当前星融元 RoCE 交换机所支持的 ARS(Adaptive Routing and Switching,自适应路由切换)即是一种基于子流的负载均衡技术;同时这也是一种动态的负载均衡,其利用了 ASIC 提供的硬件 ALB(Auto-Load-Balancing)能力通过实时感知链路状态,主动调整选路改善拥塞状况,并提高整体的带宽利用率。
接下来我们将从下面三个问题出发,帮助读者理解该机制的运行原理。
如何分割大流?
动态选路机制和链路的测量指标是什么?
何时触发路径的主动分配/重分配?
术语解释
ARS技术中有以下几个关键概念:
微观流(Micro Flow):五元组相同的一组数据
宏观流(Macro Flow):哈希值相同的微观流的集合
空闲时间(Idle Time):宏观流中一段没有流量的时间(可配置的参数)
子流(Flowlet):指宏观流中被空闲时间分割的一组连续数据包
流分割:从 Flow 到 Flowlet
Flowlet(子流)是 ARS 技术对流进行负载均衡的基本单位。
如上图所示,一系列拥有相同五元组微观流(Micro Flow 1/2/3…)会进入到网络中,我们采用 IP 五元组作为哈希因子对所有微观流进行哈希计算,哈希值相同的一系列微观流组成一条宏观流。
宏观流中,当两条微观流之间相隔的时间T大于配置的空闲时间(Idle Time)会触发流分割,将宏观流分割为子流(Flowlet):以时间 T 为界,前后两个微观流从属于两个不同的子流。
显然,Flowlet 会包含拥有不同 IP 五元组信息的数据包(不同的微观流),从业务层面来看,传统意义上的“大象流”会被打散,而小流则有可能合并到一个 Flowlet 里传输。
星融元数据技术有限公司是领先的开放网络解决方案提供商,产品包括网络操作系统、数据中心交换机、AI智算交换机、园区交换机、开放式企业级路由和新一代网络可视化产品等。为行业企业、数据中心和云运营商提供基于通用解耦硬件和 SONiC 软件框架的全场景交钥匙网络解决方案,帮助用户构建AI时代中立、透明,易于运维、高性价比的基础网络。
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AID 工具是 PPD 的“数据源”,其中有一个专门的工作表存储了 PPD 工具所依赖的所有基础网络信息,主要是 GPU server 各网卡的 IP 地址、交换机接口互联关系和其对应的 IP 地址等,以上都支持一键自动填充;此外,该工作表内还预留有与多租户网络配置相关的标识信息(InstanceID和 Description),管理员可按需手动填写以便于后续管理、使用。
DHCP侦听(DHCP snooping)是一种部署在以太网交换机上的网络安全机制,用于阻止未经授权的 DHCP 服务器为客户端分配 IP 地址。该机制通过检查 DHCP 消息并仅允许来自受信任端口的 DHCP 消息通过,从而防止非法 IP 地址分配,确保网络环境安全稳定。
为什么需要DHCP侦听?
在企业、校园甚至公共网络中,与 DHCP 相关的问题并不少见,而且它们可能会造成严重的网络中断。有时,仅仅是配置错误的设备意外地充当了 DHCP 服务器,分配了错误的 IP 地址,导致连接中断。有时,问题更为严重,例如攻击者设置了恶意 DHCP 服务器,通过虚假网关或 DNS 服务器重新路由用户,从而为中间人攻击打开了方便之门。即使是客户端手动为自己分配静态 IP 地址,也可能造成混乱,引发冲突,并使网络安全管理更加困难。
项目
DHCP
静态 IP
分配方法
由服务器自动分配
手动配置
管理努力
低,适合大规模部署
高,需要单独设置
解决稳定性问题
每次设备连接时可能会发生变化
固定不变
设置效率
快速、即插即用
速度慢,需要手动输入
适合
最终用户设备、动态环境
服务器、打印机、关键设备
安全
需要配合保护机制(例如 DHCP 侦听)
更可控,但有手动配置错误的风险
DHCP 侦听的好处:
阻止恶意 DHCP 服务器干扰网络。
确保客户端收到准确的 IP 地址和网络配置。
通过降低攻击风险来增强网络安全。
DHCP 侦听如何工作?
要真正理解DHCP 监听的工作原理,首先必须清楚了解DHCP(动态主机配置协议)的工作原理。当设备加入网络且尚未获得 IP 地址时,它会发起与 DHCP 服务器的对话——这是一个四步握手过程,包括:发现 (Discover )、提供 (Offer)、请求 (Request)和确认 (Acknowledge )。可以将其视为设备和服务器之间获取 IP 身份的快速协商过程。下图详细分析了此动态交换过程中每个步骤的具体细节。
星融元的云化园区网络解决方案,通过一个开源、开放架构(基于OpenWiFi)的网络控制器来为有线无线网络设备下发配置,进行开局配置时在交换机上会默认开启DHCP Snooping,有效防止 DHCP Server 仿冒者攻击,使 DHCP 客户端能够通过合法的DHCP 服务器获取 IP 地址,管理员无需关注不同设备的信任接口与非信任接口,而是通过控制器的拓扑信息自动生成。
根据当前网络的所需的安全等级,管理员可在控制器界面上自行选择是否还需要开启ARP检测(DAI)和IP源攻击防护(IPSG)功能,该功能主要是通过全局的 DHCP Snooping 表项判断主机是否合法,不仅可以防止恶意主机伪造合法主机访问网络,同时还能确保主机不通过自己指定 IP 地址的方式来访问或攻击网络,造成可能的IP 地址冲突。