IEEE 802.1aq

Эта статья может быть слишком технической, чтобы ее могло понять большинство читателей . Пожалуйста, помогите улучшить его, чтобы он был понятен неспециалистам , не удаляя технические детали. ( Январь 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Было высказано предположение , что RFC 6329 Ве объединены в эту статью. ( Обсудить ) Предлагается с ноября 2020 года.

Мост по кратчайшему пути ( SPB ), указанный в стандарте IEEE 802.1aq , представляет собой компьютерную сетевую технологию, предназначенную для упрощения создания и настройки сетей, при этом обеспечивая многопутевую маршрутизацию . ^{[1] [2] [3]}

Он заменяет старые протоколы связующего дерева : IEEE 802.1D , IEEE 802.1w , IEEE 802.1s . Они заблокировали любые избыточные пути, которые могли привести к возникновению петли уровня 2 , тогда как SPB позволяет всем путям быть активными с несколькими путями равной стоимости, обеспечивает гораздо более крупные топологии уровня 2, ^[4] поддерживает более быстрое время конвергенции и повышает эффективность, разрешая трафик для загрузки доли по всем путям ячеистой сети . ^{[5] [6] [7] [8]} Он разработан для того, чтобы практически исключить человеческую ошибку во время настройки и сохраняет принцип plug-and-play, который установил Ethernet как фактический протокол на уровне 2.

Эта технология обеспечивает логические сети Ethernet в собственных инфраструктурах Ethernet с использованием протокола состояния канала для объявления как топологии, так и членства в логической сети. Пакеты инкапсулируются на границе либо в системе управления доступом к среде передачи ( MAC-in-MAC ) 802.1ah, либо в тегированных кадрах 802.1Q / 802.1ad и транспортируются только к другим членам логической сети. Поддерживаются одноадресная , многоадресная и широковещательная рассылка , и вся маршрутизация осуществляется по симметричным кратчайшим путям.

Плоскость управления основана на протоколе маршрутизации от промежуточной системы к промежуточной системе (IS-IS) с использованием небольшого количества расширений, определенных в RFC 6329 . ^[9]

История [ править ]

4 марта 2006 г. рабочая группа опубликовала проект версии 0.1 стандарта 802.1aq. ^[10]

В декабре 2011 года технология Shortest Path Bridging (SPB) была оценена JITC и одобрена для развертывания в Министерстве обороны США (DoD) из-за простоты интегрированного OA&M и взаимодействия с текущими протоколами. ^[11] В марте 2012 года IEEE одобрил стандарт 802.1aq. ^[12]

В 2012 году Дэвид Аллан и Найджел Брэгг в своей работе 802.1aq Shortest Path Bridging Design and Evolution: The Architect's Perspective заявили, что мост по кратчайшему пути является одним из самых значительных улучшений в истории Ethernet. ^[13]

В мае 2013 года была продемонстрирована первая общедоступная совместимость с несколькими поставщиками, поскольку SPB служил основой для Interop 2013 в Лас-Вегасе. ^[14]

В 2014 году зимних Олимпийских игр были первым «ткань с поддержкой» Игры с помощью Кратчайший Path Bridging (SPB) «IEEE 802.1AQ» технологии. ^{[15] [16]} Во время игр эта фабричная сеть была способна обрабатывать до 54 000 Гбит / с (54 Тбит / с) трафика. ^[17] В 2013 и 2014 годах SPB использовался для построения магистрали InteropNet, имея лишь 1/10 ресурсов предыдущих лет. ^[18] Во время Interop 2014 SPB использовался в качестве магистрального протокола, который может задействовать программно-определяемые сетевые функции (SDN). ^{[19] [20]}

Связанные протоколы [ править ]

• IEEE 802.1Q-2014 - Мосты и мостовые сети - этот стандарт включает мост по кратчайшему пути (IEEE 802.1aq) со следующим: IEEE Std 802.1Q-2011, IEEE Std 802.1Qbe-2011, IEEE Std 802.1Qbc-2011, IEEE Std 802.1 Qbb-2011, IEEE Std 802.1Qaz-2011, IEEE Std 802.1Qbf-2011, IEEE Std 802.1Qbg-2012, IEEE Std 802.1Q-2011 / Cor 2–2012 и IEEE Std 802.1Qbp-2014, а также многие ранее указанные функции в 802.1D. ^[21]
• IEEE 802.1ag - Управление ошибками подключения (CFM)
• IEEE 802.1Qbp - Множественные пути равной стоимости в мостах по кратчайшему пути ^[22]
• IEEE P802.1Qcj - Автоматическое подключение к службам магистрального моста поставщика (PBB) ^[23]
• RFC 6329 - Расширения IS-IS, поддерживающие мост кратчайшего пути IEEE 802.1aq

Преимущества [ править ]

Мост по кратчайшему пути - VID (SPBV) и мост по кратчайшему пути - MAC (SPBM) - это два режима работы 802.1aq, которые более подробно описаны ниже. Оба наследуют ключевые преимущества маршрутизации состояния канала:

• возможность использовать все доступные физические возможности подключения, поскольку для предотвращения петель используется плоскость управления с глобальным представлением топологии сети.
• быстрое восстановление подключения после сбоя, опять же благодаря глобальному представлению топологии сети при маршрутизации Link State
• при сбое во время восстановления будет затронуто свойство, на которое непосредственно влияет трафик; весь незатронутый трафик просто продолжается
• быстрое восстановление широковещательной и многоадресной связи, поскольку IS-IS лавинно рассылает всю необходимую информацию в расширениях SPB в IS-IS, тем самым позволяя устанавливать одноадресные и многоадресные соединения параллельно, без необходимости запуска второго этапа процесса сигнализации по конвергентной одноадресной топологии для вычисления и установки многоадресных деревьев

Виртуализация становится все более важным аспектом ряда ключевых приложений как в операторской, так и в корпоративной сфере, и SPBM с его каналом данных MAC-in-MAC, обеспечивающим полное разделение между клиентским и серверным уровнями, однозначно подходит для них.

«Виртуализация центров обработки данных» выражает желание гибко и эффективно использовать доступные вычислительные ресурсы таким образом, чтобы их можно было быстро изменить в соответствии с меняющимися требованиями приложений, без необходимости выделять физические ресурсы конкретному приложению. Одним из аспектов этого является виртуализация серверов. Другой - виртуализация подключения, поскольку физически распределенный набор серверных ресурсов должен быть присоединен к одной IP-подсети и может быть изменен простым и надежным с точки зрения эксплуатации способом. SPBM это обеспечивает; из-за своей модели клиент-сервер он предлагает идеальную эмуляцию прозрачного сегмента локальной сети Ethernet, который представляет собой IP-подсеть, видимую на уровне 3. Ключевым компонентом того, как это делается, является реализация виртуальных локальных сетей с ограниченными деревьями многоадресной рассылки, что означает отсутствие исходящего трафика. сброс трансляции / неизвестного трафика,функция, общая для подходов, использующих небольшое количество общих деревьев, следовательно, сеть не просто деградирует с увеличением размера по мере увеличения процента отброшенных кадров. Он также поддерживает инициализацию «одним касанием», что делает настройку простой и надежной; порт виртуального сервера должен быть просто привязан локально к SPBM I-SID, идентифицирующему сегмент LAN, после чего IS-IS для SPB лавинно рассылает эту привязку, и все узлы, которым необходимо установить состояние пересылки для реализации сегмента LAN, делают это автоматически .порт виртуального сервера должен быть просто привязан локально к SPBM I-SID, идентифицирующему сегмент LAN, после чего IS-IS для SPB лавинно рассылает эту привязку, и все узлы, которым необходимо установить состояние пересылки для реализации сегмента LAN, делают это автоматически .порт виртуального сервера должен быть просто привязан локально к SPBM I-SID, идентифицирующему сегмент LAN, после чего IS-IS для SPB лавинно рассылает эту привязку, и все узлы, которым необходимо установить состояние пересылки для реализации сегмента LAN, делают это автоматически .

Эквивалент этого приложения для оператора связи - предоставление услуг Ethernet VPN предприятиям через общую инфраструктуру оператора. Необходимые атрибуты в основном те же; полная прозрачность для клиентских сервисов Ethernet (как точка-точка, так и локальная сеть), а также полная изоляция между трафиком одного клиента и трафиком всех других клиентов. Это обеспечивает модель нескольких сегментов виртуальных ЛВС, а модель выделения ресурсов одним касанием упрощает операции оператора. Кроме того, канал данных MAC-in-MAC позволяет оператору развертывать «лучший в своем классе» комплект Ethernet OAM (IEEE 802.1ag и т. Д.), Полностью прозрачно и независимо от любого OAM, который заказчик может выбрать для запуска.

