HVLAN - HVLAN
 | Эта статья не цитировать любой источники. (Июль 2013) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Иерархическая VLAN (HVLAN) предлагается Ethernet стандарт, расширяющий возможности использования корпоративного Ethernet VLAN (802.1Q) в операторские сети. В последние годы появился ряд разработок, которые помогут внедрить Ethernet, гибкую и экономичную технологию пакетной передачи данных в операторские сети. Эти разработки включают Q-in-Q (802.1ad), PBB (802.1ah ), PBT (Магистральный транспорт провайдера ) и PBB-TE (Проектирование трафика магистрального моста провайдера ), которые привносят набор функций в традиционный Ethernet, чтобы сделать его «операторским», добавляя к нему высокую доступность, OA&M, и больше.
Пытаясь сохранить основные функции, которые сделали Ethernet привлекательным в первую очередь, эти технологии не устраняют другие недостатки, которые могут ограничить их использование в долгосрочной перспективе. Это особенно верно, если учесть ожидаемый значительный рост многоточечных сетевых приложений - IPTV, частных локальных сетей, игр и других. Доставка таких услуг лучше поддерживается PBB и связанными протоколами, чем альтернативы, такие как MPLS, но может столкнуться с проблемами масштабируемости, если услуги будут развиваться в соответствии с прогнозом.
HVLAN представляет концепцию иерархических схем адресации в теге VLAN, чтобы обеспечить как корпоративным, так и транспортным сетям необходимые характеристики в долгосрочной перспективе.
Эволюция стандартов Ethernet операторского класса
Ethernet
Ethernet - это без подключения технологии. У него нет механизма маршрутизации, а его схема адресации основана на 48-битном MAC-адреса. Однако его плоская схема адреса приводит к потенциальному взрыву пересылки записей в базе данных и неконтролируемому потоку широковещательных сообщений по всей сети. Чтобы преодолеть проблемы масштабируемости Ethernet, была введена схема разделения, названная VLAN.
VLAN (802.1Q)
Виртуальная локальная сеть, широко известный как VLAN, представляет собой метод создания независимых логических сетей Ethernet внутри физической сети. В такой сети могут сосуществовать несколько VLAN. Это помогает уменьшить широковещательный домен и помогает в администрировании сети, разделяя логические сегменты LAN (например, отделы компании), которые не должны обмениваться данными с использованием LAN (они все еще могут обмениваться данными посредством маршрутизации).
VLAN настраиваются программно, а не аппаратно, что делает их чрезвычайно гибкими. Кадры, имеющие тег VLAN, несут явную идентификацию VLAN, к которой они принадлежат. Значение идентификатора VLAN (VID) в заголовке тега обозначает конкретную VLAN, к которой принадлежит кадр. Основная проблема VLAN - это ограниченное пространство VID (4096). Хотя этого места может хватить для корпоративных приложений, оно слишком мало для операторских сетей, которые должны поддерживать множество клиентов и услуг.
Q-in-Q (802.1ad)
Было предложено несколько решений для увеличения масштабируемости VLAN. Первое предложение, называемое Q-in-Q, также известное как Provider Bridge, VLAN stacking или tag stacking, позволяет поставщикам услуг вставить дополнительный тег VLAN (называемый VLAN провайдера) в кадре Ethernet для идентификации услуги, в результате чего получается уникальная 24-битная метка. Хотя это решение теоретически позволяет идентифицировать до 16 миллионов услуг (4094 * 4094), в действительности одна VLAN провайдера предназначена для одного клиента, и поэтому количество поддерживаемых клиентов по-прежнему ограничено 4094.
Q-in-Q также создает проблему масштабируемости в ядре сети оператора связи, когда каждый базовый коммутатор должен изучать и поддерживать записи пересылки для каждого MAC-адреса клиента.
Mac-в-Mac (802.1ah)
PBB, PBT и PBB-TE используют альтернативное предлагаемое решение, известное как MAC-in-MAC, описанное в предлагаемом стандарте IEEE 802.1ah Provider Backbone Bridges, который инкапсулирует кадры Ethernet с заголовком MAC поставщика услуг. Технология MAC-in-MAC преодолевает присущие сетям VLAN и Q-in-Q ограничения масштабируемости, которые делают их непрактичными для использования в более крупных сетях, обеспечивая до 4000 раз больше экземпляров услуг, чем поддерживается традиционными VLAN и Q-in-Q сети.
