По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Вопрос о балансировке нагрузки на WAN-линках встает довольно часто, и, к сожалению, в отличие от некоторых других вещей, которые можно настроить на оборудовании MikroTik быстро и безболезненно - в случае настройки Load Balancing придется немного постараться. Тема относительно сложная, наличие нескольких WAN-линков и задача по настройке балансировки нагрузки включает в себя настройку нескольких шлюзов и маршрутов по умолчанию, множество правил трансляции NAT и так далее.
Настройка маршрутизатора
Итак, в наличие у нас имеется один маршрутизатор MikroTik, который подключен к двум провайдерам - Тарс Телеком и Милайн на портах ether1 и ether2 соответственно, и локальной сетью на порту ether3. Трафик из локальной сети будет NATирован из обоих WAN портов и будет сбалансирован по нагрузке. Топология ниже:
Настраиваем локальные IP-адреса:
/ip address
add address=1.1.1.199/24 interface=ether1 comment="Tars"
add address=2.2.2.199/24 interface=ether2 comment="Meeline"
add address=192.168.1.1/24 interface=ether3 comment="LAN Gateway"
Настраиваем шлюзы по умолчанию:
/ip route
add dst-address=0.0.0.0/0 check-gateway=ping gateway=1.1.1.1,2.2.2.1
Настраиваем NAT на WAN портах для исходящего направления:
/ip firewall nat
add action=masquerade chain=srcnat comment="Tars" out-interface=ether1
add action=masquerade chain=srcnat comment="Meeline" out-interface=ether2
Если на данном этапе перестать настраивать роутер, то это будет являть собой пример настройки отказоустойчивости. Если один из линков “отвалится”, то вместо него будет использоваться второй. Однако, никакой балансировки нагрузки здесь нет и в помине, и, с экономической точки зрения, это является плохой идеей - вряд ли найдется компания, которая захочет платить абонентскую плату за второй канал и использовать его только в случае аварии.
Исходящая и входящая Mangle маркировка
Одной из типичных проблем при использовании более одного WAN-соединения является то, что пакеты принятые на одном WAN интерфейсе, могут тут же быть отправлены через другой WAN-интерфейс, что может, к примеру, сломать VPN-based сеть. Нам нужно чтобы пакеты “принадлежащие” одному и тому же соединению принимались и отправлялись через один и тот же WAN порт. В случае аварии у одного из провайдеров, все подключения на порту “умрут” и затем будут переподключены на другом WAN порту. Для этого необходимо промаркировать соединения:
/ip firewall mangle
add action=mark-connection chain=input comment="Tars Input" in-interface=ether1 new-connection-mark="Tars Input"
add action=mark-connection chain=input comment="Meeline Input" in-interface=ether2 new-connection-mark="Meeline Input"
Это поможет маршрутизатору отслеживать порт для каждого входящего подключения.
Теперь мы будем использовать отметку подключения для входящих пакетов для вызова отметки маршрутизации. Это отметка маршрутизации будет использована позднее на маршруте, который будет сообщать подключению через какой WAN-порт необходимо слать пакеты наружу.
add action=mark-routing chain=output comment="Tars Output" connection-mark="Tars Input" new-routing-mark="Out Tars"
add action=mark-routing chain=output comment="Meeline Output" connection-mark="Meeline Input" new-routing-mark="Meeline Telecom"
Помеченные подключения затем получают метку маршрута, так что роутер сможет маршрутизировать пакеты так, как нам необходимо. В следующем шаге мы настроим роутер таким образом, чтобы помеченные пакеты отправлялись наружу из корректного WAN-подключения.
Маркировка LAN маршрута
Понадобится также настроить несколько Mangle правил - они необходимы, чтобы сообщить роутеру о необходимости балансировки пакетов, которые отправляются из локальной сети. Сам механизм балансировки в этой статье не описывается, можно только сказать что происходить много операций хеширования - если же интересно копнуть глубже, то вы можете обратиться к официальной документации MikroTik. В соответствии с этими правилами маршрутизатор будет балансировать трафик приходящий на порт ether3 (LAN-порт), который направлен на любой нелокальный адрес в Интернете. Мы захватываем трафик в цепочке предварительной маршрутизации для перенаправления его на необходимый нам WAN-порт в соответствии с меткой маршрутизации.
