Shortest Path Bridging ( SPB , shortest path bridging), jonka IEEE standardoi 802.1aq:ksi , on verkkotekniikka, joka yksinkertaistaa verkkojen rakentamista ja konfigurointia hyödyntäen samalla monitiereititystä.
Lyhimmän polun siltaus on moderni vaihtoehto vanhalle virittävän puuprotokollien perheelle (IEEE 802.1D STP , IEEE 802.1w RSTP , IEEE 802.1s MSTP ), joka voi käyttää vain yhtä reittiä liikenteen ohjaamiseen juurisillalle ja mahdollisten vaihtoehtoisten polkujen estoon. , koska tämä voi johtaa verkkosilmukan muodostumiseen 2. tasolla. SPB puolestaan käyttää aktiivisesti kaikkia saatavilla olevia edelleenlähetysreittejä samalla "kustannuksella" (saman kustannusten monipolku) ja mahdollistaa paljon suurempien topologioiden rakentamisen toisella tasolla (jopa 16 miljoonaa palvelua, mikä on paljon enemmän kuin perinteinen 802.1Q -raja 4 096 virtuaaliverkkoa / VLAN :ia ). Sillä on myös erittäin nopeat konvergenssiajat ja se lisää mesh -topologioiden tehokkuutta käyttämällä enemmän kaistanleveyttä kaikkien laitteiden välillä ja parempaa vikasietoisuutta, kun liikenne käyttää ja tasapainottaa kaikkia käytettävissä olevia edelleenlähetyspolkuja mesh-verkossa. Luotettavuuden lisäämiseksi SPB:n pääsykerros voi käyttää linkkien yhdistämistekniikoita, kuten 802.1AX -standardia tai MC-LAG- mekanismien omia toteutuksia .
SPB mahdollistaa loogisten Ethernet -verkkojen käyttöönoton fyysisen Ethernet-infrastruktuurin päälle käyttämällä linkkitilaprotokollaa sekä fyysisen topologian että loogisen/virtuaalisen verkon jäsenyyden mainostamiseksi. Paketit on kapseloitu reunassa joko 802.1ah MAC-in-MAC -kehykseen tai 802.1Q / 802.1ad -merkittyihin kehyksiin, ja ne lähetetään vain muille saman loogisen verkon jäsenille. Unicast-, multicast- ja broadcast-edelleenlähetystä tuetaan, ja kaikki reititys tehdään symmetrisiä (eteen- ja taaksepäin) lyhimpiä polkuja pitkin.
Ohjaustaso perustuu Intermediate System to Intermediate System (IS-IS) -protokollaan ja käyttää pientä määrää RFC 6329 -standardissa määriteltyjä laajennuksia .
Joulukuussa 2011 JITC arvioi Shortest Path Bridgingin (SPB) ja hyväksyi sen käytettäväksi Yhdysvaltain puolustusministeriössä integroidun OA&M:n yksinkertaisuuden ja yhteensopivuuden nykyisten protokollien kanssa [1] . Maaliskuussa 2012 IEEE hyväksyi uuden 802.1aq [2] -standardin .
802.1aq on linkkitilan ohjauskerros kaikille IEEE 802.1Q :ssa kuvatuille IEEE VLAN :ille [3] . SPBV (Shortest Path Bridging - VID) tarjoaa taaksepäin yhteensopivuuden virittävien puutekniikoiden kanssa . SPBM (Shortest Path Bridging - MAC, joka tunnettiin aiemmin nimellä SPBB) tarjoaa lisäarvoja, jotka hyödyntävät Provider Backbone Bridges (PBB) -ominaisuuksia. SPB (yleinen termi molemmille) yhdistää Ethernet-datalinkin (tai IEEE 802.1Q SPBV:n tapauksessa tai Provider Backbone Bridges (PBBs) IEEE 802.1ah SPBM :n tapauksessa) IS-IS- linkin tilan ohjausprotokollaan, joka toimii lyhimpien välillä polkusillat (linkit NNI ). Linkkitilan reititysprotokollaa käytetään verkkotopologian etsimiseen ja levittämiseen sekä lyhimmän polun puun laskemiseen kaikista SPB-alueen silloista.
SPBM Backbone MAC:ssa (B-MAC) osallistuvien solmujen osoitteet. Myös jäsentietopalvelu liitäntöille ei-osallistuviin laitteisiin (UNI-portit) on yleinen. Topologiatiedot syötetään ratkaisijaan, joka laskee symmetriset lyhimmän polun puut kunkin osallistuvan solmun ja kaikkien muiden osallistuvien solmujen välisten vähimmäiskustannusten perusteella. SPBV:ssä nämä puut tarjoavat lyhimmän polun puun, jossa yksittäinen MAC-osoite voidaan oppia ja ryhmäosoitteen jäsenyys voidaan allokoida. SPBM:ssä lyhimmän polun puita käytetään sitten edelleenlähetystaulukoiden täyttämiseen kunkin jäsensolmun yksittäisille B-MAC-osoitteille ja ryhmäosoitteille; Ryhmäryhmälähetyspuut ovat (lähde, ryhmä) -parin muodostaman oletuslyhimmän polun puun alipuita. Topologiasta riippuen useita erilaisia samanhintaisia monitiepuita ovat mahdollisia, ja SPB tukee useita algoritmeja IS-IS- instanssia kohti .