В коммутаторах PBB и PBT на границе операторской сети инкапсулировать клиентский трафик во фрейм 802.1ah. Ядро сети оператора связи отвечает только за транспортировку кадров от граничного устройства к другому, облегчая проблему Q-in-Q масштабируемости таблицы пересылки. Та же функция - назначение MAC-адреса каждому пограничному устройству, а не службе - создает проблему масштабируемости для многоточечных служб. Для многоточечных сервисов требуется полное сетевое соединение между граничными устройствами, что является очень неэффективным методом, поскольку все кадры дублируются в корневых узлах, а не в оптимальной точке, как при подключении к VLAN. Более того, необходимость в создании записей переадресации для каждого одноадресного соединения в рамках всей сети (в отличие от одного дерева пересылки VLAN в случае соединения VLAN) быстро станет неприемлемой, поскольку в ближайшем будущем многоточечные сервисы станут преобладающими.
Кроме того, добавление заголовка MAC увеличивает размер кадра примерно на 128 бит, что является значительными накладными расходами, учитывая небольшой размер (64 байта) пакетов приложений реального времени (например, голосовых и видео).
Соответственно, существует давно назревшая потребность в повышении эффективности пересылки сетей VLAN и в то же время решении описанных ранее проблем масштабируемости адресного пространства. Увеличение размера тега VLAN означало бы более крупную таблицу пересылки, более длинные записи в таблице пересылки и модификацию текущих микросхем Ethernet для массового рынка, требования, которые не являются жизненно важными для корпоративного мира.
HVLAN представляет иерархия в теге VLAN, чем-то похожим на бесклассовые подсети в Интернет-протоколе с Бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR). Следовательно, при пересылке на каждом узле используется подход «наилучшего соответствия», который существенно сокращает количество записей пересылки в базовых коммутаторах. Кроме того, HVLAN во многих случаях устраняет необходимость в инкапсуляции, снижая общие транспортные издержки. Предлагаемый формат кадра HVLAN следующий:
Полное описание заголовка HVLAN можно найти в [1], наиболее важным полем является HVID. При прохождении через сеть Ethernet оператора связи кадры HVLAN могут пересылаться с использованием только HVID, только MAC-адреса или их комбинации. В кадре HVLAN есть явный бит, который не позволяет базовым коммутаторам оператора запоминать MAC-адрес кадров HVLAN, когда в этом нет необходимости. Чтобы понять работу HVLAN, рассмотрите сценарий (см. Диаграмму), который иллюстрирует предоставление 3-х двухточечных услуг (синий, зеленый и красный) по сети HVLAN. На диаграмме показаны все записи таблицы пересылки, необходимые для передачи 3 услуг. Отображаются только записи пересылки для одного направления (слева направо), аналогичные записи реализуют другое направление.
Точка-точка Сервисы предоставляются с использованием уникального HVID для каждой службы. Грамотное планирование HVID позволяет суммировать (как показано на крайнем левом устройстве) и сокращает количество пересылаемых записей до строгого минимума; теперь сеть масштабируется для поддержки миллионов двухточечных сервисов с минимальными накладными расходами пакетов (можно отметить, что инкапсуляция не использовалась, кадры пересылались только с использованием HVID).
Еще один пример (см. Диаграмму) показывает работу HVLAN в случае услуги точка-многоточка (например, IPTV). На диаграмме показаны все записи таблицы пересылки, необходимые для транспортировки 2 многоточечных услуг (красный и синий) от сервера (слева) к 3 клиентам (справа).
Как и в случае с двухточечными услугами, точка-многоточка услуги предоставляются с использованием уникального HVID для каждой услуги. Инкапсуляция не требуется, и кадры можно пересылать только с использованием HVID. Обобщение HVID уменьшает размер таблиц пересылки и обеспечивает масштабируемость. Могут быть предоставлены миллионы услуг многоточечной связи. многоточечный-многоточечный обрабатывается HVLAN с использованием инкапсуляции и MAC-адресов провайдера. Полное описание многоточечной связи HVLAN приведено в [1].
Вывод
Иерархическая VLAN - это предлагаемое расширение VLAN, которое, подобно PBB и PBT, превращает экономичный Ethernet в гибкую транспортную технологию операторского уровня. В отличие от других технологий, HVLAN использует зрелую функциональность VLAN для поддержки всех схем подключения: точка-точка, точка-многоточка и многоточечная многоточечная связь. Для этого используется метод иерархического распределения VLAN. Этот метод позволяет резюмировать для уменьшения количества записей в таблице пересылки в коммутаторах сети оператора.
HVLAN совместим со стандартами, относящимися к VLAN. В настоящее время он обсуждается ITU-T и IEEE с целью стандартизации.
Ссылки и ссылки
[1] Официальный документ HVLAN скоро появится