Следующие команды балансируют трафик на LAN-интерфейсе через две группы:
add action=mark-routing chain=prerouting comment="LAN load balancing 2-0"
dst-address-type=!local in-interface=ether3 new-routing-mark=
"Out Tars" passthrough=yes per-connection-classifier=
both-addresses-and-ports:2/0
add action=mark-routing chain=prerouting comment="LAN load balancing 2-1"
dst-address-type=!local in-interface=ether3 new-routing-mark=
"Out Meeline" passthrough=yes per-connection-classifier=
both-addresses-and-ports:2/1
Настройка меток маршрутизации выше была выполнена точно такие же как и в предыдущем шаге и соответствуют тем маршрутам, которые будут созданы в следующем шаге.
Особые маршруты по умолчанию.
В данный момент у нас должны быть помечены соединения поступающие на WAN-порты и эти метки были использованы для создания меток маршрутизации. Балансировка нагрузки в LAN, описанная в предыдущем шаге, также создает метки маршрутизации в соответствии со следующим шагом, в котором будут созданы маршруты по умолчанию, которые будут захватывать трафик с данными метками маршрутизации.
/ip route
add distance=1 gateway=1.1.1.1 routing-mark="Out Tars"
add distance=1 gateway=2.2.2.1 routing-mark="Out Meeline"
Данные маршруты используются только при наличии необходимой метки маршрутизации. Непомеченные пакеты используют обычный маршрут по умолчанию.
Маршруты, относящиеся к Тарс Телеком получают метку подключения, которая вызывает метку маршрутизации. Эта метка маршрутизации совпадает с меткой в маршруте выше и обратный пакет выходит из того же интерфейса, на котором был получен изначальный пакет.
Заключение
Итого, какие шаги по настройке роутера были выполнены:
Маркировка новых подключений в WAN
Соединения с этой маркировкой получают метку маршрутизации
Исходящий из локальной сети трафик балансируется с теми же метками маршрутизации
Метки маршрутизации соответствуют маршрутам по умолчанию и отправляются из соответствующего интерфейса
Если количество WAN-линков более 2 - необходимо проделать такие же действия для остальных подключений.
Итого, теперь у вас настроена балансировка трафика для двух WAN-соединений.
В этой первой части статьи мы сначала рассмотрим некоторые методы обслуживания сетей. Существуют различные модели, которые помогут вам поддерживать ваши сети и сделать вашу жизнь проще. Во второй части статьи мы рассмотрим некоторые теоретические модели, которые помогут вам в устранении неполадок.
Ну что давайте начнем рассматривать техническое обслуживании сети! Обслуживание сети в основном означает, что вы должны делать все необходимое для поддержания сети в рабочем состоянии, и это включает в себя ряд задач:
Устранение неполадок в сети;
Установка и настройка аппаратного и программного обеспечения;
Мониторинг и повышение производительности сети;
Планирование будущего расширения сети;
Создание сетевой документации и поддержание ее в актуальном состоянии;
Обеспечение соблюдения политики компании;
Обеспечение соблюдения правовых норм;
Обеспечение безопасности сети от всех видов угроз.
Конечно, этот список может отличаться для каждой сети, в которой вы работаете. Все эти задачи можно выполнить следующим образом:
Структурированные задачи;
Interrupt-driven задачи.
Структурированный означает, что у вас есть заранее определенный план обслуживания сети, который гарантирует, что проблемы будут решены до того, как они возникнут. Как системному администратору, это сделает жизнь намного проще. Управляемый прерыванием означает, что вы просто ждете возникновения проблемы, а затем исправляете ее так быстро, как только можете. Управляемый прерыванием подход больше похож на подход "пожарного" ...вы ждете, когда случится беда, а затем пытаетесь решить проблему так быстро, как только можете. Структурированный подход, при котором у вас есть стратегия и план обслуживания сети, сокращает время простоя и является более экономичным.
Конечно, вы никогда не сможете полностью избавиться от Interrupt-driven, потому что иногда все "просто идет не так", но с хорошим планом мы можем точно сократить количество задач, управляемых прерываниями.
Вам не нужно думать о модели обслуживания сети самостоятельно. Есть ряд хорошо известных моделей обслуживания сети, которые используются сетевыми администраторами. Лучше всего использовать одну из моделей, которая лучше всего подходит для вашей организации и подкорректировать, если это необходимо.
Вот некоторые из известных моделей обслуживания сети:
FCAPS:
Управление неисправностями.
Управление конфигурацией.
Управление аккаунтингом.
Управление производительностью.
Управление безопасностью.
Модель обслуживания сети FCAPS была создана ISO (Международной организацией стандартизации).
ITIL: библиотека ИТ-инфраструктуры - это набор практик для управления ИТ-услугами, который фокусируется на приведении ИТ-услуг в соответствие с потребностями бизнеса.