Еще одним следствием прозрачности SPBM как в плоскости данных, так и в плоскости управления является то, что он обеспечивает безупречную, «бескомпромиссную» доставку полного набора услуг MEF 6.1. Это включает в себя не только конструкции E-LINE и E-LAN, но и возможность подключения E-TREE (узловая точка). Последнее явно очень актуально для корпоративных заказчиков услуг VPN / MPLS оператора связи, которые имеют внутреннюю структуру сети. Он также предоставляет оператору связи набор инструментов для поддержки транзитных соединений широкополосного доступа с геоизбытком; в этих приложениях многие DSLAM или другое оборудование доступа должны быть подключены к нескольким широкополосным серверам удаленного доступа.(BRAS) с привязкой сеансов к BRAS, определяемой приложением. Однако DSLAM не должны связываться друг с другом, потому что операторы связи теряют возможность контролировать одноранговую связь. MEF E-TREE делает именно это и, кроме того, обеспечивает эффективную структуру многоадресной рассылки для распределения IP TV.

SPBM предлагает как идеальную модель многоадресной репликации, где пакеты реплицируются только в точках разветвления в дереве кратчайшего пути, которое соединяет элементы, так и модель репликации головного узла с меньшей интенсивностью состояния, когда по существу последовательные одноадресные пакеты отправляются всем другим участникам на всем пути следования. тот же кратчайший путь к первому дереву. Эти две модели выбираются путем указания свойств службы на границе, которые влияют на решения транзитного узла при установке состояния многоадресной рассылки. Это позволяет найти компромисс между оптимальными точками репликации транзита (с их большей стоимостью состояния) и уменьшенным состоянием ядра (но гораздо большим трафиком) модели репликации головного узла. Эти выборы могут быть разными для разных участников одного и того же индивидуального идентификатора услуги (I-SID), что позволяет делать разные компромиссы для разных участников.

Рисунок 5 ниже - это быстрый способ понять, что делает SPBM в масштабе всей сети. На рис. 5 показано, как E-LAN ​​из семи элементов создается из информации о членстве на границе и детерминированного распределенного расчета для каждого источника, для каждого дерева услуг с репликацией транзита. Репликация головного конца не показана, поскольку она тривиальна и просто использует существующие одноадресные FIB для последовательной пересылки копий другим известным получателям.

Операции и управление [ править ]

802.1aq основан на всех существующих операциях, администрировании и управлении Ethernet (OA&M). Поскольку 802.1aq гарантирует, что его одноадресные и многоадресные пакеты для данной виртуальной LAN (VLAN) следуют по одному и тому же прямому и обратному пути и используют полностью стандартные инкапсуляции 802, все методы 802.1ag и Y.1731 работают без изменений в сети 802.1aq. .

См. IEEE 802.1ag и рекомендацию ITU Y.1731 .

Высокий уровень [ править ]

802.1aq - это санкционированная Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) плоскость контроля состояния канала Ethernet для всех сетей VLAN IEEE, охватываемых IEEE 802.1Q . ^[24] Мостовое соединение по кратчайшему пути с идентификатором виртуальной локальной сети (VLAN ID) или VID по мосту по кратчайшему пути (SPBV) обеспечивает возможность обратной совместимости с технологиями связующего дерева . Мост по кратчайшему пути Управление доступом к среде передачи (MAC) или (SPBM) (ранее известный как Provider Backbone Bridge PBB) предоставляет дополнительные значения, которые используют возможности Provider Backbone Bridge (PBB). SPB (общий термин для обоих) сочетает в себеПуть к данным Ethernet (либо IEEE 802.1Q в случае SPBV, либо магистральные мосты провайдера (PBB) IEEE 802.1ah в случае SPBM) с протоколом управления состоянием канала IS-IS , работающим между мостами кратчайшего пути ( сеть-сеть ссылки интерфейса (NNI) ). Протокол состояния канала используется для обнаружения и объявления топологии сети и вычисления деревьев кратчайших путей (SPT) от всех мостов в регионе SPT.

В SPBM распределяются MAC-адреса магистрали (B-MAC) участвующих узлов, а также информация о членстве в сервисе для интерфейсов с неучаствующими устройствами ( порты пользовательского сетевого интерфейса (UNI) ). Затем данные топологии вводятся в вычислительную машину, которая вычисляет симметричные деревья кратчайших путей на основе минимальных затрат от каждого участвующего узла ко всем остальным участвующим узлам. В SPBV эти деревья обеспечивают дерево кратчайших путей, в котором можно узнать индивидуальный MAC-адрес и распределить членство в групповых адресах . В SPBM деревья кратчайших путей затем используются для заполнения таблиц пересылки для индивидуальных B-MAC-адресов каждого участвующего узла и для групповых адресов; Групповая многоадресная рассылкаДеревья - это поддеревья дерева кратчайших путей по умолчанию, образованного парой (Источник, Группа). В зависимости от топологии возможны несколько различных многопутевых деревьев с одинаковой стоимостью, и SPB поддерживает несколько алгоритмов для каждого экземпляра IS-IS.

В SPB, как и в других протоколах, основанных на состоянии канала, вычисления выполняются распределенным образом. Каждый узел независимо вычисляет поведение пересылки, совместимое с Ethernet, на основе обычно синхронизированного общего представления сети (в масштабе около 1000 узлов или меньше) и точек подключения службы ( порты пользовательского сетевого интерфейса (UNI) ). Таблицы базы данных фильтрации Ethernet (или пересылки) заполняются локально, чтобы независимо и детерминированно реализовать свою часть поведения сетевой пересылки.

Два разных варианта пути данных приводят к двум немного разным версиям этого протокола. Один (SPBM) предназначен там, где требуется полная изоляция многих отдельных экземпляров клиентских локальных сетей и связанных с ними MAC-адресов устройств, и поэтому используется полная инкапсуляция (MAC-in-MAC, также известный как IEEE 802.1ah ). Другой (SPBV) предназначен там, где такая изоляция MAC-адресов клиентских устройств не требуется, и повторно использует только существующий тег VLAN, известный как IEEE 802.1Q, на участвующих каналах межсетевого интерфейса (NNI) .

Хронологически SPBV был первым, поскольку проект изначально задумывался для решения проблемы масштабируемости и конвергенции MSTP .

В то время как спецификация моста Provider Backbone находилась в стадии разработки, стало очевидно, что использование как плоскости данных PBB, так и плоскости управления состоянием канала значительно расширит возможности и приложения Ethernet. Мостовое соединение состояния канала провайдера (PLSB) было выдуманным предложением, внесенным в рабочую группу по мостам кратчайшего пути IEEE 802.1aq, чтобы предоставить конкретный пример такой системы. По мере развития стандартизации IEEE 802.1aq некоторые подробные механизмы, предложенные PLSB , были заменены функциональными эквивалентами, но все ключевые концепции, воплощенные в PLSB , переносятся в стандарт.

Две разновидности (SPBV и SPBM) будут описаны отдельно, хотя различия почти полностью относятся к плоскости данных.

Кратчайший путь моста-VID [ править ]

Мостовое соединение по кратчайшему пути позволяет использовать деревья кратчайшего пути для мостов VLAN во всех плоскостях данных IEEE 802.1, а термин SPB используется в целом. В последнее время большое внимание уделяется SPBM, как объяснялось, из-за его способности управлять новой плоскостью данных PBB и использовать определенные возможности, такие как устранение необходимости в обучении B-MAC и автоматическое создание индивидуального (одноадресная) и группового ( многоадресная ) Деревья. SPBV был на самом деле первоначальным проектом, который пытался позволить сетям Ethernet VLAN лучше использовать ячеистые сети.

Основной особенностью моста по кратчайшему пути является возможность использовать IS-IS состояния канала для изучения топологии сети. В SPBV механизм, используемый для идентификации дерева, заключается в использовании разных идентификаторов VLAN кратчайшего пути (VID) для каждого исходного моста. Топология IS-IS используется как для выделения уникальных SPVID, так и для обеспечения пересылки по кратчайшему пути для индивидуальных и групповых адресов. Первоначально предназначенный для небольших сетей с низкой конфигурацией, SPB превратился в более крупный проект, охватывающий новейшую плоскость управления провайдером для SPBV и гармонизирующий концепции плоскости данных Ethernet. Сторонники SPB считают, что Ethernet может использовать состояние канала и поддерживать атрибуты, которые сделали Ethernet одной из наиболее всеобъемлющих транспортных технологий плоскости данных. Когда мы говорим об Ethernet, это формат кадра уровня 2, определенный IEEE 802.3 и IEEE 802.1.Мостовое соединение Ethernet VLAN IEEE 802.1Q - это парадигма пересылки кадров, которая полностью поддерживает протоколы более высокого уровня, такие как IP.

