Плоскость управления - Control plane

В сетевая маршрутизация, то плоскость управления является частью маршрутизатор архитектура, которая связана с рисованием топология сети, или информация в таблица маршрутизации это определяет, что делать с входящими пакеты. Функции уровня управления, такие как участие в протоколы маршрутизации, запустить в архитектурном элементе управления.[1] В большинстве случаев таблица маршрутизации содержит список адресов назначения и исходящих интерфейс (ы) связаны с каждым. Логика уровня управления также может идентифицировать определенные пакеты, которые должны быть отброшены, а также предпочтительную обработку определенных пакетов, для которых качество обслуживания определяется такими механизмами, как дифференцированные услуги.

В зависимости от конкретной реализации маршрутизатора может быть отдельный база экспедиторской информации который заполняется плоскостью управления, но используется высокоскоростным самолет-отправитель искать пакеты и решать, как с ними обращаться.

В вычислениях плоскость управления является частью программного обеспечения, которое настраивает и отключает плоскость данных.[2] Напротив, плоскость данных (плоскость данных также иногда называют самолет-отправитель ) - это часть программного обеспечения, обрабатывающая запросы данных.[3]

Это различие оказалось полезным в области сетевых технологий, в которой оно возникло, поскольку оно разделяет проблемы: плоскость данных оптимизирована для скорости обработки, а также для простоты и регулярности. Плоскость управления оптимизирована для настройки, обработки политик, обработки исключительных ситуаций и в целом для облегчения и упрощения обработки плоскости данных.[4] [5]

Концептуальное отделение плоскости данных от плоскости управления производилось годами.[6] Ранний пример - Unix, где основные файловые операции открываются, закрываются для плоскости управления и читаются и записываются для плоскости данных.[7]

Создание таблицы одноадресной маршрутизации

Основная функция плоскости управления - решить, какие маршруты должны быть включены в основную таблицу маршрутизации. «Главная» относится к таблице, в которой одноадресная передача маршруты, которые активны. Многоадресная рассылка маршрутизация может потребовать дополнительной таблицы маршрутизации для многоадресных маршрутов. Несколько протоколов маршрутизации, например IS-IS, OSPF и BGP поддерживать внутренний базы данных маршрутов-кандидатов, которые продвигаются при сбое маршрута или при изменении политики маршрутизации.

Несколько различных источников информации могут предоставить информацию о маршруте к заданному месту назначения, но маршрутизатор должен выбрать «лучший» маршрут для установки в таблицу маршрутизации. В некоторых случаях может быть несколько маршрутов равного «качества», и маршрутизатор может установить их все и распределить нагрузку между ними.

Источники маршрутной информации

Существует три основных источника маршрутной информации:

  • Информация о состоянии напрямую подключенного оборудования и программно-определяемых интерфейсов
  • Статические маршруты, настроенные вручную
  • Информация из протоколов (динамической) маршрутизации

Информация о локальном интерфейсе

Маршрутизаторы пересылают трафик, который поступает на входной интерфейс и уходит на выходной интерфейс, с учетом фильтрации и других локальных правил. В то время как маршрутизаторы обычно пересылают данные с одного физического устройства (например, Ethernet, серийный ) к другому физическому интерфейсу, также можно определить несколько логических интерфейсов на физическом интерфейсе. Физический Ethernet интерфейс, например, может иметь логические интерфейсы в нескольких виртуальные локальные сети определяется IEEE 802.1Q VLAN заголовки.

Когда интерфейс имеет адрес, настроенный в подсеть, например, 192.0.2.1 в подсети 192.0.2.0/24 (т. е. маска подсети 255.255.255.0), и этот интерфейс считается «активным» маршрутизатором, таким образом, маршрутизатор имеет прямой подключенный маршрут к 192.0.2.0/24 . Если протокол маршрутизации предлагает маршрут другого маршрутизатора к той же подсети, программа установки таблицы маршрутизации обычно игнорирует динамический маршрут и предпочитает маршрут с прямым подключением.

