Routingprotokolle TRILL und SPB
Aufbruch in eine neue Switch-Ära
Netzverbindungen müssen performanter bei der Übertragung, dynamischer in der Zuschaltung und flexibler in der Gestaltung werden. Leistungsstarke Switch-Systeme und neue Protokolle spielen dabei eine Schlüsselrolle.
Anwendungen mit Echtzeit-Charakter, die zunehmend auf Basis einer virtualisierten IT, Server wie Speicher, zum Einsatz kommen, haben Rückwirkungen auf die Netzstrukturen. Auch sie müssen anders designt und aufgebaut werden, um Verbindungen dynamischer zu schalten und verfügbare Bandbreiten besser auszuschöpfen. Zusätzlichen Druck auf die bestehenden Ethernet-Baumstrukturen mit Spanning-Tree-Algorithmus machen Entwicklungen wie Fibre-Channel over Ethernet (FCoE) und Voice-over-IP (VoIP).
Sie verlangen den Switch-Systemen nicht nur mehr Verbindungsdynamik und die Bereitstellung höherer Bandbreiten ab. Auch die Verbindungswege, über welche die Pakete versandt werden, müssen kürzer werden, um in der Summe auf geringere Verzögerungszeiten zu kommen. Transparent-Interconnection of Lots of Links (TRILL) und Shortest-Path-Bridging (SPB) könnten, wie es aussieht, bestehende Baumstrukturen obsolet machen. Diese Entwicklung wird, tritt sie ein, mit tiefgreifenden Veränderungen im LAN- und Edge-Bereich der Unternehmen einhergehen.
Mathias Hein, Freier IT-Berater in Neuburg an der Donau, bringt den Status quo in den Unternehmen auf den Punkt: „Core- und Verteilungsschicht sind meist mehrfach redundant als Baumstruktur ausgelegt.“ Das hat negative Auswirkungen: „Die Redundanz wird lediglich im Fehlerfall genutzt. Im Normalbetrieb liegen diese Bandbreiten-kapazitäten und damit zusätzlichen Verbindungswege brach.“ Verantwortlich dafür innerhalb bestehender LAN-Infrastrukturen ist die Baumstruktur, über die der Pfad von Knoten zu Knoten fest vorgegeben wird. Damit beim Zusammenschalten mehrerer Switch-Systeme keine unzulässigen Schleifen entstehen, kommt im Hintergrund der Spanning-Tree-Mechanismus zum Einsatz. Hein: „Er sorgt dafür, dass zu einer Zeit nur ein Pfad zwischen zwei Switch-Systemen besteht. Alle anderen Ports werden zwischenzeitlich ausgeschaltet.“
„Was Unternehmen zunehmend brauchen werden, ist ein Netzwerk, in dem von Switch-zu-Switch immer über den kürzesten Weg übertragen wird, unter Beibehaltung der notwendigen Redundanz und Performance“, formuliert der IT-Spezialist. Damit bricht er eine Lanze für zwei Verfahren, TRILL und SPB, die beide auf dem Routing-Protokoll Intermediate-System to Intermediate-System (IS-IS) zur automatischen Ermittlung der kürzesten Strecke zwischen zwei Netzknoten basieren. TRILL wird vom Standardisierungsgremium IETF, SPB von der IEEE 802.1aq-Arbeitsgruppe, beide auf Layer 2 angesiedelt, vorangetrieben.
Bei beiden Varianten geht es um eine Vernetzung zwischen Switch-Systemen und der Nutzung paralleler Pfade zwischen den Knoten durch Layer-2-Multi-Pathing-Fähigkeit. Die wichtigsten Unterschiede zwischen beiden Verfahrensweisen: Mittels TRILL informieren sich die Routing-Bridges gegenseitig über den Status ihrer Verbindungen. Parallel teilt jede Routing-Bridge über TRILL allen erreichbaren Routing-Bridges seine Mac-Adresse mit. Die Erstellung der Routing-Tabellen erfolgt anhand der Algorithmen Shortest-Path-First oder Constraint-Shortest-Path-First. Bei Einsatz von SPB entwickelt jeder Knoten zur optimalen Paketweiterleitung einen Verteilbaum. Ein expliziter Austausch von Mac-Adressen ist nicht erforderlich. Er erfolgt dynamisch mit der Ansprache des jeweiligen Weiterleitungsknotens.
Damit kennen sowohl über TRILL als auch SPB alle aktiven Switch-Systeme genau ihr Netzumfeld. Sie können die anstehenden Pakete an den nächstliegenden Hop, also über den kürzesten Weg, versenden. Sowohl Unicasts als auch Broadcasts und Multicasts können eindeutig und gezielt weitergeleitet werden. Redundante Verbindungen werden nicht mehr automatisch wie beim Einsatz des Spanning-Tree deaktiviert, sondern für den Transport der zu übermittelnden Daten mit genutzt. Das, wiederum, hat positive Auswirkungen auf das Netzdesign: Es wird flacher und die Performance steigt. Hein: „Im Edge-Bereich werden die Pakete, Beispiel Shortest-Path-Bridging, entweder in Mac-in-Mac- (802.1ah) oder in Q-in-Q- (802.1ad) Frames gekapselt und über die Netzwerkinfrastruktur über mehrere parallele Netzwerkpfade zu anderen Mitgliedern des logischen Netzwerks transportiert.“
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