Link összesítése

A link összesítés a számítógépes hálózatokban használt technika , amely lehetővé teszi több hálózati port csoportosítását és felhasználását, mintha azok lennének. A cél az áteresztőképesség növelése az egyetlen kapcsolat határain túl, és esetleg a többi port átvétele, ha egy kapcsolat leáll (redundancia).

A kontextustól függően megtalálhatjuk a link összesítés fogalmát más nevek alatt: LAG ( Link Aggregation ), Shortest Path Bridging , Ethernet trunk, EtherChannel, NIC teaming , port channel, port teaming, port trunking, link bundling, multi-link csatorna (MLT), NIC kötés, hálózati kötés, kötés, hálózati hibatűrés (NFT) ...

A link összesítést leggyakrabban az Ethernet kapcsolók portjai vagy Linux , Unix vagy Windows számítógépek Ethernet kártyái között valósítják meg . Az összesítés azonban általános koncepció, amely az OSI modell három alsó rétegének mindegyikében megvalósítható . Például a PLC kapcsolatok összesíthetők az elektromos hálózaton (például IEEE 1901 (en) ). Egy vezeték nélküli hálózat (pl IEEE 802.11 ), egy eszközt lehet kombinálni több frekvenciatartományokat egyetlen, amely lesz szélesebb. A 2. rétegben az Ethernet kapcsolatok összesítése mellett lehetőség van például a nagy távolságú PPP kapcsolatok összesítésére a multilink PPP-vel . A hálózati rétegben (3. réteg) küldhetünk IP-csomagokat úgy, hogy azokat külön útvonalon egymás után küldjük, akár a turnstile módszerrel , akár az IP csomagban található különböző mezők hash értéke szerint.  

Az összesített interfészek ugyanazt a logikai címet használhatják (például MAC vagy IP ); éppen ellenkezőleg, meg lehet tartani a saját címét minden felülethez.

Ethernet

A legtöbb megvalósítás manapság megfelel az IEEE 802.3-2005 Ethernet szabvány 43. szakaszának , gyakrabban IEEE 802.3ad néven (a munkacsoport neve). Azóta a link-összesítési specifikációnak van egy független szabványa: IEEE 802.1AX . Az EtherChannel a Cisco saját verziója, amely nagyon közel áll a 802.3ad-hoz.

Általános leírása

A linkek összesítése az Ethernet hálózatok két kérdésével foglalkozik:

A sávszélesség alakulása

A sávszélességre vonatkozó követelmények nem változnak lineárisan. Történelmileg az Ethernet számára elérhető szabványos sebesség 10-szeresére nőtt minden generációnként (10  Mbit / s , 100  Mb / s , 1  Gb / s , 10  Gb / s ). Ha közel vagyunk a küszöbhöz, akkor a megoldás az új generációra való áttérés volt, leggyakrabban magas többletköltségekkel.

Az alternatív megoldás, amelyet a legtöbb hálózati gyártó az 1990-es évek elején vezetett be, két, három vagy négy fizikai Ethernet kapcsolat egyetlen logikai kapcsolattá történő egyesítéséből áll a „  Channel Bonding  ” útján. E megoldások többsége kézi konfigurálást igényel.

A rendelkezésre állás erősítése

Két eszköz összeköttetés útján történő összekapcsolása három meghibásodási ponttal jár  : a két port és maga a kapcsolat, függetlenül attól, hogy a számítógéptől egy kapcsolóhoz kapcsolódik, vagy egy kapcsoló csatlakoztatásakor.

Több fizikai kapcsolat is létrehozható, azonban sok magasabb szintű protokollt nem úgy terveztek, hogy meghibásodás esetén teljesen átláthatóan váltson.

