Az IEEE által 802.1aq -ként szabványosított Shortest Path Bridging ( SPB , legrövidebb út áthidalás) egy olyan hálózati technológia, amely leegyszerűsíti a hálózatok felépítését és konfigurálását, miközben kihasználja a többutas útválasztás előnyeit.
A legrövidebb út áthidalása a feszítőfa protokollok régi családjának (IEEE 802.1D STP , IEEE 802.1w RSTP , IEEE 802.1s MSTP ) modern alternatívája, amely csak egy útvonalat használhat a forgalom továbbítására a gyökérhídra, és blokkolja az alternatív útvonalakat. , mivel ez egy hálózati hurok kialakulásához vezethet a 2. szinten. Az SPB viszont aktívan használja az összes elérhető továbbítási útvonalat azonos "költséggel" (egyenlő költségű többútvonal), és lehetővé teszi sokkal nagyobb topológiák építését a 2. szinten (akár 16 millió szolgáltatást, ami sokkal több, mint a hagyományos 802.1Q korlát 4096 virtuális hálózat / VLAN ). Ezenkívül nagyon gyors konvergenciaidőkkel rendelkezik, és növeli a mesh -topológiák hatékonyságát azáltal, hogy nagyobb sávszélességet használ az összes eszköz között, és nagyobb hibatűrést biztosít, mivel a forgalom felhasználja és kiegyensúlyozza a mesh hálózat összes elérhető továbbítási útvonalát. A nagyobb megbízhatóság érdekében az SPB hozzáférési rétege használhat link-összesítési technológiákat, például a 802.1AX szabványt vagy az MC-LAG mechanizmusok szabadalmaztatott megvalósításait .
Az SPB lehetővé teszi a logikai Ethernet hálózatok telepítését a fizikai Ethernet infrastruktúra tetején a kapcsolatállapot protokoll használatával a fizikai topológia és a logikai/virtuális hálózati tagság hirdetésére. A csomagok szélén vagy egy 802.1ah MAC-in-MAC keretbe vagy 802.1Q / 802.1ad címkével ellátott keretbe vannak beágyazva, és csak ugyanazon logikai hálózat többi tagja felé továbbítják őket. Az Unicast, a multicast és a broadcast továbbítás támogatott, és minden útválasztás szimmetrikus (előre és hátra) legrövidebb utakon történik.
A vezérlősík az Intermediate System to Intermediate System (IS-IS) protokollon alapul, és az RFC 6329 szabványban meghatározott kis számú kiterjesztést használ .
2011 decemberében a JITC értékelte a Shortest Path Bridging (SPB) programot, és az integrált OA&M egyszerűsége és a jelenlegi protokollokkal való kompatibilitása miatt jóváhagyta az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumán belüli telepítést [1] . 2012 márciusában az IEEE jóváhagyta az új 802.1aq [2] szabványt .
A 802.1aq a link-state vezérlőréteg az IEEE 802.1Q -ban leírt összes IEEE VLAN számára [3] . Az SPBV (Shortest Path Bridging – VID) visszamenőleges kompatibilitást biztosít a feszítőfa technológiákkal . Az SPBM (Shortest Path Bridging – MAC, korábbi nevén SPBB) további értékeket biztosít, amelyek kihasználják a Provider Backbone Bridges (PBB) képességeit. Az SPB (mindkettő általános kifejezése) egy Ethernet adatkapcsolatot (vagy IEEE 802.1Q -t SPBV vagy Provider Backbone Bridges (PBB-k) IEEE 802.1ah SPBM esetén) kombinál a legrövidebb között működő IS-IS kapcsolatállapot-vezérlő protokollal. ösvényhidak (linkek NNI ). A link-state útválasztási protokollt a hálózati topológia felfedezésére és terjesztésére használják, valamint az SPB régió összes hídjáról a legrövidebb útvonalfák kiszámítására.
Az SPBM gerinchálózati MAC-ban (B-MAC) a résztvevő csomópontok címei. A nem részt vevő eszközökhöz (UNI-portok) való interfészekhez (UNI-portok) való taginformációs szolgáltatás szintén általános. A topológiai adatok a megoldóba kerülnek, amely szimmetrikus legrövidebb útfákat számít ki az egyes részt vevő csomópontoktól az összes többi részt vevő csomópontig tartó minimális költség alapján. Az SPBV-ben ezek a fák biztosítják a legrövidebb útvonalfát, ahol meg lehet tanulni egy egyedi MAC-címet, és ki lehet osztani a csoportcím-tagságot. Az SPBM-ben ezután a legrövidebb útfákat használják az egyes tagcsomópontok egyedi B-MAC-címeihez és a csoportcímekhez tartozó továbbítási táblák feltöltésére; A csoportos multicast fák a (Forrás, Csoport) pár által alkotott alapértelmezett legrövidebb útvonalfa részfái. A topológiától függően több különböző azonos költségű többutas fa is lehetséges, és az SPB számos algoritmust támogat IS-IS példányonként .