TMN: сеть управления телекоммуникациями - это еще одна модель технического обслуживания, созданная ITU-T (сектор стандартизации телекоммуникаций) и являющаяся вариацией модели FCAPS. TMN нацелена на управление телекоммуникационными сетями.
Cisco Lifecycle Services: конечно, Cisco имеет свою собственную модель обслуживания сети, которая определяет различные фазы в жизни сети Cisco:
Подготовка
Планирование
Проектирование
Внедрение
Запуск
Оптимизация
Выбор модели обслуживания сети, которую вы будете использовать, зависит от вашей сети и бизнеса. Вы также можете использовать их в качестве шаблона для создания собственной модели обслуживания сети.
Чтобы дать вам представление о том, что такое модель обслуживания сети и как она выглядит, ниже приведен пример для FCAPS:
Управление неисправностями: мы будем настраивать наши сетевые устройства (маршрутизаторы, коммутаторы, брандмауэры, серверы и т. д.) для захвата сообщений журнала и отправки их на внешний сервер. Всякий раз, когда интерфейс выходит из строя или нагрузка процессора превышает 80%, мы хотим получить сообщение о том, чтобы узнать, что происходит.
Управление конфигурацией: любые изменения, внесенные в сеть, должны регистрироваться в журнале. Чаще всего используют управление изменениями, чтобы соответствующий персонал был уведомлен о планируемых изменениях в сети. Изменения в сетевых устройствах должны быть зарегистрированы и утверждены до того, как они будут реализованы.
Управление аккаунтингом: Мы будем взимать плату с (гостевых) пользователей за использование беспроводной сети, чтобы они платили за каждые 100 МБ данных или что-то в этом роде. Он также обычно используется для взимания платы с людей за междугородние VoIP-звонки.
Управление производительностью: производительность сети будет контролироваться на всех каналах LAN и WAN, чтобы мы знали, когда что-то пойдет не так. QoS (качество обслуживания) будет настроено на соответствующих интерфейсах.
Управление безопасностью: мы создадим политику безопасности и реализуем ее с помощью брандмауэров, VPN, систем предотвращения вторжений и используем AAA (Authorization, Authentication and Accounting) для проверки учетных данных пользователей. Сетевые нарушения должны регистрироваться, и должны быть приняты соответствующие мероприятия.
Как вы видите, что FCAPS - это не просто "теоретический" метод, но он действительно описывает "что", "как" и "когда" мы будем делать.
Какую бы модель обслуживания сети вы ни решили использовать, всегда есть ряд рутинных задач обслуживания, которые должны иметь перечисленные процедуры, вот несколько примеров:
Изменения конфигурации: бизнес никогда не стоит на месте, он постоянно меняется. Иногда вам нужно внести изменения в сеть, чтобы разрешить доступ для гостевых пользователей, обычные пользователи могут перемещаться из одного офиса в другой, и для облегчения этой процедуры вам придется вносить изменения в сеть.
Замена оборудования: старое оборудование должно быть заменено более современным оборудованием, и также возможна ситуация, когда производственное оборудование выйдет из строя, и нам придется немедленно заменить его.
Резервные копии: если мы хотим восстановиться после сетевых проблем, таких как отказавшие коммутаторы или маршрутизаторы, то нам нужно убедиться, что у нас есть последние резервные копии конфигураций. Обычно вы используете запланированные резервные копии, поэтому вы будете сохранять текущую конфигурацию каждый день, неделю, месяц или в другое удобное для вас время.
Обновления программного обеспечения: мы должны поддерживать ваши сетевые устройства и операционные системы в актуальном состоянии. Обновления позволяют исправлять ошибки ПО. Также обновление проводится для того, чтобы убедиться, что у нас нет устройств, на которых работает старое программное обеспечение, имеющее уязвимости в системе безопасности.
Мониторинг: нам необходимо собирать и понимать статистику трафика и использования полосы пропускания, чтобы мы могли определить (будущие) проблемы сети, но также и планировать будущее расширение сети.
Обычно вы создаете список задач, которые должны быть выполнены для вашей сети. Этим задачам можно присвоить определенный приоритет. Если определенный коммутатор уровня доступа выходит из строя, то вы, вероятно, захотите заменить его так быстро, как только сможете, но нерабочее устройство распределения или основного уровня будет иметь гораздо более высокий приоритет, поскольку оно влияет на большее число пользователей Сети.
Другие задачи, такие как резервное копирование и обновление программного обеспечения, могут быть запланированы. Вы, вероятно, захотите установить обновления программного обеспечения вне рабочего времени, а резервное копирование можно запланировать на каждый день после полуночи. Преимущество планирования определенных задач заключается в том, что сетевые инженеры с меньше всего забудут их выполнить.
