瞭解ACI中的ARP泛洪和ARP收集

簡介

本文檔介紹在以應用為中心的基礎設施(ACI)交換矩陣中使用地址解析協定(ARP)泛洪和ARP收集。

瞭解ARP泛洪

在思科ACI中，可以選擇使用ARP泛洪或在需要時將其停用。必須瞭解有關ARP泛洪的交換矩陣行為，才能排除第2層故障。

如果啟用了ARP泛洪，ARP流量會根據傳統網路中的常規ARP處理在交換矩陣內泛洪。當您需要無故ARP (GARP)請求來更新主機ARP快取或路由器ARP快取時，需要ARP泛洪。當IP地址可以具有不同的MAC地址時（例如，使用負載平衡器和防火牆的故障轉移集群），就會出現這種情況。

如果ARP泛洪被停用，交換矩陣會嘗試使用單播將ARP流量傳送到目的地。因此，系統會對ARP資料包的目標IP地址進行第3層查詢。ARP的行為與第3層單播資料包一樣，直到到達目的枝葉交換機。

接下來，您將看到一些與ARP泛洪相關的使用案例。

使用案例1.在ACI中學習終端

此使用案例適用於枝葉交換機已知兩個端點的情況。

在這種情況下，ARP泛洪不起作用。當枝葉交換機知道其終端資訊時，流量進行本地交換。當一個終端（例如H1）向另一個終端(H2)傳送ARP請求，並且停用ARP泛洪時，此行為相同。由於枝葉交換機知道H2的連線位置並檢查ARP目標IP地址（即H2 IP地址），因此不需要泛洪流量或將流量重定向到主幹層。因此，它向H2傳送ARP請求。 

無論終端組(EPG)、網橋域或接入/封裝設定如何，如果枝葉知道終端，則以相同的方式進行處理。 

範例 1.交換矩陣已知的終端，工作於同一EPG、網橋域和接入/封裝。

範例 2.交換矩陣已知的終端，工作於相同的EPG網橋域但接入/封裝不同。

範例 3. 交換矩陣已知的端點，可在不同EPG但相同的網橋域中工作。

當停用ARP泛洪且終端屬於同一網橋域中的不同EPG的一部分時，連線到同一枝葉交換機時，如果枝葉交換機知道ARP目標IP地址（單播路由已啟用），則ARP流量將進行本地路由。

使用案例2.在COOP中學習終端

當兩個終端都連線到不同的枝葉交換機時，此用例即適用；此用例存在於主幹交換機的合作協定(COOP)資料庫中。

ARP請求必須透過交換矩陣進行轉發。從H1到H3的ARP流量是：

• H1使用廣播目標MAC向H3傳送ARP請求。

• ACI嘗試使用單播轉發來傳送ARP請求，因此本地枝葉交換機檢查ARP目標IP地址，即H3 IP地址。由於本地枝葉交換機不知道終端H3的IP地址，因此它會將ARP請求傳送到主幹交換機以進行主幹-代理。

• 主幹在COOP資料庫中包含H3資訊（啟用了單播路由），並透過交換矩陣將ARP請求轉發到目的枝葉交換機，目的枝葉交換機再將其轉發到H3。H3收到流量後，就會回覆H1。

範例 1. 交換矩陣已知的端點，工作在相同的EPG、網橋域和接入/封裝。

範例 2. 交換矩陣已知的終端，工作於相同的EPG網橋域但接入/封裝不同。

範例 3. 交換矩陣已知的端點，可在不同EPG但相同的網橋域中工作。

使用案例3.目標IP未知，ARP泛洪已停用

此使用案例適用於入口枝葉不知道目標IP地址的位置（ARP泛洪已停用，單播路由已啟用）。

在類似場景中，當停用ARP泛洪且入口枝葉不知道ARP目標IP地址位於何處時，ARP請求會傳送到任播主幹-代理隧道終端(TEP)，而不是泛洪。從H1到H2的ARP流量是：

• H1使用廣播目標MAC向H2傳送ARP請求。

• ACI嘗試使用單播轉發來傳送ARP請求。本地枝葉交換機不知道終端H2的IP地址（入口枝葉未知該ARP目標IP），因此它會將ARP請求傳送到主幹交換機以進行主幹代理。

• 由於主幹交換機上的COOP資料庫中缺少H2終端資訊，因此主幹會丟棄原始資料包，而是觸發ARP收集來檢測目標IP，從而不會丟棄後續ARP請求。

範例 1.無論EPG、網橋域或接入/封裝設定如何，ARP請求流都與前述相同。

使用案例4.目標IP未知，啟用ARP泛洪

此使用案例適用於入口枝葉不知道目標IP地址的位置（啟用ARP泛洪，啟用單播路由）。

如果在網橋域中啟用了ARP泛洪，來自H1的ARP請求將透過泛洪到達H2。從H1到H2的ARP流量流為：

• H1使用廣播目標MAC向H2傳送ARP請求。

• ARP請求會泛洪到網橋域中的所有介面。H2接收幀並回覆，而在交換矩陣中獲知。

範例 1.