Az SPB-ben, akárcsak a többi kapcsolatállapot-protokollban, a számítások elosztott módon történnek. Mindegyik csomópont egymástól függetlenül számít ki egy Ethernet-kompatibilis továbbítási viselkedést a hálózat (körülbelül 1000 csomópont vagy annál kevesebb skálán) és a szolgáltatási csatlakozási pontok (UNI-portok) általánosan szinkronizált átfogó képe alapján. Az Ethernet szűrési adatbázis táblák lokálisan vannak feltöltve, függetlenül és determinisztikusan valósítják meg a hálózat továbbítási viselkedésének részét.
Az adatkapcsolat két különböző változata ennek a protokollnak két, kissé eltérő változatát eredményezi. Az One-t (SPBM) arra az esetre tervezték, ha a kliens LAN-ok és a hozzájuk tartozó eszközök MAC-címeinek számos egyedi példányának teljes elkülönítésére van szükség, és így teljes beágyazást használ (MAC-in-MAC, más néven IEEE 802.1ah ). A másik (SPBV) arra szolgál, hogy a klienseszközök MAC-címeinek ilyen elkülönítése nem szükséges, és csak egy meglévő VLAN-címkét, más néven IEEE 802.1Q -t használ fel a résztvevő (NNI) hivatkozásokon.
Kronológiailag az SPBV volt az első egy olyan projekttel, amelyet eredetileg az MSTP skálázhatóságának és konvergenciájának a kezelésére terveztek .
A Provider Backbone Bridging specifikáció előrehaladtával nyilvánvalóvá vált, hogy a PBB adatréteg és a kapcsolatállapot-vezérlő réteg megerősítése nagymértékben bővítené az Ethernet képességeit és alkalmazásait.
Ezt a két ízt (SPBV és SPBM) külön ismertetjük, bár a különbségek szinte teljes egészében az adatrétegben vannak.
A legrövidebb út áthidalása magában foglalja a legrövidebb útvonal-fákat a VLAN-áthidaláshoz, az összes IEEE 802.1 adatréteget, és az SPB egy általános kifejezés. A közelmúltban nagy figyelem irányult az SPBM-re, mivel képes kezelni az új PBB adatréteget, és kihasználni bizonyos funkciókat, például kiküszöböli a B-MAC képzés elvégzésének szükségességét, valamint az egyéni (unicast) és csoportos (multicast) automatikus létrehozását. fák. Az SPBV valójában az eredeti projekt, amely megpróbálta lehetővé tenni az Ethernet VLAN-ok számára a mesh hálózatok jobb kihasználását.
A legrövidebb út áthidalásának fő jellemzője az IS-IS kapcsolati állapotok használatának képessége a hálózati topológia megtanulásához. Az SPBV-ben a fa azonosítására használt mechanizmus az, hogy minden forráshídhoz más-más legrövidebb út VLAN-azonosítót (VID) használnak. Az IS-IS topológia az egyedi SPVID-ek kiosztására szolgál, és lehetővé teszi a legrövidebb útvonalú átvitelt az egyéni és csoportos címek számára. Az eredetileg kisméretű, alacsony hálózati konfigurációkhoz tervezett SPB egy nagyobb projektté fejlődött, amely az SPBV szolgáltatói vezérlésének utolsó rétegét fedi le, és tárgyalja az Ethernet adatréteg koncepcióját. Az SPB támogatói úgy vélik, hogy az Ethernet képes használni a kapcsolati állapotot és karbantartani azokat az attribútumokat, amelyek az Ethernetet az egyik legátfogóbb adatréteg-átviteli technológiává tették. Amikor Ethernetre hivatkozunk, ez az IEEE 802.3 és IEEE 802.1 által meghatározott keretformátum 2. rétege . Az IEEE 802.1Q Ethernet VLAN áthidalása egy kerettovábbítási paradigma, amely teljes mértékben támogatja a magasabb szintű protokollokat, például az IP-t.
Az SPB határozza meg a legrövidebb út régiót, amely a legrövidebb út topológia és a VLAN topológia többi részének határa (amely tetszőleges számú örökölt híd lehet). Az SPB úgy működik, hogy megtanulja a képes SPB-hidakat, és növeli a hatókört, hogy olyan képes SPB-hidakat is magában foglaljon, amelyek ugyanazzal az alap VID- és MSTID-konfiguráció-gyűjteményükkel rendelkeznek (SPB-célokhoz VID-kiosztás).
Az SPBV a legrövidebb útvonalfákat hozza létre, amelyek támogatják a hurokkerülést, és emellett támogatják a hurokcsökkentést SPVID-enként. Az SPBV továbbra is lehetővé teszi az Ethernet MAC-címek megismerését, de képes kiosztani egy multicast címet, amellyel a legrövidebb útvonalú fákat lehet vágni a multicast tagság szerint akár MMRP-n keresztül, akár közvetlenül a multicast tagság IS-IS elosztásával.
Az SPBV létrehozza a legrövidebb útfákat, de együttműködik a Rapid Spanning Tree Protocolt és a Multiple Spanning Tree Protocolt megvalósító örökölt hidakkal is. Az SPBV MSTP tartományokból származó módszereket használ a nem SPB tartományokkal való interakcióhoz, logikusan úgy viselkedik, mint egy nagy elosztott híd, amely a tartományon kívülre néz.