SPB определяет регион кратчайшего пути, который является границей топологии кратчайшего пути и остальной топологии VLAN (которая может быть любым количеством унаследованных мостов). SPB работает, изучая мосты с поддержкой SPB и увеличивая регион для включения поддерживающих SPB мосты с одинаковыми базовыми идентификаторами VID и MSTID (выделение идентификаторов VID для целей SPB).

SPBV строит деревья кратчайших путей, которые поддерживают предотвращение петель и, при необходимости, поддержку устранения петель на SPVID. SPBV по-прежнему позволяет изучать MAC-адреса Ethernet, но он может распределять многоадресные адреса, которые можно использовать для сокращения деревьев кратчайших путей в соответствии с членством в многоадресной рассылке либо через протокол регистрации нескольких MAC-адресов (MMRP), либо напрямую с использованием распределения IS-IS для членства в многоадресной рассылке.

SPBV строит деревья кратчайших путей, но также взаимодействует с устаревшими мостами, использующими протокол Rapid Spanning Tree Protocol и Multiple Spanning Tree Protocol. SPBV использует методы из регионов MSTP для взаимодействия с регионами, не относящимися к SPT, которые логически ведут себя как большой распределенный мост, если смотреть из-за пределов региона.

SPBV поддерживает деревья кратчайших путей, но SPBV также строит связующее дерево, которое вычисляется из базы данных состояний каналов и использует базовый VID. Это означает, что SPBV может использовать это традиционное связующее дерево для вычисления Общего и внутреннего связующего дерева (CIST). CIST - это дерево по умолчанию, используемое для взаимодействия с другими устаревшими мостами. Он также служит резервным связующим деревом при возникновении проблем с конфигурацией SPBV.

SPBV был разработан для управления небольшим количеством мостов. SPBV отличается от SPBM тем, что MAC-адреса изучаются на всех мостах, которые лежат на кратчайшем пути, и используется совместное обучение VLAN, поскольку MAC-адреса назначения могут быть связаны с несколькими SPVID. SPBV изучает все MAC-адреса, которые он пересылает, даже за пределы региона SPBV.

Кратчайший путь моста-MAC [ править ]

SPBM повторно использует плоскость данных PBB, что не требует, чтобы мосты Backbone Core Bridges (BCB) изучали инкапсулированные адреса клиентов. На границе сети изучаются адреса C-MAC (клиентские). SPBM очень похож на PLSB (Provider Link State Bridging), использующий те же плоскости данных и управления, но формат и содержимое управляющих сообщений в PLSB несовместимы.

Отдельные кадры MAC ( одноадресный трафик) от подключенного устройства Ethernet, которые принимаются на границе SPBM, инкапсулируются в заголовок PBB (mac-in-mac) IEEE 802.1ah, а затем проходят через сеть IEEE 802.1aq без изменений, пока они не будут удалены из инкапсуляция, когда они выходят обратно в не участвующую присоединенную сеть на дальней стороне участвующей сети.

Адреса назначения Ethernet (от устройств, подключенных к порту UNI) выполняют обучение через логическую локальную сеть и перенаправляются на соответствующий участвующий B-MAC-адрес для достижения конечного пункта назначения Ethernet. Таким образом, MAC-адреса Ethernet никогда не просматриваются в ядре сети IEEE 802.1aq. При сравнении SPBM и PBB поведение почти идентично сети PBB IEEE 802.1ah . PBB не определяет, как узнаются B-MAC-адреса, и PBB может использовать связующее дерево для управления B-VLAN. В SPBM основное отличие состоит в том, что B-MAC-адреса распределяются или вычисляются в плоскости управления, что исключает обучение B-MAC в PBB. Также SPBM гарантирует, что пройденный маршрут является деревом кратчайших путей.

Прямой и обратный пути, используемые для одноадресного и многоадресного трафика в сети IEEE 802.1aq, симметричны . Эта симметрия позволяет обычным сообщениям об ошибках непрерывности Ethernet (CFM) IEEE 802.1ag работать без изменений для SPBV и SPBM и имеет желаемые свойства в отношении протоколов распределения времени, таких как протокол точного времени ( PTP версии 2 ). Кроме того, существующее предотвращение петель Ethernet дополняется устранением петель для обеспечения быстрой конвергенции плоскости данных.

Групповой адрес и отдельные кадры неизвестного получателя оптимально передаются только членам одной и той же службы Ethernet. IEEE 802.1aq поддерживает создание тысяч логических служб Ethernet в форме конструкций E-LINE, E-LAN ​​или E-TREE, которые формируются между не участвующими логическими портами сети IEEE 802.1aq. Эти пакеты группового адреса инкапсулируются с заголовком PBB, который указывает участвующий адрес источника в SA, в то время как DA указывает локально значимый групповой адрес, на который должен быть направлен этот кадр, и какой исходный мост инициировал этот кадр. Стандарт IEEE 802.Таблицы многоадресной пересылки 1aq создаются на основе вычислений, так что каждый мост, который находится на кратчайшем пути между парой мостов, которые являются членами одной и той же группы обслуживания, будет создавать правильное состояние базы данных пересылки (FDB) для пересылки или репликации кадров, которые он получает, на эту члены этой сервисной группы. Поскольку вычисление группового адреса дает деревья кратчайших путей, существует только одна копия многоадресного пакета на любом заданном канале. Поскольку только мосты на кратчайшем пути между участвующими логическими портами создают состояние базы данных пересылки (FDB), многоадресная передача позволяет эффективно использовать сетевые ресурсы.Поскольку только мосты на кратчайшем пути между участвующими логическими портами создают состояние базы данных пересылки (FDB), многоадресная передача позволяет эффективно использовать сетевые ресурсы.Поскольку только мосты на кратчайшем пути между участвующими логическими портами создают состояние базы данных пересылки (FDB), многоадресная передача позволяет эффективно использовать сетевые ресурсы.

Фактическая операция пересылки группового адреса работает более или менее идентично классическому Ethernet, комбинация магистрального адреса назначения (B-DA) + магистрального идентификатора VLAN (B-VID) просматривается, чтобы найти исходящий набор следующих переходов. Единственное различие по сравнению с классическим Ethernet является то, что обратный обучения отключен для участия моста управления доступом магистральной медиа (В-MAC) адреса и заменяется проверкой входной и отбрасывание (когда кадр поступает на входящий интерфейс из неожиданного источника). Однако обучение реализуется на краях многоадресного дерева SPBM для изучения взаимосвязи B-MAC и MAC-адресов для правильной инкапсуляции отдельных кадров в обратном направлении (по мере поступления пакетов через интерфейс).

Правильно реализованная сеть IEEE 802.1aq может поддерживать до 1000 участвующих мостов и предоставлять десятки тысяч сервисов E-LAN ​​уровня 2 для устройств Ethernet. Это можно сделать, просто настроив порты, обращенные к устройствам Ethernet, чтобы указать, что они являются членами данной службы. По мере того, как новые участники приходят и уходят, протокол IS-IS будет объявлять об изменениях членства I-SID, и вычисления будут увеличивать или уменьшать деревья в участвующей сети узлов по мере необходимости для поддержания эффективного свойства многоадресной рассылки для этой службы.

IEEE 802.1aq обладает тем свойством, что только точка подключения службы требует настройки, когда приходит или уходит новая точка подключения. Деревья, полученные в результате вычислений, будут автоматически расширяться или сокращаться по мере необходимости для поддержания связи. В некоторых существующих реализациях это свойство используется для автоматического (в отличие от сквозной конфигурации) добавления или удаления точек подключения для технологий с двойным подключением, таких как кольца, для поддержания оптимального потока пакетов между протоколом кольца без участия и сетью IEEE 802.1aq путем активации вторичного точка крепления и деактивация основной точки крепления.

Восстановление после сбоя [ править ]

Восстановление после сбоя происходит в соответствии с обычным IS-IS с объявлением сбоя канала и выполнением новых вычислений, результатом которых являются новые таблицы FDB. Поскольку адреса Ethernet не объявляются и не известны этим протоколом, ядро ​​SPBM не требует повторного обучения, а его изученные инкапсуляции не зависят от транзитного узла или отказа канала.

Обнаружение сбоя быстрого соединения может быть выполнено с помощью сообщений проверки целостности IEEE 802.1ag (CCM), которые проверяют состояние канала и сообщают о сбое протоколу IS-IS. Это позволяет намного быстрее обнаруживать сбой, чем это возможно при использовании механизмов потери сообщения приветствия IS-IS.