Внесение изменений в вашу сеть иногда влияет на производительность пользователей, которые полагаются на доступность сети. Некоторые изменения будут очень важны, изменения в брандмауэрах или правилах списка доступа могут повлиять на большее количество пользователей, чем вы бы хотели. Например, вы можете установить новый брандмауэр и запланировать определенный результат защиты сети. Случайно вы забыли об определенном приложении, использующем случайные номера портов, и в конечном итоге устраняете эту проблему. Между тем некоторые пользователи не получат доступ к этому приложению (и возмущаются, пока вы пытаетесь его исправить...).
Более крупные компании могут иметь более одного ИТ-отдела, и каждый отдел отвечает за различные сетевые услуги. Если вы планируете заменить определенный маршрутизатор завтра в 2 часа ночи, то вы можете предупредить парней из отдела "ИТ-отдел-2", о том, что их серверы будут недоступны. Для этого можно использовать управление изменениями. Когда вы планируете внести определенные изменения в сеть, то другие отделы будут проинформированы, и они могут возразить, если возникнет конфликт с их планированием.
Перед внедрением управления изменениями необходимо подумать о следующем:
Кто будет отвечать за авторизацию изменений в сети?
Какие задачи будут выполняться во время планового технического обслуживания windows, linux, unix?
Какие процедуры необходимо соблюдать, прежде чем вносить изменения? (например: выполнение "copy run start" перед внесением изменений в коммутатор).
Как вы будете измерять успех или неудачу сетевых изменений? (например: если вы планируете изменить несколько IP-адресов, вы запланируете время, необходимое для этого изменения. Если для перенастройки IP-адресов требуется 5 минут, а вы в конечном итоге устраняете неполадки за 2 часа, так как еще не настроили. Из-за этого вы можете "откатиться" к предыдущей конфигурации. Сколько времени вы отводите на устранение неполадок? 5 минут? 10 минут? 1 час?
Как, когда и кто добавит сетевое изменение в сетевую документацию?
Каким образом вы создадите план отката, чтобы в случае непредвиденных проблем восстановить конфигурацию к предыдущей конфигурации?
Какие обстоятельства позволят отменить политику управления изменениями?
Еще одна задача, которую мы должны сделать - это создать и обновить вашу сетевую документацию. Всякий раз, когда разрабатывается и создается новая сеть, она должна быть задокументирована. Более сложная часть состоит в том, чтобы поддерживать ее в актуальном состоянии. Существует ряд элементов, которые вы должны найти в любой сетевой документации:
Физическая топологическая схема (физическая карта сети): здесь должны быть показаны все сетевые устройства и то, как они физически связаны друг с другом.
Логическая топологическая схема (логическая карта сети): здесь необходимо отобразить логические связи между устройствами, то есть как все связано друг с другом. Показать используемые протоколы, информация о VLAN и т. д.
Подключения: полезно иметь диаграмму, которая показывает, какие интерфейсы одного сетевого устройства подключены к интерфейсу другого сетевого устройства.
Инвентаризация: вы должны провести инвентаризацию всего сетевого оборудования, списков поставщиков, номера продуктов, версии программного обеспечения, информацию о лицензии на программное обеспечение, а также каждое сетевое устройство должно иметь инвентарный номер.
IP-адреса: у вас должна быть схема, которая охватывает все IP-адреса, используемые в сети, и на каких интерфейсах они настроены.
Управление конфигурацией: перед изменением конфигурации мы должны сохранить текущую запущенную конфигурацию, чтобы ее можно было легко восстановить в предыдущую (рабочую) версию. Еще лучше хранить архив старых конфигураций для дальнейшего использования.
Проектная документация: документы, которые были созданы во время первоначального проектирования сети, должны храниться, чтобы вы всегда могли проверить, почему были приняты те или иные проектные решения.
Это хорошая идея, чтобы работать с пошаговыми рекомендациями по устранению неполадок или использовать шаблоны для определенных конфигураций, которые все сетевые администраторы согласны использовать.