Az SPBV támogatja a legrövidebb útvonalú fákat, de az SPBV egy átívelő fát is létrehoz, amely a hivatkozási állapot adatbázisból kerül kiszámításra, és az alap VID-t használja. Ez azt jelenti, hogy az SPBV ezt a hagyományos feszítőfát használhatja a Common and Internal Spanning Tree (CIST) kiszámításához. A CIST az alapértelmezett fa, amely más örökölt hidakkal való interakcióra szolgál. Ez egy átívelő fa tartalékként is szolgál, ha konfigurációs problémák vannak az SPBV-vel.
Az SPBV-t közepes számú híd kezelésére tervezték. Az SPBV különbözik az SPBM-től, amelyben a MAC-címeket a legrövidebb úton lévő összes hídon megtanulják, és megosztott VLAN-tanulást használnak, mivel egy MAC-célhely több SPVID-hez társítható. Az SPBV megtanulja az összes MAC-ot, amelyet még az SPBV területén kívül is továbbít.
Az SPBM újrafelhasználja a PBB adatréteget, amelyhez nincs szükség Backbone Core Bridge-ekre (BCB) a beágyazott ügyfélcímek megtanulásához. A C-MAC hálózat (kliens) szélén a címeket megtanulták. Az SPBM nagyon hasonlít a PLSB -hez, mivel ugyanazokat az adatokat és vezérlőrétegeket használja, de a PLSB -ben lévő vezérlőüzenetek formátuma és tartalma nem kompatibilis.
A csatlakoztatott Ethernet-eszközről érkező, az SPBM peremén vett egyedi MAC-keretek (egyedi adású forgalom) egy PBB (mac-in-mac) IEEE 802.1ah fejlécbe vannak beágyazva , majd változatlanul áthaladnak az IEEE 802.1aq hálózaton, amíg meg nem mentesül a tokozástól. mivel visszaindulnak a nem részt vevő csatolt hálózathoz a részt vevő hálózat másik oldalán.
Az Ethernet-célcímek (a csatlakoztatott UNI-port eszközökről) a logikai LAN-on keresztül tanulnak, és átadják a megfelelő résztvevő B-MAC-címnek, hogy elérjék a távoli Ethernet-célpontot. Ily módon az Ethernet MAC-címeket soha nem keresi meg az IEEE 802.1aq hálózat magjában. Az SPBM-et a PBB-vel összehasonlítva a viselkedés majdnem megegyezik az IEEE 802.1ah PBB hálózatéval. A PBB nem határozza meg a B-MAC-címek megtanulásának módját, és a PBB feszítőfát használhat a B-VLAN-ok kezelésére. Az SPBM-ben a fő különbség az, hogy a B-MAC-címet a vezérlősíkon osztják ki vagy számítják ki, kiküszöbölve a B-MAC-tanulást a PBB-ben. Az SPBM azt is garantálja, hogy a követett útvonal a legrövidebb útvonalfa.
Az IEEE 802.1aq hálózatban az unicast és a multicast forgalomhoz használt előre- és visszirányú útvonalak szimmetrikusak. Ez a szimmetria lehetővé teszi, hogy az IEEE 802.1ag normál Ethernet folytonossági hibaüzenetei (CFM) változatlanul működjenek SPBV és SPBM esetén, és rendelkeznek a szükséges tulajdonságokkal az időzítési protokollok, például a PTP 2. verzió tekintetében . Ezenkívül a meglévő Ethernet hurokkerülést hurokcsökkentés egészíti ki, hogy biztosítsa az adatréteg gyors konvergenciáját.
A multicast címet és az ismeretlen cél egyedi kereteket optimális esetben csak ugyanazon Ethernet szolgáltatás tagjainak továbbítják. Az IEEE 802.1aq több ezer Ethernet logikai szolgáltatás létrehozását támogatja E-LINE, E-LAN vagy E-TREE konstrukciók formájában, amelyek egy IEEE 802.1aq hálózaton nem résztvevő logikai portok között jönnek létre. Ezek a csoportos címcsomagok egy PBB fejlécbe vannak beágyazva, amely jelzi az SA-ban részt vevő forráscímet, míg a DA azt jelzi, hogy a keret helyileg releváns csoportos küldési címét kell továbbítani, és hogy melyik forráshídtól származik a keret. Az IEEE 802.1aq multicast továbbítási táblák olyan számítások alapján jönnek létre, amelyek szerint minden egyes híd, amely a legrövidebb úton van az azonos szolgáltatáscsoporthoz tartozó hídpárok között, létrehozza a megfelelő FDB-állapotot az adott szolgáltatáscsoporthoz tartozó keretek továbbításához vagy replikálásához. csoport kap.szolgáltatásokat. Mivel a csoportos küldési címszámítások a legrövidebb útvonalfákat állítják elő, a csoportos küldési csomagnak csak egy példánya van egy adott hivatkozáson. Mivel csak a résztvevő logikai portok közötti legrövidebb úton lévő hidak hoznak létre FDB állapotot, a csoportos küldés hatékonyan használja ki a hálózati erőforrásokat.