И SPBV, и SPBM наследуют быструю конвергенцию плоскости управления состоянием канала. Особым атрибутом SPBM является его способность перестраивать деревья многоадресной рассылки за то же время, что и сходимость одноадресной рассылки, поскольку он заменяет вычисление сигнализации. Когда мост SPBM выполнил вычисления в базе данных топологии, он знает, находится ли он на кратчайшем пути между корнем и одним или несколькими конечными элементами SPT, и может соответственно установить состояние. Сходимость не достигается путем постепенного обнаружения места моста в дереве многоадресной рассылки с использованием отдельных транзакций сигнализации. Однако SPBM на узле не работает полностью независимо от своих одноранговых узлов и обеспечивает согласование текущей топологии сети со своими одноранговыми узлами. Этот очень эффективный механизм использует обмен единым дайджестом состояния канала, охватывающий всю сеть,и не требует согласования каждого пути к каждому корню в отдельности. В результате объем обмена сообщениями для конвергенции сети пропорционален постепенному изменению топологии, а не количеству многоадресных деревьев в сети. О простом событии связи, которое может изменить многие деревья, сообщается только сигнализация события связи; последующее построение дерева выполняется локальным вычислением в каждом узле. Добавление одной точки доступа к сервису к экземпляру сервиса включает только объявление I-SID, независимо от количества деревьев. Точно так же удаление моста, которое может включать перестройку от сотен до тысяч деревьев, сигнализируется только несколькими обновлениями состояния канала.В результате объем обмена сообщениями для конвергенции сети пропорционален постепенному изменению топологии, а не количеству многоадресных деревьев в сети. О простом событии связи, которое может изменить многие деревья, сообщается только сигнализация события связи; последующее построение дерева выполняется локальным вычислением в каждом узле. Добавление одной точки доступа к сервису к экземпляру сервиса включает только объявление I-SID, независимо от количества деревьев. Точно так же удаление моста, которое может включать перестройку от сотен до тысяч деревьев, сигнализируется только несколькими обновлениями состояния канала.В результате объем обмена сообщениями для конвергенции сети пропорционален постепенному изменению топологии, а не количеству многоадресных деревьев в сети. О простом событии связи, которое может изменить многие деревья, сообщается только сигнализация события связи; последующее построение дерева выполняется локальным вычислением в каждом узле. Добавление одной точки доступа к сервису к экземпляру сервиса включает только объявление I-SID, независимо от количества деревьев. Точно так же удаление моста, которое может включать перестройку от сотен до тысяч деревьев, сигнализируется только несколькими обновлениями состояния канала.О простом событии связи, которое может изменить многие деревья, сообщается только сигнализация события связи; последующее построение дерева выполняется локальным вычислением в каждом узле. Добавление одной точки доступа к сервису к экземпляру сервиса включает только объявление I-SID, независимо от количества деревьев. Точно так же удаление моста, которое может включать перестройку от сотен до тысяч деревьев, сигнализируется только несколькими обновлениями состояния канала.О простом событии связи, которое может изменить многие деревья, сообщается только сигнализация события связи; последующее построение дерева выполняется локальным вычислением в каждом узле. Добавление одной точки доступа к сервису к экземпляру сервиса включает только объявление I-SID, независимо от количества деревьев. Точно так же удаление моста, которое может включать перестройку от сотен до тысяч деревьев, сигнализируется только несколькими обновлениями состояния канала.сигнализируется только несколькими обновлениями состояния канала.сигнализируется только несколькими обновлениями состояния канала.

Коммерческие предложения, скорее всего, будут предлагать SPB вместо нескольких шасси. В этой среде шасси с несколькими коммутаторами отображаются как один коммутатор для плоскости управления SPB, а несколько каналов связи между парами шасси отображаются как совокупный канал. В этом контексте отказ одного канала или узла не виден плоскостью управления и обрабатывается локально, что приводит к времени восстановления менее 50 мс.

Анимация [ править ]

Ниже приведены три анимированных GIF-изображения, которые помогают показать поведение 802.1aq.

Первый из этих гифок, показанный на рисунке 5, демонстрирует маршрутизацию в сети с 66 узлами, где мы создали E-LAN ​​с 7 участниками, используя ISID 100. В этом примере мы показываем дерево равных затрат (ECT), созданное для каждого участника. чтобы связаться со всеми остальными участниками. Мы циклически перебираем каждого члена, чтобы показать полный набор деревьев, созданных для этой службы. Мы останавливаемся в одном месте, чтобы показать симметрию маршрутизации между двумя узлами, и подчеркиваем это красной линией. В каждом случае источник дерева отмечен маленькой фиолетовой буквой V.

Второй из этих анимированных GIF-изображений, показанный на рисунке 6, демонстрирует 8 путей ECT в той же сети из 66 узлов, что и рисунок 4. В каждом последующем анимированном кадре используется один и тот же источник (фиолетовым цветом), но другое место назначения показано (желтым цветом). . Для каждого кадра все кратчайшие пути показаны наложенными между источником и местом назначения. Когда два кратчайших пути пересекают один и тот же участок, толщина рисуемых линий увеличивается. В дополнение к сети из 66 узлов также показана небольшая многоуровневая сеть в стиле центра обработки данных с источниками и назначениями как внутри серверов (внизу), так и от серверов до уровня маршрутизатора вверху. Эта анимация помогает показать разнообразие производимых ЭСТ.

Последний из этих анимированных GIF-изображений, показанный на рисунке 7, демонстрирует пути ECT от источника к месту назначения с использованием всех 16 стандартных алгоритмов, определенных в настоящее время.

• Рисунок 5 - Анимированный пример E-LAN ​​в сети 802.1aq с 66 узлами и 7 участниками

• Рисунок 6 - Анимированный пример ECT в сети 802.1aq с 66 узлами и 8 ECT

• Рисунок 7 - Анимированный пример ECT сети 802.1aq с 36 узлами и 16 ECT

Подробности [ править ]

Мультидерево равной стоимости [ править ]

Первоначально определены шестнадцать путей с множественными деревьями равной стоимости (ECMT), однако существует гораздо больше возможных. ECMT в сети IEEE 802.1aq более предсказуем, чем с Интернет-протоколом (IP) или многопротокольной коммутацией меток (MPLS), из-за симметрии между прямым и обратным путями. Следовательно, выбор того, какой путь ECMT будет использоваться, является решением, назначаемым оператором, в то время как это решение является локальным / хеширующим с IP / MPLS.

IEEE 802.1aq, столкнувшись с выбором между двумя путями с равной стоимостью канала, использует следующую логику для своего первого алгоритма разрыва связей ECMT: во-первых, если один путь короче другого с точки зрения переходов, выбирается более короткий путь, в противном случае , выбирается путь с минимальным идентификатором моста {BridgePriority, объединенным с (IS-IS SysID)}. Другие алгоритмы ECMT создаются простым использованием известных перестановок BridgePriority || SysIds. Например, второй определенный алгоритм ECMT использует путь с минимальным значением, обратным значению BridgeIdentifier, и его можно рассматривать как путь с максимальным идентификатором узла. Для SPBM каждая перестановка создается как отдельный B-VID. Верхний предел перестановок многолучевого распространения ограничен числом B-VID, делегированных операции 802.1aq, максимум 4094,хотя количество полезных перестановок трактов потребует лишь доли доступного пространства B-VID. Четырнадцать дополнительных алгоритмов ECMT определены с различными битовыми масками, применяемыми к BridgeIdentifiers. Поскольку BridgeIdentfier включает в себя поле приоритета, можно настроить поведение ECMT, изменив BridgePriority вверх или вниз.

Услуга назначается заданному ECMT B-VID на границе сети посредством конфигурации. В результате неучаствующие пакеты, связанные с этой услугой, инкапсулируются с VID, связанным с желаемым сквозным трактом ECMT. Таким образом, весь трафик индивидуальных и групповых адресов, связанный с этой услугой, будет использовать правильный ECMT B-VID и будет передаваться симметрично от конца до конца по надлежащему многолучевому тракту с равной стоимостью. По сути, оператор решает, какие службы использовать и по каким каналам ECMT, в отличие от решения для хеширования, используемого в других системах, таких как IP / MPLS. Деревья могут поддерживать группы агрегации ссылок (LAG) в сегменте «ветви» дерева, где происходит некоторая форма хеширования.

Это симметричное и сквозное поведение ECMT дает IEEE 802.1aq очень предсказуемое поведение, а автономные инженерные инструменты могут точно моделировать точные потоки данных. Такое поведение также выгодно для сетей, в которых важны односторонние измерения задержки. Это потому, что односторонняя задержка может быть точно вычислена как 1/2 двусторонней задержки. Такие вычисления используются протоколами распределения времени, такими как IEEE 1588, для синхронизации частоты и времени суток, если требуется, между источниками точных часов и беспроводными базовыми станциями.

