Ускоренная маршрутизация интеграция маршрутизации и коммутации

Маршрутизация и коммутация
Коммутация - экономичное продвижение пакетов на основании локального адреса (MAC-адрес, номер виртуального канала)
Обеспечивается продвижение пакета между «соседями»:
одной локальной сети (не разделенной маршрутизаторами)
по каналу «точка-точка» глобальной сети
Таблицы коммутации небольшого размера – учитываются только адреса активно взаимодействующих «соседей»
Пакет при продвижении не модифицируется – экономия действий, стоимость скорости

Коммутация в локальных сетях
Порт 4
Порт 3
Порт 2
Порт 1
SWITCH

Маршрутизация
Порт 4
Порт 3
Порт 2
Порт 1
ROUTER

Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов
Порт 3
Порт 2
Порт 1
Порт 4
Порт 3
Порт 2
101
108
103
102
103
101
102
101
103
101
Новый виртуальный канал
Адрес узла
132456781122
102
106
Таблица маршрутизации
Таблица коммутации
Порт 1

Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов
Порт 4
Порт 3
Порт 2
Порт 1
101
108
103
106
102
103
101
102
101
103
101
102
DLCI
Кадр
Виртуальный канал

Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов
Порт 4
Порт 3
Порт 2
Порт 1
101
108
103
106
102
103
101
102
101
103
101
102
102
К1
К2
Таблица коммутации К1

Сравнение коммутаторов и маршрутизаторов
Коммутаторы
+ Работают на канальном уровне, прозрачны для протоколов верхнего уровня
+ Быстрые устройства - обрабатывают кадры со скоростями, близкими к предельным (wire speed)
Не могут фильтровать трафик для защиты от несанкционированного доступа или ошибок (широковещательный шторм)
Не могут объединять сети с разными технологиями

Маршрутизаторы
+ Способны объединять сети с разными технологиями (составные сети)
+ Защищают и изолируют сети от проблем в одной из сетей (широковещательный шторм, нежелательный доступ)
+ Осуществляют баланс и приоритезацию трафика
- Обрабатывают пакеты медленней, чем мосты (количество этапов при обработке больше в 2- 3 раза)

Концентраторы
Рабочие группы – 10 Мбит/с, standalone, $8-10 за порт
Рабочие группы – 100 Мбит/с, standalone, $15-20 за порт
Стековые – 10 Мбит/с,
Примерная стоимость сетевых устройств
Gigabit Ethernet TP - $200
Gigabit Ethernet FO - $450
10/100 TP – $20-30
Сетевые адаптеры

Коммутаторы 3 уровня
Порты 10/100 TP с поддержкой QoS – $250 – 300
Порты GE TP - $1000
Порты GE SX - $2000
Коммутаторы 2 уровня
10 Мбит/с Standalone – $20-30
10/100 TP Standalone – $30 – 50
Стековые 10/100 - $50 -100

Пути преодоления недостатков маршрутизаторов и коммутаторов
1. Отказ от маршрутизации
- «плоские» сети плохо масштабируются: любой ошибочный трафик может парализовать сеть
- популярность IP не допускает такого решения
2. Ускорение работы маршрутизаторов за счет тесной интеграции с коммутаторами
- уменьшение числа промежуточных операций маршрутизаторов
NHRP, MPOA
- совмещние функций маршрутизации и коммутации в одном устройстве - MPLS
3. Ускорение выполнения операций маршрутизации
- отделение функций продвижения от составления таблиц маршрутизации (управление)
- использование ASIC для быстрого продвижения (forwarding & filtering в силиконе – рутинные операции, топология и построение таблиц – в универсальном CPU)

Взаимодействие слоев маршрутизаторов и коммутаторов в современных сетях
Традиционный способ - сеть коммутаторов используется для связи с территориально соседним маршрутизатором
Результат - большое число хопов - медленное продвижение пакета

Взаимодействие слоев маршрутизаторов и коммутаторов в современных сетях –
обычное одноуровневое представление

Взаимодействие слоев маршрутизаторов и коммутаторов в современных сетях
Ускоренная маршрутизация - пакет передается маршрутизатору, ближайшему к адресу назначения – один хоп между маршрутизаторами
Происходит «прокол» сети коммутаторов до ближайшего к узлу назначения маршрутизатора

Основная проблема - как определить канальный адрес ближайшего к адресу назначения маршрутизатора ?
VCI?

