云数据中心网络架构与技术（第2版）

本系列图书基于华为公司工程创新、技术创新的成果以及在全球范围内丰富的商用交付
经验，介绍新一代网络技术的发展热点和相关的网络部署方案。
本书以云数据中心网络面临的业务挑战为切入点，详细介绍了云数据中心网络的架构设
计和技术实现，并提供了部署建议。首先，本书介绍了数据中心网络的整体架构及技术演进，帮助读者了解数据中心网络的发展历程。随后，本书介绍了云数据中心网络的设计与实现，内容包含单数据中心的业务模型、数据中心物理网络和逻辑网络的构建，多数据中心网络的构建以及数据中心的安全方案。本书还对数据中心网络的开放性和当前的一些热点前瞻技术进行了讲解和展望。本书的第2版增加云数据中心网络智能运维和智能无损数据中心网络方面的内容，还介绍了与新时代超融合数据中心网络的相关内容。
本书可以为构建安全、可靠、高效、开放的云数据中心网络提供参考和帮助，适合企业
和科研院所信息化部门及数据中心的技术人员阅读，也适合高等院校计算机网络相关专业的师生参考。

徐文伟
现任华为公司董事、科学家咨询委员会主任。1991年加入华为，是华为第一代创业者。30多年来，先后主持一系列重大产品的研发，奠定了华为芯片（海思半导体）、移动网络、数据中心网络等关键业务的****地位。历任华为预研部总裁、研发部总裁、海思创始总裁、欧洲片区总裁、全球销售与服务总裁、企业业务创始CEO、产品投资评审委员会主任、战略Marketing总裁、战略研究院院长等，在产品研发、市场营销、战略制定、产业布局等领域取得重大成绩，是华为从小到大、从大到强、从国内走向国际发展历程的重要参与者和推动者。



后勒口（照片用原来第一版的）
张磊，华为数据中心网络解决方案首席架构师，具有20余年的网络产品和解决方案设计经验，以及丰富的产品设计开发、网络规划设计及网络工程项目实施等方面的经验，曾先后主导过全球范围内十余个500强跨国企业大型数据中心网络的设计和部署。

陈乐，华为数据中心网络解决方案资料工程师，具有10年数据中心网络产品和解决方案相关资料的开发经验，曾参与多个企业大型数据中心网络的设计和交付。曾创作“数据中心网络技术红宝书””论剑BGP”等广受欢迎的技术专题。

聚焦核心技术。数字化时代，为建设网络强国，占据网络通信领域的战略制高点，需搭建完备、高效的网络基础设施。“华为数据通信系列”丛书立足于此，聚焦互联网数据传输的枢纽，形成一套完整的技术体系，向广大网络工程技术人员介绍了华为在智简网络方面的核心技术，传播了其“智简网络”的理念。

引导数字转型。全球经济进入数字化转型时期，传统企业付诸行动迫在眉睫。“华为数据通信系列”丛书基于华为在数据通信领域拥有自主知识产权的核心产品，给企业提供了经过全球诸多行业用户实践检验的优质解决方案，引导网络重构从云时代稳步迈入AI 时代，帮助企业获取数字经济所带来的巨大价值。

彰显创新自信。华为公司以网络设备起家，20多年来坚持创新，自主研发，最终在市场上赶超国际知名公司，在标准制定方面掷地有声，在行业中名声响亮。“华为数据通信系列”丛书是华为将自己研发体系的成果正式输出，彰显了大国重器的科技自信。

