Масштабируемость в глобальных сетях

Решение проблемы масштабируемости в глобальных сетях основано на техноло­гиях, комбинирующих коммутацию и маршрутизацию. В этих сетях вычисление маршрута отделено от передачи пакетов, а принятие решения о маршрутизации выполняется только один раз — в точке входа в сеть. При дальнейшей передаче кадров используется технология коммутации.

Попытки обойтись без накладных расходов, связанных с маршрутизацией, и решить проблему масштабируемости в глобальных сетях привели к возникно­вению идеи коммутации меток, которая использует принципы, напоминающие подходы к коммутации в сетях ATM. Если двум устройствам требуется обме­няться информацией, то вначале они должны построить через сеть некий свя­зующий их виртуальный путь. Каждому звену — участку сети между двумя транзитными узлами — такого виртуального пути присваивается уникальная метка. Аналогия с коммутацией ячеек в технологии ATM очевидна. Метка в этой схеме играет роль идентификаторов VPI/VCI.

После назначения метки записываются в определенное поле передаваемо­го по сети пакета. Коммутатор получает пакет и, используя специальную таб­лицу коммутации меток, определяет порт, на который его необходимо передать. Такой способ передачи информации является значительно более быстрым по сравнению с маршрутизацией, так как не тратится время на сег­ментацию и сборку поступающих пакетов, а решение о передаче на опреде­ленный порт принимается по результатам анализа достаточно короткой метки, а не поиска сетевого адреса.

Технология Tag Switching фирмы Cisco

Провайдерам услуг Internet требуется все большая и большая пропускная спо­собность, что продиктовано не только стремительным ростом числа пользова­телей сети Internet, но и активным внедрением мультимедийных приложений. Чтобы удовлетворить это требование, приходится увеличивать производитель­ность центральных маршрутизаторов при обработке обычного и группового тра­фика.

Фирма Cisco предлагает эффективное решение данной проблемы. Используя гибкость и богатые функциональные возможности коммутации третьего уровня, это решение позволяет реализовать простую технологию передачи данных на основе фирменного алгоритма обмена меток (label swapping). Новая технология направлена на расширение возможностей центральных маршрутизаторов рас­пределенной сети.

Каждый маршрутизатор с поддержкой технологии тег-коммутации (Tag Switching Router, TSR) первоначально формирует внутренний образ сетевой то­пологии, используя стандартные протоколы маршрутизации (OSPF, BGP или EIGRP). После заполнения таблиц маршрутизации каждый TSR локально генерирует для каждого маршрута так называемую метку. Метка — это короткая фиксированной длины строка. Небольшой размер строки позволяет ускорить и упростить поиск в таблице маршрутизации. Каждая метка может соответство­вать одному маршруту или их совокупности. Эти локально генерируемые метки распространяются между соседними TSR с помощью фирменного протокола Tag Distribution Protocol (TDP). Как только пакет поступает на граничный TSR, ему присваивается своя метка, и затем он передается следующему TSR на данном маршруте (рис. 16.46). Метка имеет смысл только в области действия маршру­тизаторов с технологией Cisco Tag Switching. При выходе пакета из этой облас­ти метка изымается.

Маршрутизаторы, расположенные внутри области действия Tag Switching, принимают решения о маршрутизации основного трафика в зависимости от метки. После получения пакета маршрутизатор корректирует метку и отправля­ет пакет следующему TSR. Если полученный пакет содержит метку, о которой нет информации, или метка соответствует нескольким маршрутам, то данный TSR будет выполнять маршрутизацию традиционным способом. Иными слова­ми, для работы каждого TSR требуется, чтобы метки были корректными в пре­делах области связанных между собой TSR.

Метка может размещаться: после заголовка кадра второго (канального) уров­ня, но перед заголовком пакета третьего (сетевого) уровня; в поле Flow Label заголовка пакета IPv6 или в поле VCI ячейки ATM. Это позволяет внедрить Cisco Tag Switching практически в любую среду передачи данных.

Алгоритм обмена меток реализуется следующим образом. После поступления пакета с меткой на очередной TSR, он считывает ее и использует как индекс для поиска в своей базе данных меток (Tag Information Database, TIB). Каждой входной метке в TIB соответствует определенная информация, которая и ис­пользуется для маршрутизации всех пакетов с этими метками. На рис. 16.47 показан пример работы алгоритма обмена меток. При получении маршрутизато­ром TSR пакета с меткой 100 он, найдя соответствующую запись в TIB, присва­ивает пакету метку 500 и передает на соответствующий интерфейс (порт 2).

Процедура поиска информации, необходимой для принятия решения о мар­шрутизации, в базе TIB эффективнее, чем в случае традиционного алгоритма поиска в обычной таблице маршрутизации. Кроме того, данная процедура может быть реализована на аппаратном уровне с использованием технологии ASIC. Технология обработки меток не зависит от их назначения, то есть метка может соответствовать одному маршруту или совокупности маршрутов (в случае обыч­ного трафика), маршруту группового трафика или идентификатору потока дан­ных.

Маршрутизация протокола IP в сети Internet построена по иерархической схеме. Вся сеть Internet рассматривается как совокупность доменов маршрути­зации, называемых автономными системами. Маршрутизация внутри автономной системы выполняется с помощью протоколов маршрутизации, принадлежащих к классу внутренних протоколов маршрутизации (Interior Gateway Protocol, IGP), а между автономными системами — с помощью протоколов, принадлежащих к классу граничной маршрутизации (Border Gateway Protocol, BGP). Однако все маршрутизаторы внутри автономных систем, передающие транзитный трафик, должны учитывать информацию, полученную не только от протоколов класса IGP, но и от протоколов класса BGP.

Решение Cisco Tag Switching позволяет резко уменьшить количество требу­ющейся информации о маршрутизации, так как только граничным TSR необхо­дима вся информация от протоколов маршрутизации класса BGP. С этой целью метод Cisco Tag Switching предусматривает возможность включения в пакет не одной метки, а набора (стека) меток.

Дата добавления: 2015-07-13