Ниже показаны примеры, чтобы вы понимали, о чем идет речь:
interface FastEthernet0/1
description AccessPoint
switchport access vlan 2
switchport mode access
spanning-tree portfast
Вот пример интерфейсов доступа, подключенных к беспроводным точкам доступа. Portfast должен быть включен для связующего дерева, точки доступа должны быть в VLAN 2, а порт коммутатора должен быть изменен на "доступ" вручную.
interface FastEthernet0/2
description VOIP
interface FastEthernet0/2
description ClientComputer
switchport access vlan 6
switchport mode access
switchport port-security
switchport port-security violation shutdown
switchport port-security maximum 1
spanning-tree portfast
spanning-tree bpduguard enable
Вот шаблон для интерфейсов, которые подключаются к клиентским компьютерам. Интерфейс должен быть настроен на режиме "доступа" вручную. Безопасность портов должна быть включена, поэтому допускается только 1 MAC-адрес (компьютер). Интерфейс должен немедленно перейти в режим переадресации, поэтому мы настраиваем spanning-tree portfast, и, если мы получаем BPDU, интерфейс должен перейти в err-disabled. Работа с предопределенными шаблонами, подобными этим, уменьшит количество ошибок, потому что все согласны с одной и той же конфигурацией. Если вы дадите каждому сетевому администратору инструкции по ""защите интерфейса", вы, вероятно, получите 10 различных конфигураций
interface GigabitEthernet0/1
description TRUNK
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport mode trunk
switchport trunk nonegotiate
Вот еще один пример для магистральных соединений. Если вы скажете 2 сетевым администраторам "настроить магистраль", вы можете в конечном итоге получить один интерфейс, настроенный для инкапсуляции 802.1Q, а другой-для инкапсуляции ISL. Если один сетевой администратор отключил DTP, а другой настроил интерфейс как "dynamic desirable", то он также не будет работать. Если вы дадите задание им настроить магистраль в соответствии с шаблоном, то у нас будет одинаковая конфигурация с обеих сторон.
Виртуальные сети - это, в простейшем виде, создание логических топологий, построенных на основе физической топологии. Эти логические топологии часто называют виртуальными топологиями - отсюда и концепция виртуализации сети. Эти топологии могут состоять из одного виртуального канала в более крупной сети, называемого туннелем, или набора виртуальных каналов, которые кажутся полной сетью поверх физической сети, называемой наложением.
Этот раздел лекций начнется с обсуждения того, почему создаются и используются виртуальные топологии, проиллюстрированные двумя примерами использования. Во втором разделе этих лекций будут рассмотрены проблемы, которые должно решить любое решение виртуализации, а в третьем разделе будут рассмотрены сложности при виртуализации сети. Далее будут рассмотрены два примера технологий виртуализации: сегментная маршрутизация (segment routing-SR) и программно - определяемые глобальные сети (Software-Defined Wide Area Networks- SD-WAN).
Понимание виртуальных сетей
Виртуализация усложняет проектирование протоколов, сетей и устранение неполадок, так зачем же виртуализировать? Причины, как правило, сводятся к разделению нескольких потоков трафика в одной физической сети. Это может показаться подозрительно похожим на другую форму мультиплексирования, потому что это еще одна форма мультиплексирования. Основные различия между рассмотренными до сих пор формами мультиплексирования и виртуализацией заключаются в следующем:
Позволяет нескольким плоскостям управления работать с различными наборами информации о достижимости в рамках одной физической топологии;
Позволяет нескольким наборам достижимых пунктов назначения работать в одной физической топологии без взаимодействия друг с другом;
Рассмотренные до этого момента методы мультиплексирования были сосредоточены на том, чтобы позволить нескольким устройствам использовать одну физическую сеть (или набор проводов), позволяя каждому устройству взаимодействовать с любым другим устройством (при условии, что они знают друг о друге с точки зрения достижимости). Виртуализация направлена на разбиение одной физической сети на несколько доменов достижимости, где каждое устройство в домене достижимости может взаимодействовать с любым другим устройством в том же домене достижимости, но устройства не могут связываться между доменами достижимости (если нет какой-либо точки соединения между достижимостью домены).
На рисунке 1 показана сеть с виртуальной топологией, расположенной поверх физической топологии.
На рисунке 1 виртуальная топология была создана поверх физической сети, с виртуальным каналом [C,H], созданным для передачи трафика по сети. Чтобы создать виртуальную топологию, C и H должны иметь некоторую локальную информацию пересылки, отделяющую физическую топологию от виртуальной топологии, которая обычно проходит либо через E, либо через D. Это обычно принимает форму либо специального набора записей виртуального интерфейса в локальной таблице маршрутизации, либо таблицы виртуальной маршрутизации и пересылки (VRF), содержащей только информацию о виртуальной топологии.
Рассмотрение потока пакетов через виртуальную топологию может быть полезно для понимания этих концепций. Как бы выглядел поток пакетов, если бы C и H имели виртуальные интерфейсы? Рисунок 2 демонстрирует это.