SPB:ssä, kuten muissakin linkkitilan protokollissa, laskennat tehdään hajautetusti. Jokainen solmu laskee Ethernet-yhteensopivan edelleenlähetyskäyttäytymisen itsenäisesti perustuen yleisesti synkronoituun yleiskuvaan verkosta (asteikolla noin 1000 solmua tai vähemmän) ja palveluyhteyspisteistä (UNI-portit). Ethernet-suodatustietokantataulukot täytetään paikallisesti, itsenäisesti ja deterministisesti toteuttavat osansa verkon edelleenlähetyskäyttäytymisestä.
Datalinkin kaksi eri makua synnyttävät kaksi hieman erilaista versiota tästä protokollasta. One (SPBM) on tarkoitettu paikkaan, jossa vaaditaan monien asiakas-LAN-verkkojen yksittäisten esiintymien ja niihin liittyvien laitteiden MAC-osoitteiden täydellinen eristäminen, joten se käyttää täyttä kapselointia (MAC-in-MAC eli IEEE 802.1ah ). Toinen (SPBV) on tarkoitettu silloin, kun tällaista asiakaslaitteiden MAC-osoitteiden eristämistä ei tarvita ja se käyttää vain olemassa olevaa VLAN-tunnistetta eli IEEE 802.1Q :ta osallistuvissa (NNI) linkeissä.
Kronologisesti SPBV tuli ensin projektilla, joka alun perin suunniteltiin käsittelemään MSTP :n skaalautuvuutta ja lähentymistä .
Provider Backbone Bridging -määrityksen edetessä kävi selväksi, että PBB-tietokerroksen ja linkkitilan ohjauskerroksen vahvistaminen laajentaisi huomattavasti Ethernetin ominaisuuksia ja sovelluksia.
Nämä kaksi makua (SPBV ja SPBM) kuvataan erikseen, vaikka erot ovat lähes kokonaan tietokerroksessa.
Lyhimmän polun siltaus sisältää lyhimmän polun puut VLAN-siltaa varten, kaikki IEEE 802.1 -tietokerrokset , ja SPB on yleinen termi. Viime aikoina on kiinnitetty paljon huomiota SPBM:ään, koska se pystyy hallitsemaan uutta PBB-tietokerrosta ja hyödyntämään tiettyjä ominaisuuksia, kuten poistamaan tarpeen tehdä B-MAC-harjoituksia ja luoda automaattisesti yksittäisiä (yksilähetys) ja ryhmä (multicast) puita. SPBV oli itse asiassa alkuperäinen projekti, joka yritti sallia Ethernet VLAN -verkkojen hyödyntää paremmin mesh-verkkoja.
Lyhimmän polun siltauksen pääominaisuus on kyky käyttää IS-IS- linkkitiloja verkon topologian oppimiseen. SPBV:ssä puun tunnistamiseen käytetty mekanismi on käyttää erilaista Shortest Path VLAN ID:tä (VID) jokaiselle lähdesillalle. IS-IS-topologiaa käytetään yksilöllisten SPVID-osoitteiden varaamiseen ja lyhimmän polun lähettämiseen yksittäisille ja monilähetysosoitteille. Alunperin pieniin, alhaisiin verkkokokoonpanoihin tarkoitettu SPB on kehittynyt suuremmaksi projektiksi, joka kattaa SPBV:n palveluntarjoajan viimeisen tason ja neuvottelee Ethernet-tietokerroksen konseptista. SPB:n kannattajat uskovat, että Ethernet voi käyttää linkin tilaa ja ylläpitää attribuutteja, jotka ovat tehneet Ethernetistä yhden kattavimmista tietokerroksen siirtotekniikoista. Kun viittaamme Ethernetiin, tämä on IEEE 802.3 :n ja IEEE 802.1 :n määrittelemän kehysmuodon kerros 2 . IEEE 802.1Q Ethernet VLAN -silta on kehysten edelleenlähetysparadigma, joka tukee täysin korkeamman tason protokollia, kuten IP.
SPB määrittää lyhimmän polun alueen, joka on lyhimmän polun topologian ja muun VLAN-topologian raja (joka voi olla mikä tahansa määrä vanhoja siltoja). SPB toimii oppimalla kykeneviä SPB-siltoja ja laajentamalla kattavuutta sisältämään kyvykkäitä SPB-siltoja, joilla on sama Base VID- ja MSTID-määrityskokoelma (VID-allokaatio SPB-tarkoituksiin).
SPBV luo lyhimmän polun puita, jotka tukevat silmukan välttämistä ja lisäksi tukevat silmukan vähentämistä SPVID-kohtaisesti. SPBV mahdollistaa edelleen Ethernetin MAC-osoitteiden oppimisen, mutta se voi allokoida monilähetysosoitteen, jonka avulla voidaan leikata lyhimmän polun puita ryhmälähetysjäsenyyden mukaan joko MMRP:n kautta tai suoraan käyttämällä monilähetysjäsenyyden IS-IS-jakelua.
SPBV luo lyhimmän polun puita, mutta on myös vuorovaikutuksessa vanhojen siltojen kanssa, jotka toteuttavat Rapid Spanning Tree Protocol- ja Multiple Spanning Tree Protocol -protokollat. SPBV käyttää MSTP -alueiden menetelmiä vuorovaikutuksessa muiden kuin SPB-alueiden kanssa ja käyttäytyy loogisesti kuin suuri hajautettu silta, joka katsoo alueen ulkopuolelle.