数据中心是新基建的热点方向。

第 1章 联接变革使能数据中心网络演进 001
第 2章 认识云数据中心网络 003
2．1 什么是云计算 003
2．2 云计算催生的虚拟化技术 004
2．3 当SDN邂逅云计算 008
2．4 超融合数据中心网络 012
2．4．1 高性能计算为什么需要超融合数据中心网络 013
2．4．2 高性能存储为什么需要超融合数据中心网络 015
第3章 云数据中心网络面临的挑战 017
第4章 数据中心网络的总体架构与技术演进 023
4．1 数据中心网络技术概述 023
4．1．1 数据中心网络的物理架构 023
4．1．2 数据中心网络的技术演进 028
4．2 金融数据中心网络的总体架构与方案演进| 061
4．2．1 金融企业网络的总体架构 061
4．2．2 金融业务的发展诉求与数据中心网络的演进 067
4．2．3 金融云数据中心的目标架构与设计原则 074
4．3 运营商数据中心网络的总体架构与方案演进| 078
4．3．1 运营商企业网络的总体架构 078
4．3．2 运营商业务的发展诉求与数据中心网络的演进 080
4．3．3 运营商云数据中心的目标架构与设计原则 082
第5章 云数据中心网络的功能组件与业务模型 084
5．1 云数据中心网络的业务模型| 084
5．1．1 典型OpenStack业务模型 085
5．1．2 FusionSphere业务模型 087
5．1．3 iMaster NCE-Fabric业务模型 089
5．2 云数据中心解决方案的组件间交互 093
5．2．1 云数据中心解决方案的架构 093
5．2．2 业务发放过程中的组件间交互 094
5．3 云数据中心组件间交互技术解析 098
5．3．1 OpenFlow协议解析 099
5．3．2 NETCONF协议解析 105
5．3．3 OVSDB协议解析 110
5．3．4 YANG协议解析 112
第6章 构建数据中心的物理网络（Underlay网络） 114
6．1 物理组网和基础网络 114
6．2 设计数据中心的物理网络 116
6．2．1 路由协议选择 117
6．2．2 服务器接入方案选择 120
6．2．3 Border Leaf和Service Leaf节点设计及其原理 121
6．2．4 出口网络设计 124
第7章 构建数据中心的逻辑网络（Overlay网络） 127
7．1 Overlay网络 127
7．2 VXLAN基础及相关概念 128
7．3 VXLAN Overlay网络 130
7．3．1 VXLAN Overlay网络类型 130
7．3．2 网络类型对比 132
7．4 VXLAN控制面| 135
7．5 VXLAN数据面| 140
7．6 业务模型和网络的映射 151
第8章 构建多数据中心网络 155
8．1 多数据中心的业务诉求场景 155
8．1．1 多数据中心业务的场景分析 155
8．1．2 多数据中心的网络需求分析 159
8．1．3 Multi-DC Fabric方案整体架构和场景分类示例 161
8．2 Multi-Site场景和设计 166
8．2．1 Multi-Site方案的应用场景 166
8．2．2 Multi-Site方案的具体设计 169
8．2．3 推荐的部署方案 180
8．3 Multi-PoD场景和设计 184
8．3．1 Multi-PoD方案的应用场景 184
8．3．2 Multi-PoD方案的具体设计 187
8．3．3 推荐的部署方案 194 版
第9章 构建云数据中心端到端安全 198
9．1 云数据中心面临的安全挑战 198
9．2 云数据中心的安全架构 199
9．2．1 安全架构全景 199
9．2．2 安全组件架构 201
9．3 云数据中心安全方案的价值 202
9．4 云数据中心的安全方案 204
9．4．1 虚拟化安全 205
9．4．2 网络安全 207
9．4．3 高级威胁检测防御 225
9．4．4 边界安全 230
9．4．5 安全管理 233
第 10章 云数据中心网络智能运维 236
10．1 数据中心网络中的智能运维 236
10．1．1 数据中心网络为何需要智能运维 236
10．1．2 业界的应对之道 237
10．2 智能运维技术的远程流镜像 241
10．2．1 远程流镜像概述 243
10．2．2 远程流镜像与FabricInsight配合使用 245
10．3 智能运维技术之Telemetry 254
10．3．1 Telemetry概述 255
10．3．2 Telemetry与FabricInsight的对接 256
10．4 智能运维技术的智能流量分析 261
10．4．1 智能流量分析概述 262
10．4．2 针对TCP的智能流量分析 263
10．4．3 针对UDP的智能流量分析 268
10．4．4 针对RoCEv2的智能流量分析 272
10．4．5 智能流量分析与FabricInsight的对接 279
10．5 智能运维技术之全流分析 280
10．5．1 全流分析概述 281
10．5．2 全流分析与FabricInsight的对接 284
10．6 华为数据中心网络智能运维系统 285
10．6．1 智能运维系统架构 285
10．6．2 iMaster NCE-FabricInsight分析器 286
10．6．3 iMaster NCE-Fabric控制器 288
10．6．4 数据中心交换机 290
10．7 未来之路 291
10．7．1 数据中心云化架构对运维的新要求 292
10．7．2 运维目标：闭环自愈的智能系统 293
10．7．3 智能运维系统的发展方向 294
第 11章 数据中心网络的开放性 297
11．1 数据中心网络生态| 297
11．2 控制器的开放性 298
11．2．1 控制器的北向开放性 298
11．2．2 控制器的南向开放性 306
11．3 转发器的开放性 307
11．3．1 转发器的北向开放性 307
11．3．2 转发器互联互通的开放性 310
第 12章 热点技术一瞥 312
12．1 容器 312
12．1．1 容器技术 312
12．1．2 业界主流容器网络方案 314
12．1．3 华为SDN 容器网络方案 322
12．2 混合云 326
12．2．1 混合云技术 326
12．2．2 业界主流混合云网络方案 328
12．2．3 华为混合云SDN方案 330
12．3 确定性IP网络 333
12．3．1 确定性IP网络产生的背景 334
12．3．2 确定性IP网络关键技术 336
12．3．3 确定性IP网络未来展望 340
第 13章 智能无损网络助力智能世界2030 341
13．1 迈向智能世界2030 341
13．2 智能世界2030对数据中心的要求 342
13．3 智能时代DCN的诉求：低时延、零丢包和高吞吐 344
13．3．1 低时延的RDMA技术需要零丢包的网络传输 344
13．3．2 智能无损网络的目的：低时延、零丢包和高吞吐 347
13．4 低时延、零丢包和高吞吐的数据中心网络的实现 349
13．4．1 实现小缓存下的零丢包需要拥塞控制 349
13．4．2 应对分布式架构的挑战需要拥塞控制 350
13．4．3 数据中心Clos架构需要拥塞控制 351
13．5 智能无损网络的前世：经典拥塞控制技术 355
13．5．1 网络流量控制技术 356
13．5．2 网络拥塞控制技术 360
13．6 智能无损网络的今生：华为解决方案 370
13．6．1 智能无损网络的iLossLess智能无损算法 372
13．6．2 智能无损网络的应用 396
13．7 智能无损网络的未来：拥抱变化，走在前沿 398
13．7．1 AI时代新浪潮对数据中心网络的新诉求 398
13．7．2 智能无损网络的发展方向：构建Everthing over RDMA
新生态 404
第 14章 云数据中心网络解决方案的组件 407
14．1 CloudEngine数据中心交换机 407
14．1．1 简介 407
14．1．2 技术亮点 410
14．2 CloudEngine 虚拟交换机 421
14．3 HiSecEngine系列防火墙 427
14．3．1 简介 427
14．3．2 应用场景 428
14．3．3 强大的内容安全防护 434
14．4 iMaster NCE-Fabric网络控制器 441
14．4．1 简介 441
14．4．2 架构 442
14．4．3 功能特性 445
14．5 SecoManager安全控制器 449
14．5．1 简介 449
14．5．2 架构 450
14．5．3 功能特性 455
缩略语 459