На рисунке 2 процесс пересылки выполняется следующим образом:
A передает пакет к M.
C получает этот пакет и, исследуя свою локальную таблицу маршрутизации, находит, что кратчайший путь к месту назначения лежит через виртуальный интерфейс к H. Этот виртуальный интерфейс обычно называется туннельным интерфейсом; он выглядит с точки зрения таблицы маршрутизации, как и любой другой интерфейс маршрутизатора.
Виртуальный интерфейс, через который необходимо передать пакет, имеет инструкции перезаписи, которые включают добавление нового заголовка, заголовка туннеля или внешнего заголовка в пакет и пересылку полученного пакета. Исходный заголовок пакета теперь называется внутренним заголовком. C добавляет внешний заголовок и обрабатывает новый пакет для пересылки.
Теперь C исследует новый пункт назначения, которым является H (помните, что исходным пунктом назначения был M). H не подключен напрямую, поэтому C необходимо выяснить, как достичь H. Это называется рекурсивным поиском, поскольку C ищет путь к промежуточному месту назначения, чтобы доставить пакет к конечному месту назначения, но не к нему.
Теперь C поместит правильную информацию в пакет в заголовок link local, чтобы перенаправить трафик на E.
Когда E получает этот пакет, он удаляет внешнюю информацию о переадресации, Заголовок link local и пересылает трафик на основе первого заголовка C, помещенного в пакет, во время первоначального поиска. Этот внешний заголовок говорит E переслать пакет в H; E не видит и не включает исходный внутренний заголовок, помещенный на пакет A.
E добавит новый Заголовок link local, чтобы пакет был правильно переадресован в H, и передаст пакет по правильному интерфейсу.
Когда H получает пакет, он удаляет Заголовок link local и обнаруживает внешний заголовок. Внешний заголовок говорит, что пакет предназначен для самого H, поэтому он очистит этот заголовок и обнаружит исходный заголовок пакета или внутренний заголовок.
Теперь H посмотрит в своей локальной таблице маршрутизации и обнаружит, что M локально подключен. H поместит правильный Заголовок link local в пакет и передаст его через правильный интерфейс, чтобы пакет достиг M.
Если C и H используют VRF, а не туннельные интерфейсы, процесс в предыдущем списке изменяется на шагах 2 и 8. На шаге 2 C будет искать M как пункт назначения в VRF, связанном каналом [A, C]. Когда C обнаруживает, что трафик к M должен пересылаться через виртуальную топологию через H, он помещает внешний заголовок в пакет и снова обрабатывает пакет на основе этого внешнего заголовка через базовый VRF или, скорее, таблицу маршрутизации, представляющую физическую топологию. Когда H получает пакет, он удаляет внешний заголовок и снова обрабатывает пакет, используя VRF, к которому подключен M, для поиска информации, необходимой для пересылки трафика в его конечный пункт назначения. В этом случае интерфейс туннеля заменяется отдельной таблицей пересылки; вместо того, чтобы обрабатывать пакет через одну и ту же таблицу дважды с использованием двух разных адресатов, пакет обрабатывается через две разные таблицы пересылки.
Термин туннель имеет много различных определений; в этих статьях туннель будет использоваться для описания виртуального канала, где внешний заголовок используется для инкапсуляции внутреннего заголовка, и:
Внутренний заголовок находится на том же уровне или более низком уровне, чем внешний заголовок (например, заголовок Ethernet, переносимый внутри заголовка IPv6; обычно IPv6 переносится внутри Ethernet).
По крайней мере, некоторые сетевые устройства на пути, будь то виртуальные или физические, пересылают пакет только на основе внешнего заголовка.
Переход от виртуальных интерфейсов к VRFs концептуально отличается достаточно, чтобы породить различные описательные термины. Underlay -это физическая (или потенциально логическая!) топология, через которую туннелируется трафик. Overlay - это набор туннелей, составляющих виртуальную топологию. В большинстве случаев термины Underlay и Overlay не используются с отдельными туннелями или в случае службы, работающей через общедоступный Интернет. Сервис, который создает виртуальную топологию через общедоступный Интернет, часто называют сервисом over-the-top.
Опять же, эти термины используются в некоторой степени взаимозаменяемо и даже очень небрежно в более широком мире сетевой инженерии. На этом фоне пора перейти к вариантам использования, чтобы узнать о наборе проблем, которые необходимо решить виртуализацией.
Предоставление услуг Ethernet по IP-сети.