SPBV tukee lyhimmän polun puita, mutta SPBV luo myös virittävän puun, joka lasketaan linkin tilatietokannasta ja käyttää Base VID:tä. Tämä tarkoittaa, että SPBV voi käyttää tätä perinteistä virittävää puuta yhteisen ja sisäisen virittävän puun (CIST) laskemiseen. CIST on oletuspuu, jota käytetään vuorovaikutuksessa muiden vanhojen siltojen kanssa. Se toimii myös varapuuna, jos SPBV:ssä on kokoonpanoongelmia.
SPBV on suunniteltu käsittelemään kohtalaista määrää siltoja. SPBV eroaa SPBM:stä, jossa MAC-osoitteet opetetaan kaikilla silloilla, jotka sijaitsevat lyhimmällä polulla, ja käytetään jaettua VLAN-oppimista, koska MAC-kohde voidaan liittää useisiin SPVID:eihin. SPBV oppii kaikki MAC:t, jotka välitetään myös SPBV-alueen ulkopuolelle.
SPBM käyttää uudelleen PBB-tietokerrosta, joka ei vaadi runkoverkon ydinsiltoja (BCB) oppiakseen kapseloituja asiakasosoitteita. C-MAC-verkon (asiakkaan) reunalla osoitteet on opittu. SPBM on hyvin samanlainen kuin PLSB samojen tieto- ja ohjauskerrosten käytössä, mutta PLSB :n ohjausviestien muoto ja sisältö eivät ole yhteensopivia.
Yksittäiset MAC-kehykset (yksilähetysliikenne) yhdistetystä Ethernet-laitteesta, jotka vastaanotetaan SPBM-reunassa, kapseloidaan PBB (mac-in-mac) IEEE 802.1ah -otsikkoon ja kulkevat sitten IEEE 802.1aq -verkon läpi muuttumattomina, kunnes niistä on poistettu kapselointi. koska ne tulevat takaisin ei-osallistuvasta liitetystä verkkosta osallistuvan verkon vastakkaiselle puolelle.
Ethernet-kohdeosoitteet (liitetyistä UNI-porttilaitteista) oppivat loogisen LAN:n kautta ja ne välitetään vastaavaan osallistuvaan B-MAC-osoitteeseen päästäkseen etäpään Ethernet-kohteeseen. Tällä tavalla Ethernet-MAC-osoitteita ei koskaan etsitä IEEE 802.1aq -verkon ytimestä. Verrattaessa SPBM:ää PBB:hen, toiminta on lähes identtinen IEEE 802.1ah PBB-verkon kanssa. PBB ei määrittele, kuinka B-MAC-osoitteet opitaan, ja PBB voi käyttää virittävää puuta B-VLAN-verkkojen hallintaan. SPBM:ssä tärkein ero on, että B-MAC-osoite allokoidaan tai lasketaan ohjaustasolla, mikä eliminoi B-MAC-oppimisen PBB:ssä. SPBM takaa myös, että seurattu reitti on lyhin polkupuu.
IEEE 802.1aq -verkon yksi- ja monilähetysliikenteessä käytettävät lähtö- ja paluureitit ovat symmetrisiä. Tämän symmetrian ansiosta IEEE 802.1ag:n normaalit Ethernet Continuity Fault Messages (CFM) -sanomat voivat toimia muuttumattomina SPBV:lle ja SPBM:lle, ja niillä on vaaditut ominaisuudet suhteessa ajoitusprotokolliin, kuten PTP-versioon 2 . Myös olemassa olevaa Ethernet-silmukan välttämistä on lisätty silmukan vähentämisellä, jotta varmistetaan tietokerroksen nopea konvergenssi.
Ryhmälähetysosoite ja tuntemattomat kohdekehykset välitetään optimaalisesti vain saman Ethernet-palvelun jäsenille. IEEE 802.1aq tukee tuhansien Ethernet-loogisten palveluiden luomista E-LINE-, E-LAN- tai E-TREE-rakenteiden muodossa, jotka muodostetaan IEEE 802.1aq -verkon ei-osallistuvien loogisten porttien välille. Nämä ryhmälähetysosoitepaketit on kapseloitu PBB-otsikolla, joka osoittaa lähteen osallistuvan osoitteen SA:ssa, kun taas DA osoittaa, että kehyksen paikallisesti relevantti ryhmälähetysosoite on lähetettävä ja mikä lähdesilta on kehyksen alullepannut. IEEE 802.1aq -monilähetystaulukot luodaan laskelman perusteella siten, että jokainen silta, joka on lyhimmällä polulla saman palveluryhmän jäsenten siltaparin välillä, luo oikean FDB-tilan välittääkseen tai replikoidakseen kehyksiä, jotka ovat kyseisen palveluryhmän jäseniä. ryhmä saa palveluita. Koska ryhmälähetysosoitelaskelmat tuottavat lyhimmän polun puut, ryhmälähetyspaketista on vain yksi kopio missä tahansa linkissä. Koska vain sillat lyhimmällä polulla osallistuvien loogisten porttien välillä luovat FDB-tilan, monilähetys käyttää verkkoresursseja tehokkaasti.