Adatok elosztása a különböző linkeken

A TCP / IP- ben a rendezetlen csomagok érkezése minden bizonnyal támogatott, de a teljesítmény akkor nagyon gyenge, mert ezt gyakran csomagok elvesztéseként értelmezik, és újraküldésekhez és az átvitel lassulásához vezet (a TCP- ben a szállítás általában adatátvitel). Ezenkívül az Ethernet nem állítja át a keretek újrarendezését. Ezen okok miatt az Ethernet helyi akciócsoportok a legtöbb esetben nem biztosítják a csomagok véletlenszerű elküldését a fizikai linkeken, vagy egyszerűen csak egymás után használják őket, mert nincs garancia arra, hogy a link nem valamivel gyorsabb vagy lassabb mint a szomszédja, fizikai hosszától függően.

A HACS Ethernet szinte mindig megvalósításra kerül, így a fejlécüket ( fejléceket ) átnézve csomagokat kell terjeszteni , legalább a 2. rétegét (adatkapcsolat) (a legegyszerűbb felszereléshez), de ha lehetséges, egyszerre a 2. (adatkapcsolat) / 3 ( Network) / 4 (Transport) , vagy felcímkézi az MPLS-t és a VLAN- t is, hogy néhány elemet figyelembe vegyen; ez a szokásos eset a modern routereknél. Ily módon a munkamenet TCP- adatai, mindig ugyanazokkal az elemekkel, amelyeket az egyes irányok fejlécében láthatunk ( MAC-címek , IP-címek , portok ), az összes csomagját ugyanazon fizikai kapcsolaton keresztül látják. Ez megakadályozza a csomagok újrarendezését (és így elkerüli a katasztrofális teljesítményt), de nem teszi lehetővé, hogy egyetlen munkamenet meghaladja az egyetlen fizikai kapcsolat sebességét. Megfelelően sok különböző foglalkozással lehet kihasználni a HACS teljes sebességét ebben az összefüggésben.

A megvalósítások általában használja a fogalom a hash számított címeket (és portok adott esetben) jelen van a fejlécek a csomagokat, egy hash , amelynek értékei vannak társítva egy táblázatban a különböző fizikai kapcsolatokat a LAG. A megvalósítások többé-kevésbé hatékonyak lehetnek, és esetleg további elemeket és eljárásokat nyújthatnak az elosztótábla frissítésére és módosítására rossz eredmények esetén (ha a link tele van, például más, enyhén terhelt linkek jelenlétében).

A link-aggregátumok automatikus kezelése

A link-összesítések terén egy automatikus konfigurációs protokoll lehetővé teszi több eszköz számára a link-aggregátumok dinamikus, koherens kezelését. A főbb jellemzők a következők:

  • a csatlakoztatott eszközök detektálása ugyanazzal az automatikus konfigurációs protokollal;
  • redundáns és azonos konfigurációjú fizikai kapcsolatok (sebesség, duplex stb.) felfedezése a két eszköz között;
  • ezen linkek logikai csoportosítása logikai linkekké;
  • a holt linkek automatikus észlelése és a linkcsoportok frissítése.

A különféle létező protokollok működési elve hasonló. Egy berendezés:

  1. küldje el a szükséges információkat tartalmazó csomagokat az összes porton;
  2. ezeken a portokon azonos típusú csomagokat fogad a csatlakoztatott berendezésektől;
  3. felesleges kapcsolatokat észlel a kiindulási pont és a másik eszköz között (a protokollt használó második eszköz ugyanezt fogja tenni);
  4. hozzon létre egy koherens összesítést a többi berendezéssel, figyelembe véve az előző lépésben észlelt kapcsolatokat.

Amint a protokoll stabil állapotba konvergál, az eszközök továbbra is rendszeresen küldik az automatikus konfigurációs csomagjaikat, hogy a porton lévő csomag vétele hiányában "holt" linket tudjanak észlelni. Ekkor frissíteni fogják az érintett összesítést, hogy már ne használják a holt kapcsolatot.

