1章 聯接變革使能數據中心網絡演進 001

第2章 認識雲數據中心網絡 003
2.1 什麼是雲計算 003
2.2 雲計算催生的虛擬化技術 004
2.3 當SDN邂逅雲計算 008
2.4 超融合數據中心網絡 012
2.4.1 高性能計算為什麼需要超融合數據中心網絡 013
2.4.2 高性能存儲為什麼需要超融合數據中心網絡 015

第3章 雲數據中心網絡面臨的挑戰 017

第4章 數據中心網絡的總體架構與技術演進 023
4.1 數據中心網絡技術概述 023
4.1.1 數據中心網絡的物理架構 023
4.1.2 數據中心網絡的技術演進 028
4.2 金融數據中心網絡的總體架構與方案演進| 061
4.2.1 金融企業網絡的總體架構 061
4.2.2 金融業務的發展訴求與數據中心網絡的演進 067
4.2.3 金融雲數據中心的目標架構與設計原則 074
4.3 運營商數據中心網絡的總體架構與方案演進| 078
4.3.1 運營商企業網絡的總體架構 078
4.3.2 運營商業務的發展訴求與數據中心網絡的演進 080
4.3.3 運營商雲數據中心的目標架構與設計原則 082

第5章 雲數據中心網絡的功能元件與業務模型 084
5.1 雲數據中心網絡的業務模型| 084
5.1.1 典型OpenStack業務模型 085
5.1.2 FusionSphere業務模型 087
5.1.3 iMaster NCE-Fabric業務模型 089
5.2 雲數據中心解決方案的元件間交互 093
5.2.1 雲數據中心解決方案的架構 093
5.2.2 業務發放過程中的組件間交互 094
5.3 雲數據中心元件間交互技術解析 098
5.3.1 OpenFlow協議解析 099
5.3.2 NETCONF協議解析 105
5.3.3 OVSDB協議解析 110
5.3.4 YANG協議解析 112

第6章 構建數據中心的物理網絡（Underlay網絡） 114
6.1 物理組網和基礎網絡 114
6.2 設計數據中心的物理網絡 116
6.2.1 路由式通訊協定選擇 117
6.2.2 伺服器接入方案選擇 120
6.2.3 Border Leaf和Service Leaf節點設計及其原理 121
6.2.4 出口網絡設計 124

第7章 構建數據中心的邏輯網絡（Overlay網絡） 127
7.1 Overlay網絡 127
7.2 VXLAN基礎及相關概念 128
7.3 VXLAN Overlay網絡 130
7.3.1 VXLAN Overlay網絡類型 130
7.3.2 網絡類型對比 132
7.4 VXLAN控制面| 135
7.5 VXLAN數據面| 140
7.6 業務模型和網絡的映射 151

第8章 構建多數據中心網絡 155
8.1 多數據中心的業務訴求場景 155
8.1.1 多數據中心業務的場景分析 155
8.1.2 多數據中心的網絡需求分析 159
8.1.3 Multi-DC Fabric方案整體架構和場景分類示例 161
8.2 Multi-Site場景和設計 166
8.2.1 Multi-Site方案的應用場景 166
8.2.2 Multi-Site方案的具體設計 169
8.2.3 的部署方案 180
8.3 Multi-PoD場景和設計 184
8.3.1 Multi-PoD方案的應用場景 184
8.3.2 Multi-PoD方案的具體設計 187
8.3.3 的部署方案 194 版

第9章 構建雲數據中心端到端安全 198
9.1 雲數據中心面臨的安全挑戰 198
9.2 雲數據中心的安全架構 199
9.2.1 安全架構全景 199
9.2.2 安全性群組件架構 201
9.3 雲數據中心安全方案的價值 202
9.4 雲數據中心的安全方案 204
9.4.1 虛擬化安全 205
9.4.2 網絡安全 207
9.4.3 威脅檢測防禦 225
9.4.4 邊界安全 230
9.4.5 安全管理 233

第10章 雲數據中心網絡智慧運維 236
10.1 數據中心網絡中的智慧運維 236
10.1.1 數據中心網絡為何需要智慧運維 236
10.1.2 業界的應對之道 237
10.2 智慧運維技術的遠端流鏡像 241
10.2.1 遠程流鏡像概述 243
10.2.2 遠端流鏡像與FabricInsight配合使用 245
10.3 智慧運維技術之Telemetry 254
10.3.1 Telemetry概述 255
10.3.2 Telemetry與FabricInsight的對接 256
10.4 智慧運維技術的智慧流量分析 261
10.4.1 智慧流量分析概述 262
10.4.2 針對TCP的智慧流量分析 263
10.4.3 針對UDP的智慧流量分析 268
10.4.4 針對RoCEv2的智慧流量分析 272
10.4.5 智慧流量分析與FabricInsight的對接 279
10.5 智慧運維技術之全流分析 280
10.5.1 全流分析概述 281
10.5.2 全流分析與FabricInsight的對接 284
10.6 華為數據中心網絡智慧運維系統 285
10.6.1 智慧運維系統架構 285
10.6.2 iMaster NCE-FabricInsight分析器 286
10.6.3 iMaster NCE-Fabric控制器 288
10.6.4 數據中心交換機 290
10.7 未來之路 291
10.7.1 數據中心雲化架構對運維的新要求 292
10.7.2 運維目標：閉環自愈的智慧系統 293
10.7.3 智慧運維系統的發展方向 294

