Jeśli chodzi o sieci komputerowe, to tak naprawdę każdemu zależy praktycznie na tym samym: płynnej łączności, prostocie użytkowania i zarządzania, elastyczności, skalowalności, bezpieczeństwie. W tej serii postaram się krok po kroku wyjaśnić podstawy oraz najważniejsze funkcje technologii Shortest Path Bridging, której flagowym reprezentantem jest rozwiązanie Extreme Fabric Connect!
Odkąd ludzkość zaczęła łączyć ze sobą komputery, a więc kilkadziesiąt lat temu, sieci IT przeszły znaczącą ewolucję. Dziś spotykamy więc zarówno niewielkie sieci złożone z zaledwie kilku przełączników i garstki „pecetów”, jak też niewyobrażalnie złożone środowiska obejmujące setki tysięcy połączonych ze sobą komputerów i urządzeń, znajdujących się w ogromnej liczbie rozproszonych geograficznie lokalizacji. Oczywiście, nie zapominajmy też o sieci Internet.
Ewolucja ta przyniosła nam też prawdziwe zatrzęsienie nowych technologii, protokołów i mechanizmów, które miały na celu odpowiadać na różne potrzeby i rozwiązywać nowe problemy, nieodłącznie towarzyszące owemu rozwojowi. Niektóre z tych protokołów i mechanizmów są dość mocno złożone, a co gorsza – działają we wzajemnej zależności. Efekt jest taki, że w pewnym momencie tradycyjne sieci stały się bardzo trudne, zarówno jeśli chodzi o budowę, utrzymanie i zarządzanie oraz rozwiązywanie problemów w przypadku, gdy coś idzie nie tak. A zgodnie z prawem Murphy’ego, jeśli coś może pójść źle – to pójdzie źle.
Jednak tak jak to się działo od zarania dziejów, za każdym razem gdy człowiek napotykał jakąś przeszkodę, nie trzeba było zbyt długo czekać, by ją pokonać. W naszym przypadku owym rozwiązaniem problemu była technologia Shortest Path Bridging lub w skrócie SPB.
Czym jest Shortest Path Bridging?
Shortest Path Bridging to technologia sieciowa, początkowo opisana w standardzie IEEE 802.1aq w 2012 roku (później IEEE 802.1Q), która powstała z myślą o rozładowaniu trudności towarzyszących protokołowi drzewa rozpinającego (spanning-tree). W tym celu upraszcza ona sposób, w jaki tworzy i konfiguruje się sieci Ethernet, umożliwia wielościeżkowe trasowanie ruchu (multipath routing) oraz wspiera wirtualizację na dużą skalę. Osobiście lubię określać tę technologię jako Ethernet z mózgiem. Zapada w pamięć, prawda?
Kluczową rzeczą, jakiej dokonało SPB, było zamienienie wszystkich protokołów w klasycznym stosie protokołów sieciowych na pojedynczy protokół IS-IS, czyli wspomniany wyżej mózg (lub, nieco bardziej formalnie, płaszczyznę sterowania). IS-IS to solidny, wysoce rozszerzalny i sprawdzony protokół trasowania, który dość mocno przypomina OSFP czyli Open Shortest Path First (który to protokół, tak swoją drogą, pojawił się później).
Jako „mózg”, IS-IS spełnia dwa zasadnicze zadania:
- Budować topologię sieci i obliczać najkrótsze ścieżki dla ruchu. W tym celu węzły/przełączniki sieciowe wymieniają się pakietami hello, tworzą i podtrzymują przyległości z innymi routerami, wymieniają się informacjami umożliwiającymi zrozumienie topologii sieci oraz pozwalają każdemu ze switchy obliczyć najkrótszą ścieżkę od siebie do każdego innego przełącznika w sieci. Ciekawostka: w swoich kalkulacjach switche opierają się na dobrze znanym algorytmie Dijkstry.
- Przekazywać do przełączników informacje dotyczące zadań operacyjnych, takich jak np. zbudować nową sieć wirtualną czy rozciągnąć sieć wirtualną na nowy przełącznik, ogłosić dostępność strumienia multicast i przekazać zwrotną informację do jego źródła, że ktoś chce otrzymać jego kopię, a także wiele innych różnych zadań.
Jakie konkretne korzyści dla Twojej organizacji daje Extreme Fabric Connect? Obejrzyj nasz Fantastic Fabric show!
Co z płaszczyzną danych?
Oczywiście, Shortest Path Bridging posiada również płaszczyznę danych (data plane), której rolą jest transportowanie ruchu w obrębie sieci. Jasne, można powiedzieć że zasadniczo na tym polega Ethernet, aczkolwiek mamy tutaj do czynienia z kilkoma modyfikacjami, a mianowicie:
- Ruch odbywający się poprzez sieć SPB wykorzystuje nowy rodzaj ramki Ethernetowej, tzw. enkapsulację MAC-in-MAC (którą, tak swoją drogą, definiuje standard IEEE 802.1ah). Owa enkapsulacja MAC-in-MAC (lub też Ethernet-in-Ethernet) jest niezwykle istotna i to właśnie m.in. dzięki niej mamy hierarchiczne adresowanie (więcej o tym opowiem później).
- Nie ma mechanizmu flooding-and-learning (o tym jak to jest możliwe opowiem później).
- Nie ma broadcastu; zamiast tego w sieci SPB ruch jeden-do-wielu odbywa się poprzez multicast.