啟用ARP泛洪的好處之一是能夠檢測從一個位置移動到另一個位置的靜默IP，而無需通知ACI枝葉。由於ARP請求在網橋域內泛洪，即使ACI枝葉仍認為IP位於舊位置，具有靜默IP的主機也會作出適當響應，以便ACI枝葉可以相應地更新其條目。

如果ARP泛洪被停用，ACI枝葉會一直將ARP請求僅轉發到舊位置，直到IP終端老化。另一方面，停用ARP泛洪的好處是能夠將ARP請求直接傳送到目標IP的位置，從而最佳化流量，假設沒有終端移動而不透過GARP等通知其移動。

使用案例5.不同EPG和BD中的終端

當終端連線到不同的EPG和不同的網橋域時，將應用此使用案例。

當終端屬於不同的EPG和不同的網橋域時，必須路由它們之間的流量。泛洪不會跨越網橋域，包括ARP泛洪。因此，如果H1需要與連線在同一枝葉交換機上的H2通訊，流量將傳送到預設網關MAC地址，因此ARP泛洪在本示例中並不相關。

瞭解ARP收集

思科ACI具有多種檢測靜默主機的機制，其中ACI枝葉尚未獲知本地終端。ACI有一些機制可以檢測這些靜默主機。對於傳送到未知MAC的第2層交換流量，您可以在網橋域(BD)下將第2層未知單播選項設定為泛洪，而對於具有廣播目標MAC的ARP請求，可以在網橋域下使用ARP泛洪選項來控制泛洪行為。此外，思科ACI使用ARP收集來傳送ARP請求，以解決尚未獲知的終端的IP地址（無提示主機檢測）。

透過ARP收集，如果主幹沒有有關ARP請求目的地連線位置的資訊（目標IP不在COOP資料庫中），交換矩陣將生成一個來自網橋域交換機虛擬介面(SVI)（沈浸式網關） IP地址的ARP請求。此ARP請求傳送到網橋域的所有枝葉節點的邊緣介面部分。此外，只要流量被路由到未知IP，無論配置如何（第3層）路由流量都會觸發ARP收集，例如ARP泛洪。

ARP收集功能有一些要求：

• IP地址用於轉發（停用ARP泛洪的ARP請求，或使用ACI BD SVI作為網關的子網流量）

• 單播路由已啟用

• 在網橋域下建立的子網

使用案例1.目標IP未知，ARP泛洪已停用

此使用案例適用於目標/目標終端對交換矩陣未知的情況（ARP泛洪已停用）。

當終端位於不同的枝葉交換機上，同時屬於同一EPG和網橋域，並且使用同一VLAN訪問對映時，ARP請求（例如，從H1到H3）必須透過交換矩陣轉發。如果主幹交換機（靜默主機）上的COOP資料庫中缺少H3資訊，並且停用了ARP泛洪，則也可以使用ARP收集，如下圖所示。

從H1到H3的ARP流量是：

• H1使用廣播目標MAC向H3傳送ARP請求。

• ACI嘗試使用單播轉發來傳送ARP請求，因此本地枝葉交換機檢查ARP目標IP地址(H3 IP)。由於本地枝葉交換機不知道終端H3的IP地址，因此它會將ARP請求傳送到主幹交換機以進行主幹-代理。

• 主幹交換機上的COOP資料庫中缺少H3資訊，並且會使用沈浸式網關IP地址作為源來觸發ARP收集。此ARP請求在域中泛洪。

• H3接收ARP請求並做出回覆，而在交換矩陣中獲知。

無論EPG、網橋域或接入/封裝設定如何，當兩個端點嘗試彼此通訊時（無論它們與交換矩陣內的相同或不同枝葉交換機的連線如何），ARP收集功能都以相同的方式工作。

使用案例2.不同EPG和BD中的終端

此使用案例適用於終端在不同EPG和網橋域（啟用ARP泛洪）中連線的情況。

當終端屬於不同的EPG和不同的網橋域時，必須路由它們之間的流量。泛洪不會跨越網橋域，包括可能由ARP匯聚生成的ARP泛洪。因此，如果H1需要與連線在同一枝葉交換機上的H2通訊，流量將傳送到預設網關MAC地址，因此ARP收集在此示例中並不相關。