В этой серии лекций мы объединим эти заждачи и решения путем изучения нескольких реализаций распределенных плоскостей управления, используемых для одноадресной пересылки в сетях с коммутацией пакетов. Реализации здесь выбраны не потому, что они широко используются, а потому, что они представляют собой ряд вариантов реализации среди решений, описанных в предыдущих лекциях. В каждом конкретном случае рассматривается базовая работа каждого протокола; в последующих статьях мы будем углубляться в вопросы сокрытия информации и другие более сложные темы в плоскостях управления, поэтому здесь они не рассматриваются.
Классификация плоскости управления
Плоскости управления обычно классифицируются по двум характеристикам. Во-первых, они разделяются в зависимости от того, где вычисляются loop-free пути, будь то на передающем устройстве или выключенном. Плоскости управления, в которых фактические коммутационные устройства непосредственно участвуют в расчете loop-free путей, затем разделяются на основе вида информации, которую они несут о сети. Классификация, основанная на алгоритме, используемом для вычисления loop-free путей, отсутствует, хотя это часто тесно связано с типом информации, передаваемой плоскостью управления.
В то время как централизованные плоскости управления часто связаны с несколькими (или одним, концептуально) контроллерами, собирающими информацию о достижимости и топологии от каждого коммутационного устройства, вычисляющими набор loop-free путей и загружающими полученную таблицу пересылки на коммутационные устройства, концепция гораздо менее строгая. Ц В более общем смысле централизованная плоскость управления означает просто вычисление некоторой части информации о пересылке где-нибудь, кроме фактического устройства пересылки. Это может означать отдельное устройство или набор устройств; это может означать набор процессов, запущенных на виртуальной машине; это может означать вычисление всей необходимой информации о пересылке или (возможно) большей ее части.
Плоскости распределенного управления обычно различаются тремя общими характеристиками:
- Протокол, работающий на каждом устройстве и реализующий различные механизмы, необходимые для передачи информации о доступности и топологии между устройствами.
- Набор алгоритмов, реализованных на каждом устройстве, используемый для вычисления набора loop-free путей к известным пунктам назначения.
- Способность обнаруживать и реагировать на изменения доступности и топологии локально на каждом устройстве.
В распределенных плоскостях управления не только каждый прыжок (hop by hop) с коммутацией пакетов, но и каждый прыжок определяет набор loop-free путей для достижения любого конкретного пункта назначения локально. Плоскости распределенного управления обычно делятся на три широких класса протоколов: состояние канала, вектор расстояния и вектор пути.
В протоколах состояния канала каждое устройство объявляет состояние каждого подключенного канала, включая доступные пункты назначения и соседей, подключенных к каналу. Эта информация формирует базу данных топологии, содержащую каждое звено, каждый узел и каждый достижимый пункт назначения в сети, через который алгоритм, такой как Dijkstra или Suurballe, может быть использован для вычисления набора loop-free или непересекающихся путей. Протоколы состояния канала обычно заполняют свои базы данных, поэтому каждое устройство пересылки имеет копию, которая синхронизируется с каждым другим устройством пересылки.
В протоколах вектора расстояния каждое устройство объявляет набор расстояний до известных достижимых пунктов назначения. Эта информация о достижимости объявляется конкретным соседом, который предоставляет векторную информацию или, скорее, направление, через которое может быть достигнут пункт назначения. Протоколы вектора расстояния обычно реализуют либо алгоритм Bellman-Ford, либо алгоритм Garcia-Luna’s DUAL, либо аналогичный алгоритм для расчета маршрутов без петель в сети.
В протоколах вектора пути, путь к пункту назначения, записывается по мере того, как объявление о маршрутизации проходит через сеть, от узла к узлу. Другая информация, такая как показатели, может быть добавлена для выражения некоторой формы политики, но первичный, свободный от петель, характер каждого пути вычисляется на основе фактических путей, по которым объявления проходят через сеть.
На рисунке 1 показаны эти три типа распределенных плоскостей управления.
На рисунке 1:
- В примере состояния связи- вверху каждое устройство объявляет, что оно может достичь любе друге устройство в сети. Следовательно, A объявляет достижимость B, C и D; в то же время D объявляет достижимость 2001:db8:3e8:100::/64 и C, B и A.
- В примере вектора расстояния - в середине D объявляет достижимость до 2001:db8:3e8:100:: 24 до C с его локальной стоимостью, которая равна 1. C добавляет стоимость [D,C] и объявляет достижимость до 2001:db8:3e8:100::64 со стоимостью 2 до B.
- В примере вектора пути - внизу D объявляет о достижимости до 2001:db8:3e8:100::/24 через себя. C получает это объявление и добавляет себя к [D,C].
Плоскости управления не всегда аккуратно вписываются в ту или иную категорию, особенно когда вы переходите к различным формам сокрытия информации. Некоторые протоколы состояния канала, например, используют принципы вектора расстояния с агрегированной информацией, а протоколы вектора пути часто используют некоторую форму расположения метрик вектора расстояния для увеличения пути при вычислении loop-free путей. Эти классификации - централизованный, вектор расстояния, состояние канала и вектор пути - важны для понимания и знакомства с миром сетевой инженерии.
