Cisco ACI Fabric 中 Leaf 與 Spine 交換器的角色與功能

Leaf 交换机的作用

Leaf 是 ACI Fabric 的边缘层，直接连接终端设备、服务器和外部网络，承担大部分数据平面和策略执行功能。

1. 基础设施与流量转发

功能	说明
Infra Transit	作为 Fabric 基础设施流量的传输节点
Bridging/Routing	为租户流量提供二层桥接和三层路由
VXLAN/iVXLAN 封装	负责隧道的封装（Encap）与解封装（Decap）

2. 终端学习与同步

• • Data Path Learning：通过数据平面学习 MAC/IP 端点信息
• • COOP 同步：作为 Citizen 角色，将本地学习的 EP 信息上报给 Spine（Oracle）用于代理查询

3. 网关与转发模式

• • Pervasive/Anycast Gateway：为租户子网提供分布式任播网关，实现跨 Leaf 的无缝三层转发
• • 转发模式：
  • • Proxy：通过 Spine 代理查询未知目的地（如 iping、bounce场景）
  • • Flood：广播未知单播/组播
  • • ARP Unicast：ARP 请求单播优化

4. 负载均衡

流量类型	负载均衡方式
单播（Inter-Leaf / Proxy）	跨多个 Spine 进行 ECMP 负载均衡
组播	跨多个 FTAG 树进行负载均衡

5. 组播与 STP 处理

• • IGMP Snooping：在 Leaf 上执行，优化组播流量转发
• • STP BPDU Flooding：仅在对应的 Access VLAN / FD（Flood Domain）内泛洪，不会扩散到整个 Bridge Domain
• • VPC DF/NDF：
  • • DF（Designated Forwarder）：VPC 正常时，仅由一个 VPC 成员端口转发组播/广播流量，避免重复

6. EPG 分类与安全策略

• • EPG 区分依据：VLAN、IP Prefix、iVXLAN 标识
• • 安全策略执行：actrlRule（合约规则）仅下发到 Leaf，策略在边缘执行

7. 外部路由互联

• • 与外部路由器对等：支持 OSPF、BGP、静态路由
• • 路由同步：通过 MP-BGP将学习到的外部路由分发给其他 Leaf

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Spine 交换机的作用

Spine 是 ACI Fabric 的核心层，主要负责高速转发、代理查询和控制平面协调，不直接连接终端设备。

1. 流量传输

功能	说明
Infra Transit	为基础设施单播和组播流量提供高速转发路径
FTAG Root	作为 FTAG 组播树的根节点，协调组播流量分发

2. 端点代理（Proxy）

• • 租户 MAC/IP 代理：当 Leaf 查询未知端点时，Spine 作为代理提供 EP 位置信息
• • 隧道处理：
  • • Decap：解封装 Leaf → Spine 的 Proxy iVXLAN 隧道
  • • Encap：封装 Spine → Leaf 的响应 iVXLAN 隧道

3. 控制平面

协议	作用
MP-BGP Route Reflector	作为路由反射器，集中分发外部路由信息
COOP Oracle	与所有 Leaf（Citizen）及其他 Spine 建立 COOP 邻居关系

COOP 层级结构：

• • Spine 之间的 COOP 邻居称为 Oracle，共同组成 Council（理事会）
• • Leaf 作为 Citizen，向 Oracle 上报并查询 EP 信息

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要点总结

维度	Leaf	Spine
位置	边缘层（接入）	核心层（汇聚）
EP 学习	直接学习	不学习，仅代理
COOP 角色	Citizen	Oracle（组成 Council）
策略执行	是（actrlRule）	否
外部路由	与外部对等	作为 RR 反射路由
组播树	参与 FTAG 转发	作为 FTAG Root

https://wxa.wxs.qq.com/tmpl/pb/base_tmpl.html

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补充说明

• • iVXLAN vs VXLAN：iVXLAN 是 ACI 内部使用的增强型 VXLAN，携带额外的策略标识（如 sClass）；标准 VXLAN 用于与外部设备互通
• • FTAG（Forwarding Tag）：ACI 用于组播负载均衡的机制，通过多棵树实现流量分散