1 вариант – использование PVC
Создается полносвязная (mesh) топология – каждый маршрутизатор связан PVC с каждым
Недостаток – плохо масштабируемая сеть – слишком много виртуальных каналов, трудно поддерживать и модифицировать
Сети с виртуальными каналами

1 вариант – использование PVC – логическая структура
Каждый виртуальный канал – отдельный логический интерфейс (subinterface) – fr0/0, fr0/1, fr0/2, …
Сети с виртуальными каналами

1 вариант – использование PVC – логическая структура
Пример конфигурирования
Сети с виртуальными каналами
interface fr0/0
ip address 10.0.0.1 255.255.0.0
ip ospf network [point-to-point]
encapsulation frame-relay
neighbour 10.0.0.2
frame-relay map ip 10.0.0.2 201
interface fr0/1
ip address 10.1.0.1 255.255.0.0
ip ospf network [point-to-point]
encapsulation frame-relay
neighbour 10.1.0.2
frame-relay map ip 10.1.0.2 202
10.0.01
201
10.1.0.1
202

1 вариант – использование PVC – крупная сеть - неполносвязная
Сети с виртуальными каналами
Недостаток – большое число промежуточных хопов

2 вариант – использование SVC
Каждый маршрутизатор может связяться с каждым – установив SVC и разорвав соединение, когда данные долго не поступают в данном направлении. Аналог полносвязных PVC, лучше масштабируется
Недостаток – долгое время установления соединения
Плохо для кратковременных потоков
Сети с виртуальными каналами

2 вариант – использование SVC
Пример конфигурирования
Сети с виртуальными каналами
Router A
Router C
Router B
net 10.1.0.0
255.255.0.0
10.1.0.1
atm11.111…..11
10.1.0.3
atm33.33……33
Логический интерфейс
10.2.0.3
atm33.33……33
10.2.0.2
Atm22.22…..22
Логический интерфейс

2 вариант – использование SVC
Пример конфигурирования (продолжение 1)
Router A
Interface ATM0/0
ip address 10.1.0.1 255.255.0.0
map-group a
Atm nsap-address 11.1111.11.111111.1111.1111.1111.1111.1111.1111.11
Router ospf 1
network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0
neighbour 10.1.0.3
Map-list a
ip 10.1.0.3 atm-nsap 33.3333.33.333333.3333.3333.3333.3333.3333.3333.3333.33
Сети с виртуальными каналами

2 вариант – использование SVC
Пример конфигурирования (продолжение 2)
Router B
Interface ATM0/0
ip address 10.2.0.2 255.255.0.0
map-group a
Atm nsap-address 22.2222.22.222222.2222.2222.2222.2222.2222.2222.22
Router ospf 1
network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0
neighbour 10.1.0.3
Map-list a
ip 10.2.0.3 atm-nsap 33.3333.33.333333.3333.3333.3333.3333.3333.3333.3333.33
Сети с виртуальными каналами

2 вариант – использование SVC
Пример конфигурирования (продолжение 3)
Router C
Interface ATM0/0.1
ip address 10.1.0.3 255.255.0.0
map-group a
Atm nsap-address 33.3333.33.333333.3333.3333.3333.3333.3333.3333.33
Interface ATM0/0.2
ip address 10.2.0.3 255.255.0.0
map-group b
Atm nsap-address 33.3333.33.333333.3333.3333.3333.3333.3333.3333.33
Router ospf 1
network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0
neighbour 10.1.0.1
neighbour 10.2.0.2
Map-list a
ip 10.1.0.1 atm nsap-address11.1111.11.111111.1111.1111.1111.1111.1111.1111.11
Map-list b
ip 10.2.0.2 atm nsap-address 22.2222.22.222222.2222.2222.2222.2222.2222.2222.22

Основная проблема SVC - как определить канальный адрес ближайшего к адресу назначения маршрутизатора:
без ручного конфигурирования всех соседей
с учетом логической структуризации (неполносвязности) сети коммутаторов (VLAN в локальных сетях, ELAN – в сетях АТМ)

NHRP - кратчайшая связь между LIS через «усеченные» маршрутизаторы
146.10.0.2
NBMA-5
200.23.50.44
146.10.0.1
158.27.0.1
NBMA-4
158.27.0.2
NBMA-3
192.6.30.70
158.27.0.14
NBMA-2
Клиент NHC - только IP forwarding
146.10.0.14
NBMA-1
NHRP-запрос прямого пути
Прямой путь
Клиент NHC - только
IP forwarding
Сервер NHS

Вопрос
Протокол NHRP заменяет протокол Classical IP или дополняет его?