Varsinainen monilähetysosoitteen edelleenlähetystoiminto toimii enemmän tai vähemmän identtisesti perinteisen Ethernet B-DA+B-VID -yhdistelmän kanssa, jota etsitään seuraavien hyppyjen lähtöjoukon löytämiseksi. Ainoa ero perinteiseen Ethernetiin verrattuna on, että takaisin-oppiminen on poistettu käytöstä osallistuville sillan B-MAC-osoitteille ja se korvataan sisääntulon tarkistuksella ja pudotuksella (kun kehys saapuu saapuvaan liitäntään odottamattomasta lähteestä). Oppiminen on kuitenkin toteutettu SPBM-monilähetyspuun reunoilla B-MAC:n oppimiseksi MAC-osoitetta vastaan oikean yksittäisen kehyksen kapseloimiseksi päinvastaisessa suunnassa (kun paketit saapuvat rajapinnalle).
Oikein toteutettu IEEE 802.1aq -verkko voi tukea jopa 1000 osallistuvaa siltaa ja tarjota 10 000 Layer 2 E-LAN -palvelua Ethernet-laitteille. Tämä voidaan tehdä yksinkertaisesti määrittämällä Ethernet-laitteita päin olevat portit osoittamaan, että ne ovat tämän palvelun jäseniä. Kun uusia jäseniä tulee ja menee, IS-IS-protokolla levittää I-SID-jäsenyyden muutoksia ja laskelmat kasvattavat tai pienentävät puita jäsensolmuverkossa tarpeen mukaan tehokkaan monilähetysominaisuuden ylläpitämiseksi kyseiselle palvelulle.
IEEE 802.1aq:lla on ominaisuus, että vain palvelun ankkuripiste on määritettävä, kun uusi liitospiste saapuu tai menee. Laskelmien luomia puita laajennetaan tai katkaistaan automaattisesti tarpeen mukaan yhteyden ylläpitämiseksi. Jotkut olemassa olevat toteutukset käyttävät tätä ominaisuutta automaattisesti (eikä määrityksen kautta) lisäämään tai poistamaan liitoskohtia kaksoisverkkotekniikoille, kuten renkaille optimaalisen pakettivirran ylläpitämiseksi ei-osallistuvan ringprotokollan ja IEEE 802.1aq -verkon välillä aktivoimalla toissijainen liite. pisteen ja poistamalla pääyhteyspisteen käytöstä.
Sekä SPBV että SPBM perivät linkkitilan reitityksen tärkeimmät edut:
Virheenvaihto tapahtuu normaalin IS-IS :n mukaisesti , kun yhteys on levinnyt, ja suoritetaan uusia laskelmia, jotka johtavat uusiin FDB-taulukoihin. Koska tämä protokolla ei levitä tai tunne Ethernet-osoitteita, SPBM-ydin ei vaadi uudelleenoppimista, eivätkä hyppy- tai yhteyshäiriöt vaikuta sen opittuihin kapselointeihin.
Nopea vikasieto voi havaita ajonaikaiset viat käyttämällä IEEE 802.1ag Continuity Check Messages (CCM) -sanomia , jotka testaavat yhteyden tilan ja raportoivat epäonnistumisesta IS-IS-protokollalle. Tämä mahdollistaa paljon nopeamman vian havaitsemisen kuin muuten olisi mahdollista menetys IS-IS tervehdysviestimekanismeja käyttämällä.
Sekä SPBV että SPBM perivät ohjaustason linkin tilan nopean konvergenssin. SPBM:n erityinen ominaisuus on sen kyky rekonstruoida monilähetyspuita samaan aikaan kuin unicast-konvergenssi, koska se korvataan sen signaloiman laskennalla. Kun SPBM-silta on suorittanut laskelmia topologiatietokannasta, se tietää, onko tämä lyhin polku juuren ja yhden tai useamman SPT-lehden välillä, ja voi asettaa tilan vastaavasti. Konvergenssia ei ohiteta siltapaikan asteittaisella etsinnällä monilähetyspuussa käyttämällä erillisiä signalointitapahtumia. Solmun SPBM ei kuitenkaan toimi täysin riippumattomasti vertaisistaan ja neuvottelee nykyisestä verkkotopologiasta vertaistensa kanssa. Tämä erittäin tehokas mekanismi käyttää yhden näkymän vaihtoa linkkitilasta, joka kattaa koko verkkonäkymän, eikä vaadi sopimusta jokaisesta polusta kuhunkin juureen erikseen. Tuloksena on, että verkon konvergenssiviestinnän määrä on suhteessa topologian inkrementaaliseen muutokseen eikä verkon monilähetyspuiden määrään. Yksinkertainen linkkitapahtuma, joka voi muuttaa monia puita, lähetetään signaloimaan vain linkkitapahtumasta; peräkkäinen puurakenne suoritetaan paikallisella laskennalla kussakin solmussa. Yhden palvelun tukiaseman lisääminen palveluinstanssiin sisältää vain I-SID-mainoksen puiden lukumäärästä riippumatta. Samoin sillan poistamisesta, johon saattaa liittyä satojen tai tuhansien puiden uudelleenrakentaminen, on raportoitu vain muutamalla linkin tilapäivityksellä.