Az automatikus összesített konfiguráció fő előnye a kézi konfigurációval szemben a holt linkek észlelése. A kézi konfigurálás révén bizonyos esetekben a csatlakozási felület, a holt kapcsolat nem megy le „egy másik passzív eszköz jelenléte miatt a két kapcsoló között. Csak az „életben tartás” típusú csomagok használata képes felismerni a kapcsolat meghibásodását. Ezen észlelés nélkül az összesítő protokoll szerint a kapcsolat továbbra is működőképes lenne, és a kapcsoló tovább továbbítana adatokat ezen a linken (ami elveszne).

A LACP egy olyan protokoll, amelyet az IEEE 802.3ad szabványában szabványosított, és amelyet különböző gyártók valósítanak meg. Mechanizmust biztosít több fizikai port logikai kommunikációs csatornává csoportosítására.

A működési elv abban áll, hogy LACP csomagokat küldenek a partnerberendezéshez, közvetlenül csatlakoztatva és konfigurálva az LACP használatához. A LACP mechanizmus lehetővé teszi annak azonosítását, hogy az elülső berendezés támogatja-e az LACP-t, és hasonló módon csoportosítja a konfigurált portokat (sebesség, duplex mód, VLAN, vlan trunk stb.)

A LACP használatára konfigurált berendezések két módban működhetnek:

  • passzív  : az eszköz nem kezdeményezi a LACP-tárgyalást. Csak a „partner” berendezés kéréseire válaszol.
  • aktív  : a berendezés megkezdi a LACP-tárgyalásokat.

A PAgP egy Cisco saját protokoll, ezért elérhető a Cisco kapcsolókon, valamint a megfelelően licencelt eszközökön. Használata lehetővé teszi a link-aggregátumok konfigurálásának megkönnyítését és automatizálását (EtherChannel a Cisco-nál) azáltal, hogy a szükséges információkat kicseréli az Ethernet portok között, LACP módon.

A PAgP használatára konfigurált berendezések két módban működhetnek:

  • auto  : passzív tárgyalás a második eszközzel
  • kívánatos  : aktív egyeztetés a második eszközzel

Telepítési korlátozások

Egyetlen kapcsoló

A kapcsolati csoporthoz tartozó összes fizikai portnak egyetlen kapcsolón kell lennie. Ez egyetlen hibapontot hagy maga után: amikor a kapcsoló problémával találkozik, az összes hivatkozást érintheti.

A legtöbb gyártó azonban szabadalmaztatott kiterjesztéseket határozott meg ennek a korlátnak a leküzdésére: több fizikai kapcsoló kombinálható logikai kapcsolóvá. Jelenleg Az IEEE még nem döntött e funkció szabványosításáról.

Homogén linkek használata

Az IEEE szabvány megköveteli, hogy minden kapcsolat full-duplex módban és azonos sebességgel (10, 100, 1000, 10 000 Mb / s ...) legyen.

Végrehajtások

Számítástechnika

A Linux , kernel link aggregáció támogatást lehet kemény összeállítani vagy modulként. Az összesített linkeket virtuális hálózati interfészként mutatja be az operációs rendszer . A segédprogramok lehetővé teszik, hogy parancsokat indítson az interfészek csoportosítására vagy csoportosításának megszüntetésére.

A Microsoft Windows alatt a linkek összesítése általában egy adott eszközillesztő és egy dedikált segédprogram telepítését jelenti, amely lehetővé teszi a hivatkozás létrehozását, valamint annak típusának és jellemzőinek megadását. A Windows Server 2012 R2 verzió óta azonban a Server Manager közvetlenül összekapcsolja az összekapcsolást (az úgynevezett NIC-csoportosítást) anélkül, hogy harmadik féltől származó futtatható fájlt kellene telepítenie.

Telekommunikáció

A Cisco az EtherChannel technológiát kínálja , a 802.3ad szabvány valójában az EtherChannel szabványosított változata. A többi IP és Ethernet berendezés gyártója szabványosított és interoperábilis HACS-okat is kínál.

PSTN modemek

Az ideiglenes kapcsolatok összesíthetők a kapcsolt telefonhálózaton .