A tényleges multicast címtovábbítási művelet többé-kevésbé ugyanúgy működik, mint a klasszikus Ethernet B-DA+B-VID kombináció, amely a következő ugrások kimeneti készletének megtalálásához keresendő. Az egyetlen különbség a klasszikus Ethernethez képest az , hogy a back-learning le van tiltva a részt vevő B-MAC hídcímeknél, és a belépés ellenőrzése és eldobása váltja fel (amikor egy keret váratlan forrásból érkezik a bejövő interfészre). A tanulást azonban az SPBM multicast fa szélein valósítják meg annak érdekében, hogy megtanulják a B-MAC-t a MAC-címmel szemben a megfelelő egyedi keret beágyazásához fordított irányban (amikor a csomagok érkeznek az interfészre).
Egy megfelelően megvalósított IEEE 802.1aq hálózat akár 1000 résztvevő hidat is támogathat, és 10 000 Layer 2 E-LAN szolgáltatást nyújthat az Ethernet eszközök számára. Ezt úgy teheti meg, hogy egyszerűen konfigurálja az Ethernet-eszközök felé néző portokat, jelezve, hogy ezek a szolgáltatás tagjai. Ahogy új tagok jönnek és mennek, az IS-IS protokoll terjeszti az I-SID tagság változásait, és a számítások növelik vagy csökkentik a fákat a tagcsomópont-hálózatban, ha szükséges az adott szolgáltatás hatékony csoportos küldési tulajdonságának fenntartásához.
Az IEEE 802.1aq rendelkezik azzal a tulajdonsággal, hogy csak a szolgáltatási rögzítési pontot kell konfigurálni, amikor új csatolási pont érkezik vagy megy. A számítások által generált fák a kapcsolat fenntartásához szükség szerint automatikusan kibővülnek vagy csonkolódnak. Egyes meglévő megvalósítások ezt a tulajdonságot használják arra, hogy automatikusan (a konfiguráción keresztül) csatolási pontokat adnak hozzá vagy távolítanak el kettős hálózati technológiákhoz, például a gyűrűkhöz, hogy fenntartsák az optimális csomagáramlást a nem részt vevő ringprotokoll és az IEEE 802.1aq hálózat között a másodlagos csatolás aktiválásával. pont és a fő csatlakozási pont kikapcsolásával.
Mind az SPBV, mind az SPBM örökli a linkállapot-útválasztás legfontosabb előnyeit:
A feladatátvétel a normál IS-IS szerint történik , továbbított kapcsolati hibával, és új számításokat hajtanak végre, amelyek új FDB táblákat eredményeznek. Mivel ez a protokoll nem terjeszt vagy ismer Ethernet címeket, az SPBM kernel nem igényel újratanulást, és a betanult beágyazásait nem befolyásolja az ugrás vagy a csatlakozási hiba.
A gyors feladatátvétel az IEEE 802.1ag Continuity Check Messages (CCM-ek) segítségével képes észlelni a futásidejű hibákat , amelyek tesztelik a kapcsolat állapotát, és jelentik a hibáról az IS-IS protokollt. Ez sokkal gyorsabb hibaészlelést tesz lehetővé, mint egyébként a veszteség IS-IS hello üzenetmechanizmusok használatával.
Mind az SPBV, mind az SPBM örökölte a vezérlősík kapcsolati állapotának gyors konvergenciáját. Az SPBM különleges tulajdonsága, hogy képes a multicast fákat az unicast konvergenciához hasonló időpontban rekonstruálni, mivel azt az általa jelzett kiszámítása váltja fel. Amikor az SPBM híd számításokat végzett a topológia adatbázison, akkor tudja, hogy ez a legrövidebb út a gyökér és egy vagy több SPT levél között, és ennek megfelelően beállíthatja az állapotot. A konvergenciát nem hagyja ki a hídhely növekményes felfedezése egy multicast fán, külön jelzési tranzakciók segítségével. A csomóponton lévő SPBM azonban nem működik teljesen függetlenül a társaiktól, és az aktuális hálózati topológiát egyezteti a többiekkel. Ez a nagyon hatékony mechanizmus a kapcsolat állapotának egyetlen nézetének cseréjét használja, amely lefedi a teljes hálózati nézetet, és nem igényel megállapodást az egyes gyökerekhez vezető egyes útvonalakon. Az eredmény az, hogy a hálózati konvergenciához szükséges üzenetek mennyisége arányos a topológia növekményes változásával, nem pedig a hálózatban található csoportos küldési fák számával. Egy egyszerű link esemény, amely sok fát megváltoztathat, csak a link eseményt jelzi; a szekvenciális faépítés helyi számítással történik minden csomóponton. Egyetlen szolgáltatás-hozzáférési pont hozzáadása egy szolgáltatáspéldányhoz csak egy I-SID hirdetést jelent, függetlenül a fák számától. Hasonlóképpen a híd eltávolítását, amely több száz vagy több ezer fa újjáépítését is magában foglalhatja, csak néhány kapcsolatállapot-frissítéssel számoltak be.