Хотя приложения не должны создаваться с использованием подключения Ethernet в качестве базового, многие из них это делают. Например:
Некоторые поставщики систем хранения данных и баз данных строят свои устройства с предположением, что подключение Ethernet означает короткое расстояние и короткую задержку, или они проектируют системы поверх проприетарных транспортных протоколов непосредственно поверх кадров Ethernet, а не поверх пакетов интернет-протокола (IP).
Некоторые продукты виртуализации включают в свои продукты предположения о возможности подключения, такие как надежность кеширования Ethernet для IP-адресов для шлюза по умолчанию и других доступных мест назначения.
Для таких приложений требуется то, что выглядит как соединение Ethernet между устройствами (физическими или виртуальными), на которых работают различные узлы или копии приложения. Помимо этого, некоторые сетевые операторы считают, что запуск большого плоского домена Ethernet проще, чем запуск крупномасштабного IP-домена, поэтому они предпочли бы создавать самые большие домены Ethernet, которые они могут ("коммутация, где можно, маршрутизация, где необходимо", была распространенная поговорка в те времена, когда коммутация выполнялось аппаратно, а маршрутизация выполнялась программно, поэтому коммутация пакетов выполнялась намного быстрее, чем их маршрутизация). Некоторые кампусы также построены с основной идеей - никогда не просить устройство коммутировать свой IP-адрес после подключения. Поскольку пользователи могут быть подключены к разным сегментам Ethernet в зависимости от их домена безопасности, каждый сегмент Ethernet должен быть доступен в каждой точке беспроводного доступа и часто на каждом порте Ethernet в кампусе.
Учитывая сеть, основанную на IP, которая предполагает Ethernet как один из многих транспортных средств, поверх которых будет работать IP, как вы можете обеспечить подключение Ethernet к устройствам, связанным по IP-сети? На рисунке 3 показаны задачи, которые необходимо решить.
На рисунке 3 процесс, работающий на A с IP-адресом 2001:db8:3e8:100::1, должен иметь возможность взаимодействовать со службой, работающей на B с IP-адресом 2001:db8:3e8:100::2, как если бы они находились в одном сегменте Ethernet (две службы должны видеть друг друга в обнаружении соседей и т. д.). Чтобы сделать проблему более сложной, служба на A также должна иметь возможность перемещаться в K без изменения своего локального кэша обнаружения соседей или маршрутизатора по умолчанию. Сама сеть, является маршрутизируемой сетью, работающей под управлением IPv6.
Что необходимо для выполнения требований?
Должен быть способ передачи кадров Ethernet по IP-сети, разделяющей серверы. Обычно это будет своего рода туннельная инкапсуляция, как описано в начале этого раздела. Туннелирование позволило бы принимать кадры Ethernet на C, например, инкапсулированные в какой-то внешний заголовок, чтобы их можно было транспортировать по маршрутизируемой сети. Когда пакет, содержащий кадр Ethernet, достигает D, этот внешний заголовок может быть удален, и кадр Ethernet пересылается локально. С точки зрения D, фрейм имеет локальное происхождение.
Должен быть способ узнать о пунктах назначения, доступных через туннель, и привлечь трафик в туннель. На самом деле это две отдельные, но взаимосвязанные проблемы. Привлечение трафика в туннель может включать запуск второй плоскости управления с ее собственными VRFs или добавление дополнительной информации в существующую плоскость управления об адресах Ethernet Media Access Control (MAC), доступных на каждом пограничном маршрутизаторе.
Может потребоваться перенести маркировку качества обслуживания (QoS) из внутреннего заголовка во внешний заголовок, чтобы трафик обрабатывался правильно при его пересылке.
Виртуальный частный доступ к корпоративной сети.
Почти в каждой организации есть какие-то удаленные сотрудники, либо на полную ставку, либо просто люди, которые перемещаются, и у большинства организаций есть какие-то удаленные офисы, где часть сотрудников работает вдали от главного офиса, чтобы напрямую взаимодействовать с местным организациями в некоторых отраслях, например, с покупателями или поставщиками. Все эти люди по-прежнему нуждаются в доступе к сетевым ресурсам, таким как электронная почта, системы путешествий, файлы и т. д. Эти службы, конечно, не могут быть доступны в общедоступном Интернете, поэтому необходимо предоставить какой-то другой механизм доступа. На рисунке 4 показаны типичное проблемное пространство.
В этом варианте использования есть две основные проблемы:
Как можно защитить трафик между отдельным хостом - B - и тремя хостами в небольшом офисе - C, D и E - от перехвата и чтения злоумышленником? Как можно защитить сами адреса назначения от попадания в публичную сеть? Эти проблемы связаны с некоторой защитой, которая, в свою очередь, подразумевает некоторую форму инкапсуляции пакетов.