第11章 數據中心網絡的開放性 297
11.1 數據中心網絡生態| 297
11.2 控制器的開放性 298
11.2.1 控制器的北向開放性 298
11.2.2 控制器的南向開放性 306
11.3 轉發器的開放性 307
11.3.1 轉發器的北向開放性 307
11.3.2 轉發器互聯互通的開放性 310

第12章 熱點技術一瞥 312
12.1 容器 312
12.1.1 容器技術 312
12.1.2 業界主流容器網絡方案 314
12.1.3 華為SDN 容器網絡方案 322
12.2 混合雲 326
12.2.1 混合雲技術 326
12.2.2 業界主流混合雲網絡方案 328
12.2.3 華為混合雲SDN方案 330
12.3 確定性IP網絡 333
12.3.1 確定性IP網絡產生的背景 334
12.3.2 確定性IP網絡關鍵技術 336
12.3.3 確定性IP網絡未來展望 340

第13章 智慧無損網絡助力智慧世界2030 341
13.1 邁向智慧世界2030 341
13.2 智慧世界2030對數據中心的要求 342
13.3 智能時代DCN的訴求：低時延、零丟包和高吞吐 344
13.3.1 低時延的RDMA技術需要零丟包的網絡傳輸 344
13.3.2 智慧無損網絡的目的：低時延、零丟包和高吞吐 347
13.4 低時延、零丟包和高吞吐的數據中心網絡的實現 349
13.4.1 實現小緩存下的零丟包需要擁塞控制 349
13.4.2 應對分散式架構的挑戰需要擁塞控制 350
13.4.3 數據中心Clos架構需要擁塞控制 351
13.5 智能無損網絡的前世：經典擁塞控制技術 355
13.5.1 網絡流量控制技術 356
13.5.2 網絡擁塞控制技術 360
13.6 智能無損網絡的今生：華為解決方案 370
13.6.1 智能無損網絡的iLossLess智慧無損演算法 372
13.6.2 智慧無損網絡的應用 396
13.7 智慧無損網絡的未來：擁抱變化，走在前沿 398
13.7.1 AI時代新浪潮對數據中心網絡的新訴求 398
13.7.2 智慧無損網絡的發展方向：構建Everthing over RDMA
新生態 404

第14章 雲數據中心網絡解決方案的元件 407
14.1 CloudEngine數據中心交換機 407
14.1.1 簡介 407
14.1.2 技術亮點 410
14.2 CloudEngine 虛擬交換機 421
14.3 HiSecEngine系列防火牆 427
14.3.1 簡介 427
14.3.2 應用場景 428
14.3.3 強大的內容安全防護 434
14.4 iMaster NCE-Fabric網絡控制器 441
14.4.1 簡介 441
14.4.2 架構 442
14.4.3 功能特性 445
14.5 SecoManager安全控制器 449
14.5.1 簡介 449
14.5.2 架構 450
14.5.3 功能特性 455
縮略語 459

徐文偉
 
現任華為公司董事、科學家諮詢委員會主任。1991年加入華為，是華為代創業者。30多年來，先後主持一系列重大產品的研發，奠定了華為晶片（海思半導體）、移動網路、數據中心網路等關鍵業務的地位。歷任華為預研部總裁、研發部總裁、海思創始總裁、歐洲片區總裁、銷售與服務總裁、企業業務創始CEO、產品投資評審委員會主任、戰略Marketing總裁、戰略研究院院長等，在產品研發、市場行銷、戰略制定、產業佈局等領域取得重大成績，是華為從小到大、從大到強、從走向發展歷程的重要參與者和推動者。

後勒口（照片用原來版的）張磊

華為數據中心網路解決方案首席架構師，具有20餘年的網路產品和解決方案設計經驗，以及豐富的產品設計開發、網路規劃設計及網路工程項目實施等方面的經驗，曾先後過範圍內十余個500強跨國企業大型數據中心網路的設計和部署。陳樂，華為數據中心網路解決方案資料工程師，具有10年數據中心網路產品和解決方案相關資料的開發經驗，曾參與多個企業大型數據中心網路的設計和交付。曾創作“數據中心網路技術””論劍BGP”等廣受歡迎的技術專題。