PPP

Több kapcsolat PPP (a szállítási technológiától függetlenül) összesíthető egy BAS-on vagy NAS-on  (in) az MLPPP (Multilink PPP) protokoll használatával.

xDSL

Számos DSL vonal csoportosítható a sávszélesség növelése érdekében. Az Egyesült Királyság, például ezt a technikát használják olyan területeken messze cserék , amelyben az egység mértéke egy sor túl alacsony ahhoz, hogy a kívánt sebessége az előfizető a saját.

Vezeték nélküli

  • Az IEEE 802.11g szabvány , a "Super G" technológia saját változata lehetővé teszi két standard 802.11g csatorna összesítését 54 Mbit / s sebességgel, hogy elérje a 108 Mbit / s csúcsteljesítményt.
  • Az IEEE 802.11n szabványban 40 MHz- ig terjedő frekvenciatartományú mód  van meghatározva. Ez az egyetlen csatorna két szomszédos 20 MHz-es sávot (2 hordozót ) használ  . A hordozó aggregáció kifejezést is használják.
  • Az IEEE 802.11ac szabvány lehetővé teszi az 5  GHz-es sávban 4 szomszédos csatorna (80 MHz ) és adott esetben akár 8 csatorna (160  MHz ) összesítését  .

Megjegyzések és hivatkozások

  1. (in) "  IEEE P802.1AX-REV ™ / D4.54 vázlat  " az IETF-en ,2014. október 15
  2. (in) Cisco EtherChannel Technology
  3. (in) Az EtherChannel terheléselosztás és redundancia megértése a katalizátor kapcsolók
  4. (in) Jie Feng, Ouyang Zhipeng, Lisong Xu Byrav Ramamurthy, "  Csomagok újrarendezése nagy sebességű hálózatokban és hatása a nagy sebességű TCP változatokra  "
  5. Kaminow, Ivan P., 1930- , Li, Tingye. és Willner, Alan E. , Optikai szálas távközlés VB: rendszerek és hálózatok , Academic Press,2008( ISBN  9780123741721 , OCLC  272382278 , online olvasás )
  6. (in) "  Juniper Networks - Hash algoritmus link aggregáció csoport (HACS) az EX sorozatú kapcsolók  " on kb.juniper.net (megajándékozzuk 1 -jén április 2018 )
  7. "  megértése használt algoritmus LAG Hash Egress Bundle és a Next-Hop ECMP Traffic - műszaki dokumentáció - Támogatás - Juniper Networks  " on www.juniper.net (megajándékozzuk 1 -jén április 2018 )
  8. (in) Ju-Yeon Jo, Yoohwan Kim, H. Jonathan Chao, Frank Merat, "  Internet forgalom terheléselosztás a Dinamikus hash Flow Volume  " ,2002. május 13
  9. Xu, Zhuo (Zhuo Frank) , IP / MPLS alapú Ethernet Layer 2 VPN szolgáltatások tervezése és megvalósítása: fejlett útmutató a VPLS és a VLL számára , Wiley,2010( ISBN  0470456566 , OCLC  554998685 , online olvasás )
  10. (in) "  Understanding EtherChannel terheléselosztás és redundancia Catalyst kapcsolók  " A Cisco (megajándékozzuk 1 -jén április 2018 )
  11. (hu-USA) „  Ismerje meg az étercsatorna terheléselosztását. - Csomagolók -  » , Csomagolók ,2014. június 7( Read Online , elérhető 1 -jén április 2018 )
  12. (in) Khasnabish, Bhumip és Krishnan Ram , "  Mechanizmusok optimalizálása Link Aggregation Group (HACS) és az Egyenlő-Cost többutas (ECMP) komponens link kihasználtsága Networks  " on tools.ietf.org (megajándékozzuk 1 -jén április 2018 )
  13. "  EtherChannel PAgP és LACP mód  " a www.omnisecu.com (megajándékozzuk 1 -jén április 2018 )
  14. (in) Coradetti, Tom és Sklower, Keith , "  A PPP Multilink Protocol (MP)  " szóló tools.ietf.org (megajándékozzuk 1 -jén április 2018 )

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

Külső linkek