Kaupalliset tarjoukset tarjoavat todennäköisesti SPB:n usean kotelon viivettä varten. Tässä ympäristössä moniasentoiset kytkinkehykset näkyvät, koska yksi kytkin SPB:hen ohjaa tasoa ja useat kehysparien väliset yhteydet näkyvät yhdistettyinä yhteyksinä. Tässä yhteydessä ohjaustaso ei näe yksittäistä yhteyttä tai solmuvirhettä, vaan se käsitellään paikallisesti, ja se päättyy 50 ms palautusaikaan.
802.1aq perustuu kaikkeen olemassa olevaan Ethernet OA&M :ään . Koska 802.1aq varmistaa, että sen unicast- ja multicast-paketit tietylle VLAN-verkolle noudattavat samaa eteenpäin- ja taaksepäinpolkua ja käyttävät täysin vakiomuotoisia 802-kapselointeja, kaikki 802.1ag- ja Y.1731-menetelmät toimivat muuttumattomina 802.1aq-verkossa.
Aluksi määritellään kuusitoista ECMT-polkua, mutta mahdollisia on paljon enemmän. ECMT IEEE 802.1aq -verkossa on ennustettavampi kuin IP- tai MPLS-verkossa myötä- ja paluupolun välisen symmetrian vuoksi. Valinta siitä, mitä ECMT-polkua käytetään, on operaattorin määrätty headend-päätös, kun taas se on paikallinen/hash-päätös IP/MPLS:n kanssa.
Kun IEEE 802.1aq joutuu valitsemaan kahden saman polun kustannusviittauksen välillä, se käyttää seuraavaa logiikkaa ensimmäisessä ECMT-assosiaatiossaan rikkoen algoritmin: ensinnäkin, jos toinen polku on lyhyempi kuin toinen hyppyjen suhteen, valitaan lyhyempi polku. , muuten valitaan polku, jolla on pienin siltatunniste {BridgePriority assosioituna (IS-IS SysID)}. Muut ECMT-algoritmit luodaan yksinkertaisesti käyttämällä BridgePriority ||:n tunnettuja permutaatioita SysIDs. Esimerkiksi toinen määritteli ECMT-algoritmin, käyttää polkua pienimmällä BridgeIdentifier-inversiolla, ja sen voidaan katsoa kulkevan polulla, jolla on suurin solmutunnus. SPBM:ssä jokainen esiintymän permutaatio on erilainen B-VID. Monitiepermutaatioiden yläraja on rajoitettu 802.1aq-operaatioon delegoitujen B-VID:ien määrällä enintään 4094:ään, vaikka hyödyllisten polkupermutaatioiden määrä vaatisi murto-osan käytettävissä olevasta B-VID-tilasta. Neljätoista muuta ECMT-algoritmia määritellään käyttämällä erilaisia BridgeIdentifiers-bittimaskeja. Koska BridgeIdentfier sisältää prioriteettikentän, on mahdollista säätää ECMT:n toimintaa muuttamalla BridgePriority ylös- tai alaspäin.
Palvelu on määritetty tälle ECMT B-VID:lle verkon reunalla konfiguroinnin mukaan. Tämän seurauksena kyseiseen palveluun liittyvät ei-osallistujat paketit kapseloidaan haluttuun ECMT:hen liittyvään VIDiin peräkkäin. Kaikki tähän palveluun liittyvä yksilähetys- ja ryhmäosoiteliikenne käyttää oikeaa ECMT B-VID:ää ja kulkee päästä päähän symmetrisesti oikealla monitie-samalla hinnalla. Pohjimmiltaan operaattori päättää, mitkä palvelut tulevat ECMT-poluille, toisin kuin muissa järjestelmissä, kuten IP/MPLS, käytettävä hajautusratkaisu. Puut voivat tukea ryhmän linkkien yhdistämistä (LAG ) "haarapuusegmentissä", jossa tapahtuu jonkinlaista tiivistystä.
Tämä symmetrinen ja tiheä ECMT-käyttäytyminen antaa IEEE 802.1aq:lle hyvin ennustettavan käyttäytymisen, ja suunnittelutyökalut voivat mallintaa tarkasti tarkkoja tietovirtoja. Käyttäytyminen on hyödyllistä myös verkoille, joissa yksi viiveen mittauspolku on tärkeä. Tämä johtuu siitä, että yksi viivepolku voidaan laskea tarkasti 1/2 edestakaisen matkan viiveeksi. Tällaisia laskelmia käyttävät ajoitusprotokollat, kuten IEEE 1588 , kellolähteiden ja langattomien tukiasemien väliseen taajuuden ja kellonajan synkronointiin.
Alla on kolme kuvaa [5,6,7], jotka esittävät 8 ja 16 ECT:n käyttäytymistä eri verkkotopologioissa. Nämä ovat yhdistelmäobjekteja verkkoemulaattorin 802.1aq-kuvakaappauksista, violetti näyttää lähteen ja kohde on keltainen, vaaleanpunainen näyttää kaikki lasketut ja käytettävissä olevat lyhyimmät polut. Mitä paksumpi viiva, sitä enemmän käytetään tämän linkin pikanäppäimiä. Animaatiot esittävät kolmea eri verkkoa, joissa on useita lähde- ja kohdepareja, jotka vaihtuvat koko ajan auttaakseen visualisoimaan, mitä tapahtuu.