Выше показаны три рисунка [5,6,7], которые показывают поведение 8 и 16 деревьев равных затрат (ECT) в различных топологиях сети. Это составные части снимков экрана эмулятора сети 802.1aq, в которых источник показан фиолетовым цветом, пункт назначения - желтым, а затем все вычисленные и доступные кратчайшие пути - розовым. Чем толще линия, тем больше кратчайших путей используется по этой ссылке. Анимация показывает три разные сети и множество пар источника и назначения, которые постоянно меняются, чтобы помочь визуализировать происходящее.

Алгоритмы дерева равных затрат (ECT) могут быть почти расширены за счет использования данных OPAQUE, которые позволяют более или менее бесконечно расширять алгоритмы за пределы базовых 16. Ожидается, что другие группы стандартов или поставщики создадут варианты определенных в настоящее время алгоритмов с поведением, подходящим для различных стилей сетей. Ожидается, что также будут определены многочисленные модели совместно используемых деревьев, а также поведение стиля хэша с равной стоимостью (ECMP), основанное на хэшах. Все они определяются VID и алгоритмом, который каждый узел соглашается запускать.

Транспортная инженерия [ править ]

802.1aq не распределяет трафик поэтапно. Вместо этого 802.1aq позволяет назначать идентификатор услуги (ISID) идентификатору VLAN (VID) на границе сети. VID будет соответствовать ровно одному из возможных наборов узлов кратчайшего пути в сети и никогда не отклонится от этой маршрутизации. Если существует 10 или около того кратчайших путей между разными узлами, можно назначить разные службы различным путям и знать, что трафик для данной службы будет следовать точно по заданному пути. Таким образом, трафик может быть легко назначен на желаемый кратчайший путь. В случае, если один из путей становится перегруженным, можно переместить некоторые службы с этого кратчайшего пути, переназначив ISID этой службы другому, менее загруженному VID на границах сети.

Детерминированный характер маршрутизации значительно упрощает автономное прогнозирование / вычисление / экспериментирование загрузки сети, поскольку фактические маршруты не зависят от содержимого заголовков пакетов, за исключением идентификатора VLAN.

На рисунке 4 показаны четыре разных пути с равной стоимостью между узлами 7 и 5. Оператор может достичь относительно хорошего баланса трафика на отрезке между узлами [0 и 2] и [1 и 3], назначив службы в узлах 7 и 5. к одному из четырех желаемых VID. Использование в сети более 4 путей дерева равных затрат (ECT), вероятно, позволит использовать все 4 из этих путей. Аналогичным образом можно достичь баланса между узлами 6 и 4.

В случае, если оператор не желает вручную назначать услуги кратчайшим путям, поставщик коммутатора может легко разрешить простой хэш ISID для одного из доступных VIDS, чтобы обеспечить некоторую степень неинженерного распределения. Например, ISID по модулю количества ECT-VID может использоваться для определения фактического относительного VID для использования.

В случае, если пути ECT недостаточно разнообразны, оператор имеет возможность настроить входные данные для распределенных алгоритмов ECT, чтобы применить притяжение или отталкивание от данного узла, регулируя приоритет моста этого узла. С этим можно экспериментировать с помощью автономных инструментов, пока не будут достигнуты желаемые маршруты, после чего смещение может быть применено к реальной сети, а затем ISID могут быть перемещены в результирующие маршруты.

Глядя на анимацию на рисунке 6, можно увидеть разнообразие, доступное для управления трафиком в сети из 66 узлов. В этой анимации доступно 8 путей ECT от каждого выделенного источника к месту назначения, поэтому службы могут быть назначены 8 различным пулам на основе VID. Таким образом, одним из таких начальных назначений на рисунке 6 может быть (ISID по модулю 8) с последующей точной настройкой по мере необходимости.

Пример [ править ]

Мы рассмотрим поведение SPBM на небольшом примере, уделяя особое внимание деревьям кратчайших путей для одноадресной и многоадресной рассылки.

Сеть, показанная на рисунке 1, состоит из 8 участвующих узлов, пронумерованных от 0 до 7. Это могут быть коммутаторы или маршрутизаторы, работающие по протоколу IEEE 802.1aq. Каждый из 8 участвующих узлов имеет ряд смежностей, пронумерованных 1..5. Скорее всего, они будут соответствовать индексам интерфейсов или, возможно, номерам портов. Поскольку 802.1aq не поддерживает параллельные интерфейсы, каждый интерфейс соответствует смежности. Номера индексов порта / интерфейса, конечно, являются локальными и отображаются, потому что выходные данные вычислений создают индекс интерфейса (в случае одноадресной передачи) или набор индексов интерфейса (в случае многоадресной передачи), которые являются частью информации о пересылке. base (FIB) вместе с MAC-адресом назначения и VID магистрали.

Сеть имеет полностью зацепление внутренней сердцевину из четырех узлов (0..3) , а затем четырех внешних узлов (4,5,6 и 7), каждый из которых двойного подключения на пару внутренних основных узлов.

Обычно, когда узлы приходят с завода, им назначается MAC-адрес, который становится идентификатором узла, но для целей этого примера мы будем предполагать, что узлы имеют MAC-адреса в форме 00: 00: 00: 00: N: 00, где N - это идентификатор узла (0..7) из рисунка 1. Следовательно, узел 2 имеет MAC-адрес 00: 00: 00: 00: 02: 00. Узел 2 подключен к узлу 7 (00: 00: 00: 00: 07: 00) через интерфейс / 5 узла 2.

Протокол IS-IS работает на всех показанных ссылках, поскольку они находятся между участвующими узлами. Протокол приветствия IS-IS имеет несколько дополнений для 802.1aq, включая информацию о VID магистрали, которые будут использоваться протоколом. Предположим, что оператор решил использовать магистральные идентификаторы VID 101 и 102 для этого экземпляра 802.1aq в этой сети.

Узел будет использовать свои MAC-адреса как IS-IS SysId, присоединиться к одному уровню IS-IS и обмениваться пакетами состояния канала (LSP в терминологии IS-IS). LSP будут содержать информацию об узлах и информацию о связях, так что каждый узел будет изучать полную топологию сети. Поскольку мы не указали веса ссылок в этом примере, протокол IS-IS выберет метрику ссылок по умолчанию для всех ссылок, поэтому вся маршрутизация будет иметь минимальное количество переходов.

После обнаружения топологии следующим шагом является распределенный расчет одноадресных маршрутов как для ECMP VID, так и для заполнения таблиц одноадресной пересылки (FIB).

Рассмотрим маршрут от узла 7 к узлу 5: существует несколько путей с равной стоимостью. 802.1aq определяет, как выбрать два из них: первый называется путем с низким идентификатором пути. Это путь, на котором указан минимальный идентификатор узла. В этом случае путь с низким идентификатором пути - это путь 7-> 0-> 1-> 5 (как показано красным на рисунке 2). Следовательно, каждый узел на этом пути будет создавать запись пересылки к MAC-адресу узла пять, используя первый ECMP VID 101. И наоборот, 802.1aq определяет второй алгоритм разрыва связей ECMP, называемый High PATH ID. Это путь с максимальным идентификатором узла на нем, и в примере это путь 7-> 2-> 3-> 5 (показан синим цветом на рисунке 2).

Таким образом, узел 7 будет иметь FIB, который, среди прочего, указывает:

• MAC 00: 00: 00: 05: 00 / vid 101 следующий переход - interface / 1.
• MAC 00: 00: 00: 05: 00 / vid 102 следующий переход - interface / 2.

Узел 5 будет иметь в своем FIB ровно обратное:

• MAC 00: 00: 00: 07: 00 / vid 101 следующий переход - interface / 1.
• MAC 00: 00: 00: 07: 00 / vid 102 следующий переход - interface / 2.

Промежуточные узлы также будут давать согласованные результаты, поэтому, например, узел 1 будет иметь следующие записи.

• MAC 00: 00: 00: 07: 00 / vid 101 следующий переход - interface / 5.
• MAC 00: 00: 00: 07: 00 / vid 102 следующий переход - interface / 4.
• MAC 00: 00: 00: 05: 00 / vid 101 следующий переход - interface / 2.
• MAC 00: 00: 00: 05: 00 / vid 102 следующий переход - interface / 2.