Как можно управлять качеством работы пользователей в этих удаленных местах для поддержки передачи голоса по IP и других приложений в реальном времени? Поскольку провайдеры в Интернете не поддерживают QoS, необходимо обеспечить другие формы гарантии качества.
Таким образом, задача, которую необходимо решить, включает еще две общие проблемы.
Должен быть способ инкапсулировать трафик, передаваемый по общедоступной сети, без раскрытия исходной информации заголовка и без подвергания информации, содержащейся в пакете, для проверки. Самым простым решением этих проблем является туннелирование (часто в зашифрованном туннеле) трафика от A и F к граничному маршрутизатору в сети организации G, где инкапсуляция может быть удалена, а пакеты перенаправлены на A.
Должен быть способ объявить достижимые пункты назначения от G к удаленным пользователям, а также существование (или достижимость) удаленных пользователей к G и сети позади G. Эта информация о достижимости должна использоваться для привлечения трафика в туннели. В этом случае плоскости управления может потребоваться перенаправить трафик между различными точками входа и выхода в общедоступную сеть и попытаться контролировать путь трафика через сеть, чтобы обеспечить удаленным пользователям хорошее качество работы.
Подведем итоги
Два варианта использования, показанные выше, актуализируют два вопроса, которые должно решить каждое решение сетевой виртуализации:
Как трафик инкапсулируется в туннель, чтобы можно было отделить пакеты и информацию плоскости управления от базовой сети?
Решением этой проблемы обычно является некоторая форма инкапсуляции, в которую помещается исходный пакет, когда он передается по сети. Основное внимание при инкапсуляции - поддержка аппаратной коммутации в базовой сети, чтобы обеспечить эффективную пересылку инкапсулированных пакетов. Второстепенным соображением является размер формата инкапсулирующего пакета; каждый октет дополнительного заголовка инкапсуляции уменьшает объем полезной нагрузки, которую туннель может нести (если нет разницы между максимальной единицей передачи или MTU в сети, предназначенной для учета дополнительной информации заголовка, налагаемой туннелированием).
Примечание
Path MTU Detection (PMTUD) часто плохо определяет MTU инкапсулированных пакетов. Из-за этого часто требуется ручная настройка MTU в точке наложения заголовка туннеля.
Как пункты назначения достигаются через туннель, объявленный через сеть?
В более общих туннельных решениях туннель становится "просто еще одним звеном" в общей топологии сети. Пункты назначения, доступные через туннель, и дополнительная виртуальная связь просто включены как часть плоскости управления, как и любые другие пункты назначения и каналы. В этих решениях существует одна таблица маршрутизации или пересылки в каждом устройстве, и рекурсивный поиск используется для обработки пакета посредством пересылки в точке, где трафик входит в туннель или головной узел туннеля. Трафик привлекается в туннель путем изменения метрик таким образом, чтобы туннель был более желательным путем через сеть для тех пунктов назначения, которые оператор сети хотел бы получить через туннель. Это обычно означает в основном ручные решения проблемы привлечения трафика в туннель, такие как установка метрики туннеля ниже пути, по которому проходит туннель, а затем фильтрация пунктов назначения, объявленных через туннель, чтобы предотвратить объявления пунктов назначения, которые должны быть недоступны через туннель. На самом деле, если пункты назначения, достижимые через туннель, включают конечную точку туннеля (хвост туннеля), может образоваться постоянная петля маршрутизации, или туннель будет циклически переключаться между правильной переадресацией трафика и не переадресацией трафика вообще.
В решениях с overlay и over-the-top развертывается отдельная плоскость управления (или передается отдельная база данных с информацией о доступности для адресатов, достижимых в underlay и overlay в единой плоскости управления). Пункты назначения, доступные через underlay и overlay, помещаются в отдельные таблицы маршрутизации (VRF) на головной станции туннеля, а таблица, используемая для пересылки трафика, основана на некоторой форме системы классификации. Например, все пакеты, полученные на конкретном интерфейсе, могут быть автоматически помещены в оверлейный туннель, или все пакеты с определенным классом обслуживания, установленным в их заголовках пакетов, или весь трафик, предназначенный для определенного набора пунктов назначения. Механизмы полного наложения и верхней виртуализации обычно не полагаются на метрики для привлечения трафика в туннель на головной станции.
Еще одно необязательное требование - обеспечить качество обслуживания либо путем копирования информации QoS из внутреннего заголовка во внешний заголовок, либо путем использования какой-либо формы проектирования трафика для передачи трафика по наилучшему доступному пути.