ECMT-algoritmeja voidaan lähes laajentaa läpinäkymättömällä tiedolla, mikä mahdollistaa laajennukset 16 perusalgoritmia pidemmälle enemmän tai vähemmän loputtomiin. On odotettavissa, että muut standardiryhmät tai toimittajat tekevät muutoksia tällä hetkellä määriteltyihin algoritmeihin mukautuakseen eri verkkotyylien käyttäytymiseen. On odotettavissa, että lukuisat jaetut puumallit määritellään myös hyppimiseen perustuviksi ECMP-tyylisiksi hop-hash-käyttäytymisiksi. kaikki määritetyt VID:t ja algoritmit, joita kukin solmu suostuu noudattamaan.
Työskentelemme pienen esimerkin parissa, jossa keskitymme lyhimmän polun puihin yksi- ja monilähetyksissä.
Alla [kuvassa 1] esitetty verkko koostuu 8 osallistuvasta solmusta, jotka on numeroitu 0-7. Nämä ovat kytkimiä tai reitittimiä, jotka käyttävät IEEE 802.1aq -protokollaa. Jokaisella 8 osallistuvalla solmulla on useita naapurisolmuja, joiden numero on 1...5. Nämä vastaisivat todennäköisesti rajapinta-indeksejä tai mahdollisesti porttinumeroita. Koska 802.1aq ei tue rinnakkaisliitäntöjä, jokainen liitäntä vastaa vierekkäisyyttä. Portti-/liitäntäindeksit ovat paikallisia ja näytetään, koska laskentatulos tuottaa liitäntäindeksin (yksilähetyksen tapauksessa) tai joukon liitäntäindeksiä (monilähetyksen tapauksessa), jotka ovat osa edelleenlähetystietokantaa (FIB) yhdessä määränpään MAC-osoite ja rungon VID.
Kuva 1 on esimerkki solmuista, linkeistä ja käyttöliittymäindekseistä.
Yllä olevassa verkossa on neljän solmun (0..3) ja sen jälkeen neljän ulkosolmun (4,5,6 ja 7) täysin ruudukkosisäinen ydin, joista kukin on yhdistetty pariin sisempiin ydinsolmuihin .
Yleensä, kun solmut saapuvat tehtaalta, niillä on MAC-osoite, josta tulee solmun tunnus, mutta tässä esimerkissä oletetaan, että solmujen MAC-osoitteet ovat muotoa 00:00:00:00:N: 00, jossa N on isäntätunnus (0..7) kuvasta 1. Eli isäntä 2:n MAC-osoite on 00:00:00:00:02:00. Solmu 2 on yhdistetty solmuun 7 (00:00:00:00:07:00) liitännän/5 kautta.
IS-IS-protokolla toimii kaikissa näytetyissä linkeissä sellaisina kuin ne ovat osallistuvien solmujen välillä. IS-IS hello -protokollassa on useita lisäyksiä 802.1aq:iin, mukaan lukien tiedot protokollan käyttämistä runko-VID:istä. Oletamme, että operaattori on päättänyt käyttää runko-VID:iä 101 ja 102 tässä 802.1aq-esiintymässä tässä verkossa.
Solmu käyttää MAC-osoitettaan IS-IS SysId:nä ja liittyy yhteen IS-IS-kerrokseen ja vaihtaa linkin tilapaketteja (IS-IS-terminologiassa LSP:t). LSP:t sisältävät solmutiedot ja yhdistävät tiedot siten, että jokainen solmu oppii koko verkkotopologian. Koska emme määrittäneet linkkien painoja tässä esimerkissä, IS-IS-protokolla valitsee oletuslinkkimetriikan kaikille linkeille, joten kaikki reititys on vähimmäishyppymäärä.
Kun topologia on auki, seuraava vaihe on unicast-reittien hajautettu laskenta sekä ECMP:n VID:ille että unicast-välitystaulukoiden (FIB) populaatiolle.
Kuva 2 - Kaksi ECMP:tä on yhdistetty linkillä solmujen 7 ja 5 välillä.