A kereskedelmi ajánlatok valószínűleg SPB-t kínálnak a több alváz késleltetésére. Ebben a környezetben a többpozíciós kapcsolókeretek azért jelennek meg, mert az SPB-re egyetlen kapcsoló vezérli a síkot, és a keretpárok közötti több kapcsolat összesített kapcsolatként jelenik meg. Ebben az összefüggésben egyetlen kapcsolat vagy csomópont meghibásodása nem látható a vezérlősíkon, és helyileg kezeli, és 50 ms helyreállítási idővel végződik.
A 802.1aq az összes létező Ethernet OA&M -re épül . Mivel a 802.1aq biztosítja, hogy egy adott VLAN-hoz tartozó unicast és multicast csomagjai ugyanazt az előre- és hátrameneti útvonalat kövessék, és teljesen szabványos 802-es beágyazást használnak, az összes 802.1ag és Y.1731 metódus változatlanul működik egy 802.1aq hálózaton.
Kezdetben tizenhat ECMT-útvonal van meghatározva, de sokkal több lehetséges. Az IEEE 802.1aq hálózaton keresztüli ECMT kiszámíthatóbb, mint IP vagy MPLS esetén, az előre és a visszirányú utak közötti szimmetria miatt. Azt, hogy melyik ECMT-útvonalat használja, az operátor hozzárendelt fejállomási döntése határozza meg, míg az IP/MPLS-nél a helyi/hash-döntés.
Az IEEE 802.1aq, amikor két egyenlő útköltség-hivatkozás közötti választás előtt áll, a következő logikát használja az első ECMT-társításhoz, amely megtöri az algoritmust: először is, ha az egyik útvonal rövidebb, mint a másik az ugrások tekintetében, akkor a rövidebb utat választja. , ellenkező esetben a rendszer a(z) {BridgePriority társítva (IS-IS SysID)} minimális hídazonosítójú elérési utat választja ki. Más ECMT-algoritmusok egyszerűen a BridgePriority || ismert permutációinak felhasználásával jönnek létre SysIds. Például a második definiálta az ECMT algoritmust, az elérési utat a minimális BridgeIdentifier inverzióval használja, és úgy tekinthető, hogy a maximális csomópont-azonosítójú utat választja. Az SPBM esetében minden példány permutációja más B-VID. A többutas permutációk felső határát a 802.1aq művelethez delegált B-VID-ek száma legfeljebb 4094-re korlátozza, még akkor is, ha a hasznos útvonal-permutációk száma a rendelkezésre álló B-VID-terület töredékét igényelné. Tizennégy további ECMT-algoritmus van meghatározva a BridgeIdentifiers-re alkalmazott különböző bitmaszkok használatával. Mivel a BridgeIdentfier tartalmaz egy prioritási mezőt, az ECMT viselkedését a BridgePriority felfelé vagy lefelé történő módosításával módosíthatja.
A szolgáltatás konfiguráció szerint ehhez az ECMT B-VID-hez van hozzárendelve a hálózat szélén. Ennek eredményeként az adott szolgáltatáshoz társított, nem részt vevő csomagok a kívánt ECMT-hez társított VID-be vannak foglalva egymás mellett. A szolgáltatáshoz kapcsolódó összes unicast és csoportos címforgalom a megfelelő ECMT B-VID-et használja, és a megfelelő többutas azonos költségen szimmetrikusan kerül továbbításra. Lényegében az üzemeltető dönti el, hogy mely szolgáltatások lépjenek be az ECMT-útvonalakra, ellentétben a más rendszerekben, például az IP/MPLS-ben használt kivonatolási megoldással. A fák támogathatják egy csoport hivatkozás - összesítését (LAG ) egy „elágazó” faszegmensben, ahol a hash valamilyen formája előfordul.
Ez a szimmetrikus és sűrű ECMT viselkedés nagyon kiszámítható viselkedést biztosít az IEEE 802.1aq számára, és a mérnöki eszközökkel pontosan modellezhetik a pontos adatfolyamokat. A viselkedés olyan hálózatok számára is előnyös, ahol fontos az egyetlen késleltetés mérési útvonala. Ennek az az oka, hogy egy késleltetési útvonal pontosan kiszámítható 1/2 oda-vissza késleltetésként. Ilyen számításokat használnak az olyan időzítési protokollok, mint az IEEE 1588 az órajelforrások és a vezeték nélküli bázisállomások közötti frekvencia és napszak szinkronizálására.
Az alábbiakban három ábra [5,6,7] látható, amelyek 8 és 16 ECT viselkedést mutatnak be különböző hálózati topológiákban. Ezek a hálózati emulátor 802.1aq képernyőképeinek összetett objektumai, a lila a forrást mutatja, a cél pedig sárga, a rózsaszín pedig az összes számított és elérhető legrövidebb utat. Minél vastagabb a vonal, annál több parancsikont használ ez a hivatkozás. Az animációk három különböző hálózatot mutatnak be, amelyeknek több forrás- és célpárja van, amelyek folyamatosan változnak, hogy segítsenek elképzelni, mi történik.