И Узел 2 будет иметь следующие записи:

• MAC 00: 00: 00: 05: 00 / vid 101 следующий переход - interface / 2.
• MAC 00: 00: 00: 05: 00 / vid 102 следующий переход - interface / 3.
• MAC 00: 00: 00: 07: 00 / vid 101 следующий переход - interface / 5.
• MAC 00: 00: 00: 07: 00 / vid 102 следующий переход - interface / 5.

Если бы у нас было подключенное неучаствующее устройство на узле 7, говорящее с неучаствующим устройством на узле 5 (например, устройство A разговаривает с устройством C на рисунке 3), они бы обменивались данными по одному из этих кратчайших путей с входящим MAC-адресом. -MAC инкапсулированный каркас. Заголовок MAC на любой из ссылок NNI будет показывать внешний адрес источника 00: 00: 00: 70: 00, внешний адрес назначения 00: 00: 00: 50: 00 и BVID 101 или 102 в зависимости от который был выбран для этого набора неучаствующих портов / видео. Заголовок, вставленный в узел 7 при получении от узла A, не изменится ни на одном из каналов до тех пор, пока не будет возвращен обратно на неучаствующее устройство C на узле 5. Все участвующие устройства будут выполнять простой поиск DA + VID для определения исходящего интерфейс, а также проверяет, является ли входящий интерфейс правильным следующим переходом для SA + VID пакета.Адреса участвующих узлов 00: 00: 00: 00: 00: 00 ... 00: 00: 00: 07: 00 никогда не изучаются, но объявляются IS-IS как SysId узла.

Одноадресная переадресация на адрес неучаствующего клиента (например, A, B, C, D на рисунке 3), конечно, возможна только тогда, когда узел, участвующий в первом переходе (например, 7), может знать, какой узел, участвующий в последнем этапе (например, 5) прикреплен к желаемому неучаствующему узлу (например, C). Поскольку эта информация не объявляется IEEE 802.1aq, ее необходимо изучить. Механизм обучения идентичен IEEE 802.1ah , короче говоря, соответствующий внешний MAC одноадресный DA, если он неизвестен, заменяется многоадресным DA, и когда ответ получен, SA этого ответа теперь говорит нам, что DA использовать для достичь неучаствующего узла, который получил ответ. например, узел 7 узнает, что узел 5 достигает C.

Поскольку мы хотим сгруппировать / ограничить наборы неучаствующих портов в службы и предотвратить их многоадресную рассылку друг другу, IEEE 802.1aq предоставляет механизм для каждого источника, для каждой службы многоадресной пересылки и определяет специальный формат адреса назначения многоадресной рассылки, чтобы обеспечить это. Поскольку многоадресный адрес должен однозначно идентифицировать дерево, и поскольку существует дерево для каждого источника для каждой уникальной службы, многоадресный адрес содержит два компонента: компонент службы в младших 24 битах и ​​уникальный идентификатор всей сети в верхних 22 битах. . Поскольку это адрес многоадресной рассылки, бит многоадресной рассылки установлен, и поскольку мы не используем стандартное пространство OUI для этих изготовленных адресов, локальный бит L устанавливается для устранения неоднозначности этих адресов. На рисунке 3 выше это представлено как DA = [7,O], где 7 представляет пакеты, исходящие от узла 7, а цветной O представляет услугу E-LAN, в пределах которой мы находимся.

Перед созданием многоадресной пересылки для службы узлам с портами, обращенными к этой службе, необходимо сообщить, что они являются ее участниками. Например, узлам 7, 4, 5 и 6 сообщается, что они являются членами данной службы, например службы 200, и, кроме того, они должны использовать BVID 101. Это объявляется ISIS, и все узлы затем выполняют вычисление SPBM для определить, участвуют ли они в качестве головного или хвостового конца, или как тандемная точка между другим головным и хвостовым концом в службе. Поскольку узел 0 является тандемом между узлами 7 и 5, он создает запись пересылки для пакетов от узла 7 в этой службе к узлу 5. Аналогичным образом, поскольку это тандем между узлами 7 и 4, он создает состояние пересылки из узла 7 для пакетов. в этой службе к узлу 4 это приводит к истинной многоадресной записи, когда DA / VID имеет выходы на двух интерфейсах 1 и 2.Узел 2, с другой стороны, находится только на одном кратчайшем пути в этой службе и создает только одну запись пересылки от узла 7 к узлу 6 для пакетов в этой службе.

На рисунке 3 показана только одна служба E-LAN ​​и только дерево от одного из участников, однако очень большое количество служб E-LAN ​​с членством от 2 до каждого узла в сети может поддерживаться путем объявления членства, вычисления тандема. поведения, создание известных многоадресных адресов и заполнение FIB. Единственными реальными ограничивающими факторами являются размеры таблиц FIB и вычислительная мощность отдельных устройств, которые ежегодно растут не по дням, а по часам.

Примечания по реализации [ править ]

802.1aq принимает информацию о топологии IS-IS, дополненную информацией о присоединении к услуге (I-SID), выполняет серию вычислений и создает таблицу пересылки (таблицу фильтрации) для одноадресных и многоадресных записей.

Расширения IS-IS, которые несут информацию, требуемую 802.1aq, приведены в документе IETF isis-level2, перечисленном ниже.

Реализация 802.1aq сначала модифицирует приветствия IS-IS, чтобы включить NLPID (идентификатор протокола сетевого уровня) 0xC01 в их поддерживаемое протоколами значение длины типа (TLV) (тип 129), которое было зарезервировано для 802.1aq. Приветствия также должны включать MSTID (который дает назначение каждого VID), и, наконец, каждое поведение ECMT должно быть назначено на VID и обмениваться в приветствиях. Привет обычно запускается без тегов. Обратите внимание, что NLPID IP не требуется для формирования смежности для 802.1aq, но также не препятствует смежности, если он присутствует.

Связям назначаются определенные метрики 802.1aq, которые перемещаются в своем собственном TLV (значение длины типа), которое более или менее идентично метрикам IP-канала. В расчетах всегда будет использоваться максимум двух метрик однонаправленного канала для обеспечения симметричных весов маршрута.

Узлу назначается MAC-адрес для его глобальной идентификации, который используется для формирования IS-IS SYSID. Коробочный Mac обычно служит этой цели. Area-Id напрямую не используется 802.1aq, но, конечно, должен быть одинаковым для узлов в той же сети 802.1aq. Несколько областей / уровней пока не поддерживаются.

Узлу дополнительно назначается SPSourceID, который является 20-битным уникальным идентификатором сети. Часто это могут быть младшие 20 бит SYSID (если они уникальны), их можно динамически согласовывать или настраивать вручную.

Затем SPSourceID и назначения ECMT для B-VID объявляются в сеть IS-IS в их собственном TLV 802.1aq.

Вычисления 802.1aq ограничены ссылками между узлами, имеющими вес канала 802.1aq и поддерживающими NLPID 0xC01. Как обсуждалось ранее, веса ссылок должны быть симметричными для целей вычисления путем взятия минимума двух разнородных значений.

Когда служба настроена в форме назначения I-SID поведению ECMT, этот I-SID затем объявляется вместе с желаемым поведением ECMT и указанием его свойств передачи, приема (используется новое значение Type-length-value ). для этого конечно).

Когда узел 802.1aq получает обновление IS-IS, он вычисляет уникальный кратчайший путь ко всем другим узлам IS-IS, которые поддерживают 802.1aq. Для каждого поведения ECMT будет один уникальный (симметричный) кратчайший путь. Разделение галстуков, используемое для обеспечения этой уникальности и ECMT, описано ниже.

Одноадресный FDB / FIB будет заполнен на основе этого первого вычисления кратчайшего пути. Будет одна запись для каждого производимого поведения ECMT / B-VID.

Вычисление транзитной многоадресной рассылки (которое применяется только тогда, когда желательна транзитная репликация и неприменимо к службам, которые выбрали репликацию головного узла) может быть реализовано разными способами, необходимо позаботиться о том, чтобы это было эффективно, но в целом серия вычислений кратчайшего пути должно быть сделано. Основное требование - решить: «Нахожусь ли я на кратчайшем пути между двумя узлами, один из которых передает I-SID, а другой получает этот I-SID».