Istnieje jeszcze jedna istotna cecha sieci fabricowej (bo tak też określamy SPB), którą chciałbym w tym miejscu podkreślić: umożliwia ona konfigurację urządzeń sieciowych w sposób całkowicie zapobiegający powstawaniu pętli! Pozwala to zbudować niemal każdą fizyczną topologię sieci, bez żadnych obaw o ryzyko zapętlenia.
Wynika to z właściwości płaszczyzny sterowania, jaką jest kierowanie ruchem po najkrótszej ścieżce (shortest path forwarding), a w płaszczyźnie danych – z mechanizmu reverse path forward check. Jeżeli przełącznik odbierze ramkę na porcie, który znajduje się na najkrótszej ścieżce prowadzącej do źródła, wszystko jest OK i przekieruje ją dalej na port znajdujący się na najkrótszej ścieżce prowadzącej do punktu docelowego. W innym przypadku ramka zostanie odrzucona.
A poza tym, wszystko czego kiedykolwiek nauczyłeś się na temat Ethernetu, w dalszym ciągu ma zastosowanie w SPB. Nic więcej wiedzieć nie trzeba!
Dlaczego Shortest Path Bridging jest tak świetną technologią sieciową?
Fabric Connect – flagowe rozwiązanie typu Shortest Path Bridging od Extreme Networks, obecne na rynku już od ponad 10 lat – posiada szereg technicznych przewag nad tradycyjnymi rozwiązaniami sieciowymi, które z kolei przekładają się na realne korzyści operacyjne i biznesowe. Poniżej postaram się je pokrótce omówić.
Po pierwsze – jest niezwykle elastyczna
SPB pozwala zbudować dowolną topologię sieciową bez obaw o tworzenie się pętli. Tak naprawdę, im więcej połączeń i pętli stworzymy, tym bardziej redundantna i pojemna będzie nasza sieć!
Po drugie – jest super skalowalna
Możesz ją łatwo skalować (już od kilku węzłów) tak, aby wspierała setki węzłów sieciowych oraz setki tysięcy portów. Osobiście znam jedną sieć SPB, która geograficznie obejmuje cały kontynent, z czterema dużymi centrami danych w czterech różnych miastach. Sieci SPB obsługujące duże środowiska szpitalne obejmujące setki budynków nie są rzadkim widokiem. Ale są też sieci SPB składające się z zaledwie kilku przełączników, paru setek użytkowników oraz wszystkim, co pomiędzy.
Po trzecie – jest bardzo bezpieczna
Możesz łatwo tworzyć bezpieczne strefy wewnątrz sieci, do których hakerzy nie będą mieli praktycznie żadnej możliwości włamania się. Jest to możliwe dzięki funkcjom hipersegmentacji oraz stealth networking, o których – jeśli masz ochotę – możesz dowiedzieć się więcej tutaj oraz tutaj.
Po czwarte – od początku powstała z myślą o wspieraniu wirtualizacji
Nad fizyczną infrastrukturą sieciową można stworzyć tysiące sieci wirtualnych. Sam standard określa wirtualne sieci warstwy 2 i wspiera blisko 17 milionów sieci, które mogą być rozciągnięte na dowolny punkt w obrębie fizycznej infrastruktury. Każda sieć wirtualna jest odizolowana od innych sieci wirtualnych – chyba że wyraźnie chcemy, aby pomiędzy np. częścią z nich mógł odbywać się jakiś ruch. Jeśli natomiast chcemy naprawdę, naprawdę odizolować jakiś segment sieci, na przykład pod jakieś usługi czy urządzenia o krytycznym znaczeniu dla organizacji, możemy stworzyć wirtualną sieć warstwy 2 bez ani jednego adresu IP. Oczywiście, może ona także obsługiwać ruch TCP/IP pomiędzy hostami lub każdy innych rodzaj ruchu danych, jakich chcesz lub którego potrzebujesz.
Po piąte – wspiera ruch multicast w sposób natywny
Jest to ważna informacja dla wszystkich, którzy w swoich sieciach potrzebują wsparcia dla ruchu multicast (np. do przesyłania video). Sieć SPB sprawia, że nie potrzebujemy PIM ani żadnych innych, skomplikowanych protokołów multicast. Wszystko co trzeba zrobić, to włączyć opcję „enable multicast”. Przy okazji: Fabric Connect jest technologią, które skaluje się jak żadne inne rozwiązanie multicast na rynku i, w przypadku ewentualnej przerwy czy awarii, błyskawicznie odbudowuje połączenie. Jeśli chciałbyś poznać działanie rozwiązania na podstawie realnych przykładów, sprawdź ten artykuł, w którym przyglądamy się dwóm jednostkom sektora administracji samorządowej w Europie (w tym jedno jest z Polski!) wykorzystującym Extreme Fabric Connect to obsługi systemów monitoringu miejskiego CCTV.
W kolejnej części „Shortest Path Bridging dla Początkujących”:
Jak zbudować i uruchomić sieć SPB?
Jak zbudować i uruchomić sieć SPB?
W pierwszym artykule w naszej serii dość ogólnie omówiliśmy, czym jest technologia Shortest Path Bridging oraz jaką działają jej kluczowe elementy, takie jak protokół IS-IS pozwalający przełącznikom „rozmawiać” ze sobą. Dziś przyjrzymy się nieco bliżej temu, jak sieć typ...
Czytaj więcej