Az ECMT algoritmusok majdnem kiterjeszthetők átlátszatlan adatokkal, ami lehetővé teszi a 16 alapalgoritmuson túli kiterjesztést többé-kevésbé korlátlanul. Várhatóan más szabványcsoportok vagy szállítók módosítják a jelenleg meghatározott algoritmusokat, hogy alkalmazkodjanak a különböző típusú hálózatok viselkedéséhez. Várhatóan számos megosztott fa modell is ugrás alapú ECMP stílusú ugrás hash viselkedésként lesz meghatározva. az összes meghatározott VID és algoritmus, amelyek követését minden csomópont vállalja.
Egy kis példán fogunk dolgozni, amely az unicast és a multicast legrövidebb útvonalfáira összpontosít.
Az alább látható hálózat [az 1. ábrán] 8 részt vevő csomópontból áll, amelyek 0-tól 7-ig vannak számozva. Ezek IEEE 802.1aq protokollt futtató switchek vagy útválasztók. Mind a 8 részt vevő csomópontnak sok szomszédos csomópontja van, amelyek száma 1...5. Ezek valószínűleg interfészindexeknek, esetleg portszámoknak felelnének meg. Mivel a 802.1aq nem támogatja a párhuzamos csatolókat, minden interfész egy szomszédságnak felel meg. A port/interfész indexek helyiek és azért jelennek meg, mert a számítási kimenet interfészindexet (egyedi adás esetén) vagy interfészindexek készletét (multicast esetén) állítja elő, amelyek a továbbítási adatbázis (FIB) részét képezik a rendeltetési hely MAC-címe és trönk VID.
Az 1. ábra egy példa a csomópontokra, hivatkozásokra és interfészindexekre.
A fenti hálózat egy teljesen rácsozott belső maggal rendelkezik, négy csomópontból (0..3), majd négy külső csomópontból (4, 5, 6 és 7), amelyek mindegyike egy pár belső magcsomóponthoz kapcsolódik .
Általában, amikor a csomópontok gyárból érkeznek, egy MAC-címük lesz, amely a csomópont azonosítója lesz, de ebben a példában azt feltételezzük, hogy a csomópontok MAC-címei 00:00:00:00:N formájúak: 00, ahol N az 1. ábrán látható állomásazonosító (0..7). Vagyis a 2. gazdagép MAC-címe 00:00:00:00:02:00. A 2. csomópont a/5 interfészen keresztül csatlakozik a 7. csomóponthoz (00:00:00:00:07:00).
Az IS-IS protokoll minden olyan hivatkozáson működik, amely a résztvevő csomópontok között látható. Az IS-IS hello protokoll számos kiegészítést tartalmaz a 802.1aq-hoz, beleértve a protokoll által használt trunk VID-ekre vonatkozó információkat. Feltételezzük, hogy a szolgáltató úgy döntött, hogy a 101-es és 102-es trunk VID-t használja ehhez a 802.1aq-példányhoz ezen a hálózaton.
A csomópont a MAC-címét használja IS-IS SysId-ként, és egyetlen IS-IS réteghez csatlakozik, és kapcsolatállapot-csomagokat cserél (az IS-IS terminológiában LSP-k). Az LSP-k csomópontinformációkat tartalmaznak, és összekapcsolják az információkat úgy, hogy minden csomópont megtanulja a teljes hálózati topológiát. Mivel ebben a példában nem adtunk meg hivatkozási súlyokat, az IS-IS protokoll az összes hivatkozáshoz az alapértelmezett hivatkozási metrikát választja, így minden útválasztás egy minimális ugrásszám lesz.
Ha a topológia nyitva van, a következő lépés az unicast útvonalak elosztott kiszámítása mind az ECMP VID-ek, mind az unicast továbbítási táblák (FIB) populációja számára.
2. ábra – Két ECMP-t a 7. és 5. csomópont közötti kapcsolat köt össze.
Tekintsük a 7. csomóponttól az 5. csomópontig vezető útvonalat: sok azonos költségű útvonal létezik. A 802.1aq meghatározza, hogyan válasszon ki kettő közül: az elsőt alacsony PATH ID elérési útnak nevezik. Ez az az útvonal, amelyen a minimális csomópontazonosító szerepel. Ebben az esetben az alacsony PATH ID 7->0->1->5 (amint a 2. ábrán pirossal látható). Ezért ezen az úton minden csomópont ötször hoz létre egy továbbítási bejegyzést a csomópont MAC-címére az első ECMP VID 101 használatával. Másrészt a 802.1aq meghatároz egy második ECMP-asszociáció-megszakító algoritmust, amelyet High PATH ID-nek hívnak. Ez az az útvonal, amelyen a legmagasabb csomópontazonosító található, és a példában az elérési út 7->2->3->5 (a 2. ábrán kékkel látható). Ezért a 7-es csomópont rendelkezik egy FIB-vel, amely többek között meghatározza:
Az 5. csomópont pontos inverze lesz a FIB-jében:
A köztes csomópontok logikai eredményeket is produkálnak, így például az 1. csomópont a következő bejegyzésekkel rendelkezik:
És a 2. csomópont a következő bejegyzésekkel rendelkezik:
Ha a 7-es csomóponton egy nem részt vevő eszközünk lenne csatlakoztatva egy nem részt vevő eszközhöz az 5-ös csomóponton (például a 3. ábrán az A eszköz beszél a C eszközzel), akkor ezek a parancsikonok egyikét küldenék egy MAC-vel. in-MAC tokozott keret . Bármely NNI-hivatkozás MAC-fejléce egy 00:00:00:70:00 külső forráscímet, 00:00:00:50:00 külső célcímet és egy BVID, 101 vagy 102-t mutatna, attól függően. melyik készleten van kiválasztva az adott nem résztvevő portokhoz/videókhoz. A 7-es csomópontba beszúrva és az A csomóponttól kapott fejléc nem változott egyik linken sem, amíg a kimenő csomag el nem éri az 5-ös csomópontban lévő C eszközt. Minden résztvevő eszköz egy egyszerű DA+VID keresést végez a kimenő interfész meghatározásához, és azt is ellenőrzi, hogy a bejövő interfész a megfelelő következő ugrás a csomag SA+VID számára. A résztvevő csomópontok 00:00:00:00:00:00... 00:00:00:07:00 címei soha nem emlékeznek meg, csak az IS-IS terjeszti a csomópont SysId-jeként.