Довольно плохо работающий псевдокод для этого вычисления выглядит примерно так:

для каждого УЗЛА в сети, от которого исходит хотя бы один ISID передачи, выполните SPF = вычислить деревья кратчайших путей из NODE для всех ECMT B-VID. для каждого поведения ECMT делать  для каждого СОСЕДА УЗЛА делать,  если СОСЕД находится на SPF в направлении NODE для этого ECMT, тогда T = ISID передачи NODE объединены со всеми полученными ISID ниже нас на SPF для каждого ISID в T сделать создать / изменить запись многоадресной рассылки, где [ MAC-DA = NODE.SpsourceID: 20 || ISID: 24 || LocalBit: 1 || MulticastBit: 1 B-VID = VID, связанный с этим ECMT out port = интерфейс к СОСЕДУ in port = port в направлении NODE на SPF для этого ECMT ]

Вышеупомянутый псевдокод вычисляет гораздо больше SPF, чем это строго необходимо в большинстве случаев, и известны более совершенные алгоритмы для определения того, находится ли узел на кратчайшем пути между двумя другими узлами. Ссылка на документ, представленный в IEEE, который дает гораздо более быстрый алгоритм, который резко сокращает количество требуемых внешних итераций, дается ниже.

В целом, даже если описанный выше исчерпывающий алгоритм более чем способен обрабатывать несколько сотен узловых сетей за несколько десятков миллисекунд на обычных процессорах с тактовой частотой 1 ГГц или выше, при тщательной разработке.

Для ISID, которые выбрали репликацию головного узла, вычисление тривиально и включает в себя простое нахождение других точек подключения, которые получают этот ISID, и создание таблицы последовательной одноадресной рассылки для репликации в них одну за другой.

Разрешение вопроса [ править ]

802.1aq должен создавать детерминированные симметричные конгруэнтные кратчайшие пути в нисходящем направлении. Это означает, что не только данный узел должен вычислять один и тот же путь в прямом и обратном направлениях, но и все остальные узлы в нисходящем (и восходящем) направлении на этом пути также должны давать тот же результат. Эта согласованность в нисходящем направлении является следствием переадресации пересылки в Ethernet, поскольку только адрес назначения и VID используются для определения следующего шага. Это важно иметь в виду при попытке разработать другие алгоритмы ECMT для 802.1aq, поскольку это легкая ловушка. ^{[ необходима цитата ]}Он начинается с использования метрик однонаправленных каналов, которые объявляются ISIS для 802.1aq, и обеспечения их симметричности. Это делается простым взятием MIN из двух значений на обоих концах перед выполнением каких-либо вычислений. Однако одно это не гарантирует симметрии.

Стандарт 802.1aq описывает механизм, называемый PATHID, который является уникальным идентификатором пути в масштабе всей сети. Это полезный логический способ понять, как детерминированно разрывать связи, но это не то, как можно было бы реализовать такое разделение на практике. PATHID определяется как последовательность SYSID, составляющих путь (не включая конечные точки) .. отсортированный. ^{[ требуется пояснение ]} Таким образом, каждый путь в сети имеет уникальный ПУТЬ, независимо от того, где в сети обнаружен путь.

802.1aq просто всегда выбирает путь с наименьшим значением PATHID, когда выбор представляется в вычислениях кратчайшего пути. Это гарантирует, что каждый узел примет одно и то же решение.

Например, на рисунке 7 выше между узлом 7 и узлом 5 есть четыре пути с равной стоимостью, которые показаны синим, зеленым, розовым и коричневым цветами. PATHID для этих путей следующие:

• PATHID[brown] = {0,1}
• PATHID[pink] = {0,3}
• PATHID[green] = {1,2}
• PATHID[blue] = {2,3}

Таким образом, самый низкий PATHID - это коричневый путь {0,1}.

Этот алгоритм с низким PATHID имеет очень желательные свойства. Во-первых, это можно сделать постепенно, просто ища наименьший SYSID на пути, а во-вторых, потому что эффективная реализация, которая работает пошагово, возможна путем простого обратного отслеживания двух конкурирующих путей и поиска минимального из двух минимальных SYSID путей.

Алгоритм с низким значением PATHID - это основа разрыва связи 802.1aq. ECMT также основан на алгоритме с низким PATHID, просто вводя в него разные перестановки SYSID - по одной для каждого алгоритма ECMT. Наиболее очевидная перестановка для передачи - это полная инверсия SYSID путем операции XOR с 0xfff ... перед поиском минимума из двух минимумов. Этот алгоритм упоминается как высокий PATHID, потому что он логически выбирает самый большой путь PATHID, когда предлагается два варианта с равной стоимостью.

В примере на рисунке 7 путь с самым высоким PATHID, следовательно, является синим путем, PATHID которого равен {2,3}. Простое инвертирование всех SYSID и запуск алгоритма с низким значением PATHID даст тот же результат.

Остальные 14 определенных алгоритмов ECMT используют разные перестановки SYSID путем операции XOR с разными битовыми масками, которые предназначены для создания относительно хорошего распределения битов. Должно быть ясно ^{[ необходима цитата ],} что разные перестановки приведут к тому, что фиолетовый и зеленый пути будут, по очереди, самыми низкими.

17 отдельных 64-битных масок, используемых алгоритмом ECT, состоят из одного и того же байтового значения, которое повторяется восемь раз для заполнения каждой 64-битной маски. Эти 17-байтовые значения следующие:

ЕСТ - МАСКА [ 17 ]  =  {  0x00 ,  0x00 ,  0xFF ,  0x88 ,  0x77 ,  0x44 ,  0x33 ,  0xCC ,  0xBB ,  0x22 ,  0x11 ,  0x66 ,  0x55 ,  0xAA ,  0x99 ,  0xDD ,  0xEE  };

ECT-MASK [0] зарезервирован для общего алгоритма связующего дерева, в то время как ECT-MASK [1] создает набор Low PATHID для первых деревьев кратчайшего пути, ECT-MASK [2] создает набор High PATHID деревьев кратчайшего пути и другие индексы создают другие относительно разнообразные перестановки первых деревьев кратчайшего пути.

Вдобавок, алгоритмы разрешения конфликтов ECMT также допускают некоторую степень вмешательства человека или настройки. Это достигается включением поля BridgePriority вместе с SYSID, так что комбинация, называемая BridgeIdentfier, становится входом для алгоритма ECT. Регулируя BridgePriority вверх или вниз, PATHID пути может быть повышен или понижен относительно других, что обеспечивает значительную степень настраиваемости.

Приведенное выше описание дает простой для понимания способ просмотра разрыва связи; фактическая реализация просто выполняет возврат от точки разветвления к точке соединения по двум конкурирующим путям с равной стоимостью (обычно во время вычисления кратчайшего пути Дейкстры ) и выбирает путь, проходящий по самому низкому (после маскирования) BridgePriority | SysId.

Совместимость [ править ]

Первые общедоступные тесты совместимости IEEE 802.1aq были проведены в Оттаве в октябре 2010 года. Два поставщика предоставили реализации SPBM, и всего 5 физических коммутаторов и 32 эмулированных коммутатора были протестированы для управления / данных и OA&M. ^[25]

Дальнейшие мероприятия были проведены в Оттаве в январе 2011 года с участием 5 поставщиков и 6 внедрений ^[26] на мероприятии Interop в 2013 году в Лас-Вегасе, где в качестве магистрали использовалась сеть SPBM. ^{[27] [28]}

Конкуренты [ править ]

Были предложены MC-LAG , VXLAN и QFabric , но стандарт IETF TRILL (Transparent Interconnect of Lots of Links) считается основным конкурентом IEEE 802.1aq и: «оценка относительных достоинств и различий двух стандартов. предложения в настоящее время является горячо обсуждаемой темой в сетевой индустрии ». ^[29]

Развертывания [ править ]

Соображения по развертыванию и передовые методы взаимодействия задокументированы в документе IETF под названием «Рекомендации по развертыванию SPB» ^[30]

• Взаимодействие 2013 : Демонстрация Networking Leaders, "Кратчайший путь наведения мостов" ^[31]
• 2014 Interop : InteropNet Goes IPv6, включает кратчайший путь Bridging ^[32]

Extreme Networks, благодаря приобретению бизнеса и активов Avaya Networking, в настоящее время является ведущим представителем развертываний на базе SPB; их улучшенная и расширенная реализация SPB, включая интегрированную функциональность IP-маршрутизации 3-го уровня и многоадресной IP-рассылки, продается под флагом технологии «Fabric Connect». Кроме того, Extreme Networks поддерживает проект IETF Internet Draft, который определяет средства автоматического расширения сервисов на основе SPBM для конечных устройств через обычные коммутаторы Ethernet с использованием протокола связи на основе 802.1AB LLDP ; эта возможность - маркетинг « Fabric Attach»«технология - позволяет автоматически подключать конечные устройства и включает динамическую настройку сопоставлений VLAN / I-SID (VSN). ^{[33] [34]}

Avaya (приобретенная Extreme Networks) развернула решения SPB / Fabric Connect для предприятий, работающих в ряде отраслевых вертикалей: ^[35]