Harkitse reittiä solmusta 7 solmuun 5: saman hintaisia polkuja on monia. 802.1aq määrittää, kuinka niistä valitaan kaksi: ensimmäistä kutsutaan Low PATH ID -poluksi. Tämä on polku, jolla on solmun vähimmäistunnus. Tässä tapauksessa Low PATH ID on 7->0->1->5 (kuten punaisella kuvassa 2). Siksi jokainen solmu tällä polulla luo edelleenlähetysmerkinnän solmun MAC-osoitteeseen viisi kertaa käyttämällä ensimmäistä ECMP VID 101:tä. Toisaalta 802.1aq määrittelee toisen ECMP-assosiaatioiden katkaisualgoritmin nimeltä High PATH ID. Tämä on polku, jolla on korkein solmutunnus, ja esimerkissä polku on 7->2->3->5 (näkyy sinisellä kuvassa 2). Siksi solmulla 7 on FIB, joka määrittää muun muassa:
Solmun 5 FIB:ssä on tarkka käänteisarvo:
Välisolmut tuottavat myös loogisia tuloksia, joten esimerkiksi solmussa 1 olisi seuraavat merkinnät:
Ja solmussa 2 on seuraavat merkinnät:
Jos meillä olisi ei-osallistuva laite solmussa 7 kytkettynä puhumaan ei-osallistuvalle laitteelle solmussa 5 (esimerkiksi laite A puhuu laitteelle C kuvassa 3), he lähettäisivät yhden näistä pikanäppäimistä MAC- MAC-koteloitu kehys. Minkä tahansa NNI-linkin MAC-otsikko näyttää ulkoisen lähdeosoitteen 00:00:00:70:00, ulkoisen kohdeosoitteen 00:00:00:50:00 ja BVID:n, 101 tai 102, riippuen. jossa joukko on valittu niille ei-osallistuville porteille/videoille. Otsikko, joka on lisätty solmuun 7 ja vastaanotettu solmusta A, ei muutu missään linkissä ennen kuin lähtevä paketti saavuttaa laitteen C solmussa 5. Kaikki osallistuvat laitteet tekisivät yksinkertaisen DA+VID-haun määrittääkseen lähtevän liitännän, ja varmistaisi myös, että saapuva liitäntä on sopiva seuraava hyppy paketin SA+VID:lle. Osallistuvien solmuosoitteita 00:00:00:00:00:00... 00:00:00:07:00 ei koskaan muisteta, vaan IS-IS välittää ne vain solmun SysId:nä.
Yksilähetys edelleenlähetys ei-osallistuvan asiakkaan (esim. A, B, C, D kuvassa 3) osoitteeseen on mahdollista, kun osallistuvan solmun ensimmäinen hyppy (esim. 7) pystyy tietämään, kumpi osallistuvan solmun viimeiseen hyppyyn (esim. 5 ) on liitetty haluttuun ei-osallistuvaan solmuun (esim. C). Koska IEEE 802.1aq ei kata näitä tietoja, tämä on otettava huomioon. Oppimismekanismi on identtinen IEEE 802.1ah :n kanssa, jossa vastaava ulkoinen unicast MAC DA, jos sitä ei tunneta, korvataan ryhmälähetys-DA:lla, ja kun vastaus vastaanotetaan, SA käskee DA:ta saavuttamaan vastaanottaneen ei-osallistuvan solmun. vastaus, esim. solmu 7 saa tietää, että C on saavutettu solmuun 5.
Kuva 3
Koska haluamme ryhmitellä joukkoja ei-osallistuvia portteja palveluihin ja estää niitä lähettämästä dataa toisilleen, IEEE 802.1aq tarjoaa mekanismin lähde-, monilähetyspalvelun kautta ja määrittelee erityisen monilähetyskohdeosoitemuodon tätä varten. Koska monilähetysosoitteen on yksilöitävä puu ja koska yksilöllisen palvelun kautta on puu lähdettä kohden, ryhmälähetysosoite sisältää kaksi komponenttia: palvelukomponentin 24 bitin alimmassa järjestyksessä ja verkon laajuisen yksilöllisen tunnisteen korkeassa järjestyksessä. 22 bitistä. Koska tämä on monilähetysosoite, monilähetysbitti asetetaan, ja koska emme käytä standardia OUI-tilaa näille johdetuille osoitteille, paikallinen L-bitti asetetaan yksiselitteistämään nämä osoitteet. Kuvassa 3 tämä on esitetty arvolla DA = [7, O], jossa 7 edustaa solmusta 7 peräisin olevia paketteja ja värillinen O edustaa E-LAN-palvelua, jonka laajuus on rajoitettu.
Ennen monilähetyksen luomista palvelulle, isännät, joiden portit ovat kyseiseen palveluun päin, on määritettävä jäseniksi. Esimerkiksi solmut 7, 4, 5 ja 6 on lueteltu tietyn palvelun, kuten palvelun 200, jäseniksi, ja niiden tulisi sitten käyttää bvid 101:tä. ISIS välittää tämän ja kaikki solmut tekevät sitten SPBM-laskelman määrittääkseen, onko he osallistuvat pääsolmuna, viimeisenä kappaleena tai tandempisteenä toisen pään ja viimeisten kappaleiden välillä palvelussa. Koska solmu 0 on tandem solmujen 7 ja 5 välillä, se luo edelleenlähetysmerkinnän paketeille tämän palvelun solmusta 7 solmuun 5. Vastaavasti, koska se on tandem solmujen 7 ja 4 välillä, se luo edelleenlähetystilan solmusta 7 paketeille. Tässä palvelussa solmuun 4 tämä johtaa todelliseen monilähetysmerkintään, jossa DA/VID:llä on nastat kahdessa liitännässä 1 ja 2. Solmu 2 puolestaan on vain yhdellä lyhimmällä polulla tässä palvelussa ja luo vain yhden välittää merkinnän solmusta 7 solmuun 6 tämän palvelun paketeille.
Kuvassa 3 näkyy vain yksi E-LAN-palvelu ja vain puu yhdestä jäsenestä, mutta erittäin suurta määrää E-LAN-palveluita, joiden jäsenyys on 2 jokaisessa verkon solmussa, voidaan tukea levittämällä. jäsenyyteen, tandemkäyttäytymisen laskemiseen, tunnettujen ryhmälähetysosoitteiden luomiseen ja FIB:ien täyttämiseen. Ainoat todelliset rajoittavat tekijät ovat FIB-taulukon koko ja yksittäisten laitteiden prosessointiteho, jotka molemmat kasvavat harppauksin joka vuosi.