На маршрутизаторе также могут быть программные интерфейсы, которые он рассматривает, как если бы они были подключены локально. Например, большинство реализаций имеют «нулевой» программно-определяемый интерфейс. Пакеты, имеющие этот интерфейс в качестве следующего перехода, будут отброшены, что может быть очень эффективным способом фильтрации трафика. Маршрутизаторы обычно могут маршрутизировать трафик быстрее, чем они могут его исследовать и сравнивать с фильтрами, поэтому, если критерием отбрасывания является адрес назначения пакета, «блокирование» трафика будет более эффективным, чем явные фильтры.

Другие программно определяемые интерфейсы, которые считаются напрямую подключенными, пока они активны, являются интерфейсами, связанными с протоколы туннелирования Такие как Универсальная инкапсуляция маршрутизации (GRE) или Многопротокольная коммутация меток (MPLS). Интерфейсы обратной петли - это виртуальные интерфейсы, которые считаются напрямую подключенными интерфейсами.

Статические маршруты

Правила конфигурации маршрутизатора могут содержать статические маршруты. Статический маршрут минимально имеет адрес назначения, длину префикса или маску подсети и определение, куда отправлять пакеты для маршрута. Это определение может относиться к локальному интерфейсу на маршрутизаторе или к адресу следующего перехода, который может находиться на дальнем конце подсети, к которой подключен маршрутизатор. Адрес следующего перехода также может находиться в подсети, которая напрямую подключена, и, прежде чем маршрутизатор сможет определить, можно ли использовать статический маршрут, он должен выполнить рекурсивный поиск адреса следующего перехода в локальной таблице маршрутизации. Если адрес следующего перехода достижим, статический маршрут можно использовать, но если следующий переход недоступен, маршрут игнорируется.

Статические маршруты также могут иметь факторы предпочтения, используемые для выбора наилучшего статического маршрута к тому же пункту назначения. Одно приложение называется плавающий статический маршрут, где статический маршрут менее предпочтителен, чем маршрут из любого протокола маршрутизации. Статический маршрут, который может использовать коммутируемое соединение или другую медленную среду, активируется только тогда, когда протокол (ы) динамической маршрутизации не может предоставить маршрут к месту назначения.

Статические маршруты, которые более предпочтительны, чем любой динамический, также могут быть очень полезными, особенно при использовании принципов управления трафиком, чтобы определенный трафик проходил по определенному пути с заданным качеством обслуживания.

Протоколы динамической маршрутизации

Видеть протоколы маршрутизации. Менеджер таблицы маршрутизации, в соответствии с правилами реализации и конфигурации, может выбрать конкретный маршрут или маршруты из тех, которые объявляются различными протоколами маршрутизации.

Установка одноадресных маршрутов

Различные реализации имеют разные наборы предпочтений для информации о маршрутизации, и они не стандартизированы для IP-маршрутизаторов. Будет справедливо сказать, что всегда предпочтительны подсети на напрямую подключенных активных интерфейсах. Однако помимо этого будут различия.

У разработчиков обычно есть числовое предпочтение, которое Cisco называет «административным расстоянием» для выбора маршрута. Чем ниже предпочтение, тем желательнее маршрут. Cisco IOS[8] реализация делает внешний BGP наиболее предпочтительным источником информации о динамической маршрутизации, в то время как Nortel RS[9] делает OSPF внутри зоны наиболее предпочтительным.

Общий порядок выбора маршрутов для установки:

  1. Если маршрута нет в таблице маршрутизации, установите его.
  2. Если маршрут более конкретный, чем существующий, установите его в дополнение к существующим маршрутам. «Более конкретный» означает, что у него более длинный префикс. Маршрут A / 28 с маской подсети 255.255.255.240 более конкретен, чем маршрут / 24 с маской подсети 255.255.255.0.
  3. Если маршрут имеет такую ​​же специфичность, что и маршрут, уже указанный в таблице маршрутизации, но исходит из более предпочтительного источника маршрутной информации, замените маршрут в таблице.
  4. Если маршрут имеет такую ​​же специфичность, что и маршрут в таблице маршрутизации, но исходит из источника с такими же предпочтениями,
    1. Отменить, если у маршрута метрика выше, чем у существующего маршрута.
    2. Заменить существующий маршрут, если у нового маршрута более низкая метрика
    3. Если маршруты имеют одинаковую метрику и маршрутизатор поддерживает распределение нагрузки, добавьте новый маршрут и обозначьте его как часть группы распределения нагрузки. Как правило, реализации будут поддерживать максимальное количество маршрутов, разделяющих нагрузку в один и тот же пункт назначения. Если этот максимум уже есть в таблице, новый маршрут обычно отбрасывается.

Таблица маршрутизации и база данных по перенаправлению

Видеть самолет-отправитель для более подробной информации, но каждая реализация имеет свои собственные средства обновления база экспедиторской информации с новыми маршрутами, установленными в таблице маршрутизации. Если FIB находится во взаимно однозначном соответствии с RIB, новый маршрут устанавливается в FIB после того, как он находится в RIB. Если FIB меньше, чем RIB, и FIB использует хэш-таблицу или другую структуру данных, которую нелегко обновить, существующий FIB может быть признан недействительным и заменен новым, вычисленным из обновленного RIB.

Таблицы многоадресной маршрутизации

Многоадресная маршрутизация основана на одноадресной маршрутизации. Каждая группа многоадресной рассылки, к которой может маршрутизировать локальный маршрутизатор, имеет запись в таблице многоадресной маршрутизации со следующим переходом для группы, а не для определенного пункта назначения, как при одноадресной маршрутизации.

Могут быть статические маршруты многоадресной рассылки, а также изучение динамических маршрутов многоадресной рассылки из протокола, такого как Независимая от протокола многоадресная передача (ПИМ).

Рекомендации

  1. ^ Структура разделения элементов управления и пересылки (ForCES), RFC 3746, Сетевая рабочая группа, апрель 2004 г.
  2. ^ До, Чыонг-Сюань; Ким, Ёнхан (2017-06-01). «Архитектура разделения плоскости управления и данных для поддержки многоадресных слушателей через распределенное управление мобильностью». ИКТ Экспресс. Специальный выпуск «Патенты, стандартизация и открытые проблемы в практике ИКТ». 3 (2): 90–95. Дои:10.1016 / j.icte.2017.06.001. ISSN  2405-9595.
  3. ^ Конран, Мэтт (25 февраля 2019 г.). «Именованная сеть передачи данных: плоскость пересылки с отслеживанием состояния для доставки дейтаграмм». Сетевой мир. Получено 2019-10-14.
  4. ^ Ся, Вэньфэн; Вэнь, Йогган; Хэн Фо, Чуан; Ниято, Дусит; Се, Хайён (2015). «Обзор программно-определяемых сетей» (PDF). Институт инженеров по электротехнике и электронике. 17 (1): 27–46.
  5. ^ Ахмад, Иджаз; Намаль, Сунет; Илианттила, Мика; Гуртов, Андрей (2015). «Безопасность в программно-определяемых сетях: обзор» (PDF). Институт инженеров по электротехнике и электронике. 17 (4): 2317–2342.
  6. ^ До, Чыонг-Сюань; Ким, Ёнхан (2017-06-01). «Архитектура разделения плоскости управления и данных для поддержки многоадресных слушателей через распределенное управление мобильностью». ИКТ Экспресс. Специальный выпуск «Патенты, стандартизация и открытые проблемы в практике ИКТ». 3 (2): 90–95. Дои:10.1016 / j.icte.2017.06.001. ISSN  2405-9595.
  7. ^ Бах, Морис Дж. (1986). Дизайн операционной системы Unix. Прентис-Холл.
  8. ^ Настройка функций, не зависящих от протокола IP-маршрутизации, Cisco Systems, июль 2006 г.
  9. ^ Коммутатор Nortel Ethernet Routing Switch 8600 Настройка операций IP-маршрутизации, Nortel Networks, январь 2007 г.

Смотрите также