• Образование , примеры включают: Столичный университет Лидса, ^[36] Университет Маквера, ^[37] Независимый школьный округ Перленд , ^[38] Университет науки и технологий Аджмана ^[39]
• Транспорт , примеры включают: Schiphol Telematics, ^[40] Rheinbahn, ^[41] Транспортное бюро города Сендай, ^[42] NSB ^[43]
• Банки и финансы , примеры включают: Fiducia, ^[44] Sparebanken Vest ^[45]
• Основные события , примеры включают: Interop 2013 и 2014 гг. (Опорная сеть InteropNet) ^[46] Зимние Олимпийские игры в Сочи в 2014 г. ^[47] Всемирный торговый центр Дубая ^{[48] [49]}
• Здравоохранение , например: университетская больница Осло, ^{[50] [51]} больница Конкорд, ^[52] францисканский альянс, ^[53] адвентистская больница в Сиднее ^[54]
• Производство , примеры включают: Fujitsu Technology Solutions ^[55]
• СМИ , примеры включают: Schibsted, ^[33] Medienhaus Lensing, ^[56] Sanlih Entertainment Television ^[57]
• Правительство , примеры включают: город Редондо-Бич, ^[58] город Бреда, ^[59] Bezirksamt Neukölln ^[60]

Поддержка продукта [ править ]

• Alcatel-Lucent 7750-SR,
• Alcatel-Lucent Enterprise OmniSwitch 9900, ^[61] OmniSwitch 6900, ^[62] OmniSwitch 6860, ^[63] OmniSwitch 6865 ^[64]
• Extreme Networks серии VSP 9000 ^[65]
• Extreme Networks серии VSP 8400
• Extreme Networks серии VSP 8000 (VSP 8284XSQ, VSP 8404C)
• Extreme Networks серии VSP 7200 ^[66]
• Extreme Networks Серия VSP 4000 ^{[67] [68] [69] [70]} (VSP 4450GSX-PWR +, VSP 4450GSX-DC, VSP 4450GTX-HT-PWR +, VSP 4850GTS, VSP 4850GTS-PWR +, VSP 4850GTS-DC) ^{[71 ]}
• Extreme Networks серии ERS 5900
• Extreme Networks серии ERS 4900
• Extreme Networks ERS 4800 Series ^[72]
• Enterasys Networks S140 и S180 ^{[73] [74] [75]}
• Extreme Networks K-Series ^[76]
• Huawei S9300 (пока только прототип)
• Солана ^[77]
• Спирент ^[78]
• HP 5900, 5920, 5930, 11900, ^{[79] [80]} 12500, ^[27] 12900
• Сетевая платформа ZebOS от IP Infusion ^[81]
• IXIA ^[82]
• JDSU ^[83]

См. Также [ править ]

• Ориентированный на соединение Ethernet
• Инжиниринг трафика магистрального моста провайдера (PBB-TE)
• Архитектура виртуальной корпоративной сети

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

• «Avaya и магия СПБ» . Сетевой ботаник . 14 октября 2013 . Проверено 14 октября 2013 года .
• «Пол Унбехаген о SPB» . Interop New York 2013 День технического поля . 3 октября 2013 . Проверено 3 октября 2013 года .
• «Шоу 158: Программно-определяемый центр обработки данных Avaya и Fabric Connect» . Подкаст Packet Pushers . 21 августа 2013 . Проверено 21 августа 2013 года .
• «Шоу 147: Avaya Fabric Connect делает многоадресную рассылку простой (действительно)» . Подкаст Packet Pushers . 13 мая 2013 . Дата обращения 13 мая 2013 .
• «Шоу 136: Avaya - Рекомендации по превращению вашей сети в фабрику Ethernet» . Подкаст Packet Pushers . 18 февраля 2013 . Проверено 18 февраля 2013 года .
• «Шоу 44: аргументы в пользу наведения кратчайшего пути» . Подкаст Packet Pushers . 15 мая 2011 . Проверено 15 мая 2011 года .
• Эшвуд-Смит, Питер (24 февраля 2011 г.). "( АЗИАТСКО-ТИХООКЕАНСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ )" . Архивировано из оригинального 21 марта 2012 года . Проверено 20 июля 2011 года .
• Эшвуд-Смит, Питер (3 октября 2010 г.). «Кратчайший путь моста IEEE 802.1aq Обучающее видео» (WMV) . НАНОГ 50 . Проверено 20 июля 2011 года .
• Эшвуд-Смит, Питер (3 октября 2010 г.). "Кратчайший путь моста IEEE 802.1aq Учебные слайды" (PDF) . НАНОГ 50 . Архивировано из оригинального (PDF) 27 июля 2011 года . Проверено 20 июля 2011 года .
• Эшвуд-Смит, Питер (15 июня 2010 г.). «Кратчайший путь моста IEEE 802.1aq Video» (WMV) . НАНОГ 49 . Проверено 20 июля 2011 года .
• Эшвуд-Смит, Питер (15 июня 2010 г.). Слайды IEEE 802.1aq «Кратчайший путь моста» (PDF) . НАНОГ 49 . Архивировано из оригинального (PDF) 27 июля 2011 года . Проверено 20 июля 2011 года .
• Федык, Дон; Эшвуд-Смит, Питер (2 апреля 2012 г.). «RFC 6329 - Расширения IS-IS, поддерживающие мост кратчайшего пути IEEE 802.1aq» . IETF . Проверено 2 апреля 2012 года .
• Эшвуд-Смит, Питер (7 сентября 2010 г.). "Кратчайший путь моста Обзор IEEE 802.1aq и приложения" (PDF) . Форум сетевых операторов Великобритании . Проверено 20 июля 2011 года .
• Федык, Дон (12 июля 2010 г.). «Кратчайший путь моста, обзор IEEE 802.1aq» (PDF) . Проверено 20 июля 2011 года .
• «Кратчайший путь моста IEEE 802.1aq - проницательный разговор о технологиях» . 14 июля 2010 . Проверено 20 июля 2011 года .
• Аллан, Дэвид (август 2010). «Мост по кратчайшему пути: новая плоскость управления для Ethernet» (PDF) . Информационный бюллетень ONTC PRISM . 1 (3). Архивировано 19 марта 2012 года из оригинального (PDF) . Проверено 20 июля 2011 года .
• «Рабочая группа по мосту кратчайшего пути 802.1aq» . IEEE . Проверено 20 июля 2011 года .
• Чиабо, Жером; Брэгг, Найджел (ноябрь 2009 г.). «Ускорение вычислений SPB» (PDF) . Проверено 20 июля 2011 года .
• Эшвуд-Смит, Питер (ноябрь 2009 г.). «Предложение структуры дерева равных затрат (ECT) IEEE 802.1aq» . Проверено 20 июля 2011 года .
• Федык, Дон; Ботторфф, Пол (январь 2007 г.). «Мостовое соединение состояния канала связи поставщика (PLSB)» (PDF) . Проверено 20 июля 2011 года .
• Федык, Дон. «Мостовое соединение состояния канала связи с поставщиком» (PDF) .
• Руководство по настройке Avaya VSP ^[1]
• Allan, D .; Ashwood-Smith, P .; Bragg, N .; Федык Д. (12 сентября 2008 г.). «Мостовое соединение состояния связи провайдера». Журнал IEEE Communications . 46 (= 9): 110–117. DOI : 10.1109 / MCOM.2008.4623715 . ISSN  0163-6804 . S2CID  37237892 .

Дальнейшее чтение [ править ]

• Ховард Соломон (7 сентября 2011 г.). «Тесты показывают, что SPB готов, - заявляют производители сетевого оборудования» . IT World Canada . Проверено 11 сентября 2011 года .
• «Пробная совместимость Alcatel, Avaya, Huawei, Spirent SPB». Telecom Paper. 8 сентября 2011 г.
• Аллан, Дэвид; Брэгг, Найджел (13 марта 2012 г.). Проектирование и эволюция кратчайшего пути 802.1aq: взгляд архитекторов . ISBN компании John Wiley & Sons Inc. 978-1-118-14866-2.
• «Введение в наведение кратчайшего пути» (PDF) . Avaya. Сентябрь 2009 . Проверено 5 января 2011 года .^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
• Великие дебаты: TRILL против 802.1aq (SBP) , сессия NANOG 50 (октябрь 2010 г.)

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме IEEE 802.1aq .

• Веб-сайт Комитета 802
• Рекомендация МСЭ-Т Y.1731 Функции и механизмы OAM для сетей на базе Ethernet
• Avaya Alcatel-Lucent Huawei Solana и Sprient демонстрируют возможность взаимодействия по протоколу кратчайшего пути ; Marketwatch, 7 сентября 2011 г. - дата обращения 7 сентября 2011 г.