Egy nem részt vevő kliens (pl. A, B, C, D) címre történő unicast továbbítás akkor lehetséges, ha a résztvevő csomópont első ugrása (pl. 7) tudja, hogy melyik a részt vevő csomópont utolsó ugrására. (pl. 5 ) csatlakozik a kívánt nem részt vevő csomóponthoz (pl. C). Mivel ezeket az információkat nem fedi le az IEEE 802.1aq, ezt meg kell tanulni. A tanulási mechanizmus megegyezik az IEEE 802.1ah -val, amelyben a megfelelő külső unicast MAC DA-t, ha nem ismert, egy multicast DA váltja fel, és amikor válasz érkezik, az SA közli velünk a DA-t, hogy érje el azt a nem részt vevő csomópontot, amelyik fogadta. a válasz, például a 7. csomópont megtudja, hogy C elérte az 5. csomópontot.
3. ábra
Mivel a nem részt vevő portokat szeretnénk szolgáltatásokba csoportosítani, és meg akarjuk akadályozni, hogy adatokat küldjenek egymásnak, az IEEE 802.1aq egy mechanizmust biztosít a forráson, a csoportos küldés szolgáltatáson keresztül, és ennek biztosítására egy speciális csoportos küldési célcímformátumot határoz meg. Mivel a csoportos küldési címnek egyedileg kell azonosítania a fát, és mivel egy egyedi szolgáltatáson keresztül forrásonként egy fa létezik, a csoportos küldési cím két összetevőből áll: a szolgáltatás összetevőből a 24 bites alsó sorrendben és a hálózatszintű egyedi azonosítóból a felső sorrendben. 22 bites. Mivel ez egy csoportos cím, a multicast bit be van állítva, és mivel nem a szabványos OUI-teret használjuk ezekhez a származtatott címekhez, a Local 'L' bit úgy van beállítva, hogy egyértelművé tegye ezeket a címeket. A 3. ábrán ezt DA = [7, O]-val ábrázoljuk, ahol a 7 a 7-es csomópontból származó csomagokat jelöli, a színes O pedig az E-LAN szolgáltatást, amelynek hatóköre korlátozott.
Mielőtt csoportos küldést hozna létre egy szolgáltatáshoz, a szolgáltatás felé néző portokkal rendelkező gazdagépeket tagként kell megadni. Például a 7-es, 4-es, 5-ös és 6-os csomópontok egy adott szolgáltatás, például a 200-as szolgáltatás tagjaiként vannak felsorolva, és ezután a bvid 101-et kell használniuk. Ezt az ISIS továbbítja, és minden csomópont elvégzi az SPBM-számítást annak meghatározására, hogy fejcsomóként, utolsó darabként vagy tandempontként vesznek részt egy másik fej és az utolsó darabok között egy szolgálatban. Mivel a 0. csomópont egy tandem a 7. és 5. csomópont között, továbbítási bejegyzést hoz létre a szolgáltatás 7. csomópontjából az 5. csomópontba érkező csomagokhoz. Hasonlóképpen, mivel ez egy tandem a 7. és 4. csomópont között, továbbítási állapotot hoz létre a 7. csomópontból a csomagok számára. ebben a szolgáltatásban a 4-es csomópont felé ez egy valódi multicast bejegyzést eredményez, ahol a DA/VID két 1-es és 2-es interfésszel rendelkezik pinekkel. A 2-es csomópont viszont csak egy legrövidebb úton van ebben a szolgáltatásban, és csak egyetlen egyet hoz létre. bejegyzés továbbítása a 7-es csomópontról a 6-os csomópontra a szolgáltatás csomagjaihoz.
A 3. ábra csak egyetlen E-LAN szolgáltatást és csak egy fát mutat be az egyik tagból, azonban nagyon sok E-LAN szolgáltatás 2 tagsággal a hálózat minden csomópontjához támogatható terjesztéssel. tagság, tandem viselkedések számítása, ismert multicast címek generálása és FIB feltöltése. Az egyetlen igazi korlátozó tényező a FIB-tábla mérete és az egyes eszközök feldolgozási teljesítménye, mindkettő évről évre ugrásszerűen növekszik.