802.1aq ei levitä liikennettä hop-by-hop -periaatteella. Sen sijaan 802.1aq sallii ISID:n (palvelun) määrittämisen verkon reunassa olevalle VID:lle. VID vastaa täsmälleen yhtä verkon lyhimpien reittien joukosta, eikä se koskaan poikkea annetusta reitityksestä. Jos eri solmujen välillä on noin 10 lyhintä polkua, voit määrittää eri palvelut eri poluille ja tietää, että tietyn palvelun liikenne kulkee täsmälleen annettua polkua pitkin. Tällä tavalla liikenne voidaan ohjata helposti vaaditulle lyhimmälle polulle. Jos jokin poluista ruuhkautuu, on mahdollista siirtää joitain palveluita pois näistä pikanäppäimistä määrittämällä palvelun ISID toiseen, vähemmän ruuhkautuneeseen VID-osoitteeseen verkon reunoilla.
Reitityksen deterministinen luonne tekee offline-verkon kuormituksen ennustamisesta/laskemisesta/kokeilusta paljon helpompaa, koska todelliset reitit eivät riipu pakettiotsikoiden sisällöstä paitsi VLAN ID:stä.
Kuvassa 4 on esitetty neljä erilaista samanhintaista reittiä solmujen 7 ja 5 välillä. Operaattori voi saavuttaa suhteellisen hyvän liikenteen tasapainon solmujen [0 ja 2] ja [1 ja 3] välillä osoittamalla palvelut solmuissa 7 ja 5 jollekin neljä haluttua VIDia. Kun verkossa on yli 4 ECT-polkua, on todennäköistä, että kaikkia neljää käytetään. Tasapaino voidaan saavuttaa myös solmujen 6 ja 5 välillä samalla tavalla.
Kuva 4
Jos operaattori ei halua määrittää palveluita manuaalisesti lyhimmille poluille, kytkimen tarjoajan on helpompi antaa yksinkertaisen ISID:n hajautuskoodin johonkin käytettävissä olevista VIDS:istä ilmoittaa suunnittelemattoman etenemisen asteen. Esimerkiksi ISID modulo ECt-VID:ien määrää voidaan käyttää todellisen käytettävän suhteellisen VID:n valitsemiseen.
Jos ECT-polut eivät ole riittävän erilaisia, operaattorilla on mahdollisuus säätää ECT-hajautetun algoritmin syötteitä soveltamaan vetovoimaa tai vastenmielisyyttä tietystä solmusta solmun siltaprioriteetin perusteella. Voit kokeilla offline-työkaluja, kunnes halutut reitit on saavutettu, ja sitten ISID-tunnukset voidaan siirtää tuloksena oleville reiteille.
Kuvan 6 animaatio näyttää 66 verkkosolmun liikenteen järjestämiseen käytettävissä olevan valikoiman. Tässä animaatiossa on 8 ECT-polkua käytettävissä kustakin allokoidusta lähteestä määränpäähän, joten palvelut voidaan osoittaa kahdeksaan eri pooliin VIDin perusteella. Eräs tällainen ensimmäinen tehtävä kuvassa 6 voisi olla (ISID modulo 8), jota seuraa tarvittaessa hienosäätö.
Seuraavat kolme animaatiota esittävät 802.1aq:n käyttäytymistä.
Ensimmäinen (kuva 5) esittää reititystä 66 verkkosolmussa, joissa loimme 7 mukana olevaa E-LAN-verkkoa ISID 100:n avulla. Tässä esimerkissä näytämme kustakin jäsenestä luodun ECT-puun kaikkien muiden elementtien saavuttamiseksi. Selaamme jokaisen elementin läpi näyttääksemme koko joukon puita, joita luodaan tätä palvelua varten. Pysähdymme kerran näyttääksemme reitityssymmetrian kahden solmun välillä ja alleviivaamme sen punaisella viivalla. Kussakin tapauksessa puun lähde on korostettu pienellä violetilla V:llä.
Kuva 5
Toinen animaatio (kuva 6) näyttää 8 ECT-polkua samoissa 66 solmussa kuin kuva 4. Jokainen seuraava animoitu kehys käyttää samaa lähdettä (näkyy purppuraisena), mutta eri kohdetta (keltaisella). Jokaisen kehyksen kaikki lyhyimmät polut näytetään päällekkäin lähteen ja kohteen välillä. Kun kaksi lyhintä polkua ylittää saman hypyn, piirrettyjen viivojen paksuus kasvaa. 66 isännän lisäksi on myös pieni monitasoinen web-tietokeskus, jossa on sekä palvelimien lähteet ja kohteet (alareunassa) että palvelimilta reititintasolle ylhäällä. Tämä animaatio auttaa esittelemään tuotetun ECT:n valikoiman.
Kuva 6
Viimeinen animaatioista (Kuva 7) esittää alkuperäiset ECT-kohdereitit käyttäen kaikkia 16 tällä hetkellä määriteltyä standardialgoritmia.
Kuva 7
| IEEE -standardit | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nykyinen |
| ||||||
| Sarja 802 |
| ||||||
| P-sarja |
| ||||||
| Vaihdettu | |||||||
| |||||||