A 802.1aq nem ugrásonként továbbítja a forgalmat. Ehelyett a 802.1aq lehetővé teszi egy ISID (szolgáltatás) hozzárendelését egy VID-hez a hálózat szélén. A VID pontosan megegyezik a hálózat lehetséges legrövidebb útvonalainak egyikével, és soha nem tér el az adott útválasztástól. Ha körülbelül 10 legrövidebb út van a különböző csomópontok között, akkor különböző szolgáltatásokat rendelhet különböző útvonalakhoz, és tudja, hogy egy adott szolgáltatás forgalma pontosan az adott útvonalat fogja követni. Ily módon a forgalom könnyen hozzárendelhető a kívánt legrövidebb útvonalhoz. Ha az egyik útvonal túlterheltté válik, néhány szolgáltatást el lehet távolítani ezektől a parancsikonoktól úgy, hogy a szolgáltatás ISID-jét egy másik, kevésbé zsúfolt VID-hez rendeli át a hálózat szélein.
Az útválasztás determinisztikus jellege sokkal könnyebbé teszi az offline hálózati terhelés előrejelzését/számítását/kísérletezését, mivel a tényleges útvonalak nem függenek a csomagfejlécek tartalmától, kivéve a VLAN ID-t.
A 4. ábra négy különböző, egyenlő költségű útvonalat mutat be a 7. és 5. csomópont között. Az üzemeltető viszonylag jó forgalomegyensúlyt érhet el a [0 és 2], valamint az [1 és 3] csomópontok között, ha a 7. és 5. csomóponton lévő szolgáltatásokat hozzárendeli az egyik csomóponthoz. négy kívánt VID. Ha több mint 4 ECT útvonal van a hálózaton, valószínű, hogy mind a 4 használható lesz. Hasonló módon lehet egyensúlyt elérni a 6. és 5. csomópont között is.
4. ábra
Ha az üzemeltető nem akar manuálisan szolgáltatásokat hozzárendelni a legrövidebb útvonalakhoz, akkor a szolgáltató számára könnyebben hagyhatja, hogy az ISID egyszerű hash-je az egyik elérhető VIDS-hez megadja a nem tervezett terjedés mértékét. Például az ISID modulo az ECt-VID-ek száma felhasználható a ténylegesen használandó relatív VID kiválasztására.
Ha az ECT utak nem eléggé változatosak, az operátornak lehetősége van az ECT elosztott algoritmus bemeneteit úgy módosítani, hogy vonzást vagy idegenkedést alkalmazzon egy adott csomóponttól a csomópont Bridge prioritása alapján. Az offline eszközökkel addig kísérletezhet, amíg el nem éri a kívánt útvonalakat, majd az ISID-ket áthelyezheti a kapott útvonalakra.
A 6. ábra animációja azt mutatja, hogy 66 hálózati csomópontban milyen sokféleség áll rendelkezésre a forgalom szervezéséhez. Ebben az animációban 8 ECT elérési út áll rendelkezésre minden kiosztott forrástól a célig, így a szolgáltatásokat 8 különböző készlethez lehet hozzárendelni a VID alapján. Az egyik ilyen kezdeti hozzárendelés a 6. ábrán az (ISID modulo 8) lehet, amelyet igény szerinti finomhangolás követ.
A következő három animáció a 802.1aq viselkedését mutatja be.
Az első (5. ábra) 66 hálózati csomópontban mutatja az útválasztást, ahol 7 érintett E-LAN-t hoztunk létre az ISID 100 használatával. Ebben a példában az egyes tagokból létrehozott ECT fát mutatjuk be, hogy elérje az összes többi elemet. Az egyes elemeket végigjárjuk, hogy megmutassuk a szolgáltatáshoz készülő fák teljes készletét. Egyszer megállunk, hogy megmutassuk az útválasztási szimmetriát két csomópont között, és aláhúzzuk egy piros vonallal. A fa forrása minden esetben kis lila V-vel van kiemelve.
5. ábra
A második animáció (6. ábra) 8 ECT útvonalat mutat ugyanabban a 66 csomópontban, mint a 4. ábra. Minden következő animált képkocka ugyanazt a forrást használja (lilával), de más célállomást (sárgával). Minden egyes keretnél az összes legrövidebb útvonal megjelenik a forrás és a cél között. Ha két legrövidebb út keresztezi ugyanazt az ugrást, a húzott vonalak vastagsága megnő. A 66 gazdagépen kívül van egy kis többszintű webes adatközpont is, amely a szervereken (alul) és a szerverektől a router szintjéig a tetején látható forrásokkal és célállomásokkal. Ez az animáció segít bemutatni a készülő ECT változatosságát.
6. ábra
Az utolsó animáció (7. ábra) az eredeti ECT célútvonalakat mutatja be, mind a 16 jelenleg definiált szabványos algoritmus felhasználásával.
7. ábra
| IEEE szabványok | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Jelenlegi |
| ||||||
| 802-es sorozat |
| ||||||
| P-sorozat |
| ||||||
| Lecserélve | |||||||
| |||||||