不要なスパニングツリーについて





ただの予約で、タイトルを文字通りに受け取らないでください。 星が光っていれば...など。



それでも、Spannning Treeプロトコルファミリは、イーサネットネットワークのメインバックアップツールとして廃止されない場合、少なくとも特定のニッチに少なくともスムーズに流れます(もちろん、それらの議論はこの記事の範囲外ですが、歓迎しますコメントで)。



もちろん、人的エラーから保護するための技術としてスパニングツリーをキャンセルした人はいません。



なぜ必要なのか



まず、ごく当たり前のことを考えてください。 もちろん、それらはウィキペディアから引き出すことができますが、抵抗することはできません。



BOCモデル(別名ISO / OSI、必要に応じて)は、チャネル層に最適な伝送パスを選択し、ループを排除してネットワーク層に配置する機能を提供することを忘れていたため、イーサネットテクノロジーにはそのような機能がありません。 イーサネットスイッチは、宛先アドレスへのパスの予備計算の問題の代わりに、フレームの送信先がわからない場合、送信されたフレームが受信されたポートを除くすべてのポートに送信します。 そしてそこには、コンテンツから、これが彼にとってのフレームであると理解できる受信者がいます。 (非常に特殊な場合を除き、すべてのポートでのフラッディングについて話すときは、1つのVLANのポートのみについて話します。)











スイッチは、これに限定されている場合、スイッチではありません。 それでも、彼はそれほど愚かではなく、すべての人に常にすべてを送信しないように、彼はソースのアドレスを覗き込んでタブレットに書き込みます:そのようなもののMACアドレスはそのようなポートにあります このプロセスはMACアドレス学習(「mac-lening」)と呼ばれます。 このようなテーブル(スイッチングテーブル)が形成されると、スイッチは必要なポートにのみフレームを送信します。


IPトラフィックがイーサネット経由で送信される場合、ほとんどの場合、宛先MACアドレスが不明なフレームは、良好な状況では発生しません(また、直接の手では)が、宛先アドレスを持つ特別なフレームなしでは実行できません「全員に送信」。送信は同じものになります。



全体として、イーサネットネットワークでは、フラッディング、つまり、可能なすべての出力ポートにフレームをコピーすることは、スイッチングプロセスの不可欠な部分です。



ここで、ネットワークトポロジでループバックが見つかった場合に何が起こるか想像してください。 フレームのコピーの1つは、ネットワーク上のすべてのデバイスがプロセッサに100%をロードするまで、失われたスイッチに戻ります。 説明されている状況は、ブロードキャストストームと呼ばれます。 それを観察した人は誰もあなたを嘘にさせないでしょう。視力は弱い人のためではありません。











あなたとあなたの隣人が店でプラスチック製のセーターを2、3個購入して家に帰ろうと共謀した場合、スピードと信頼性を高めるために、1本ではなく2本のワイヤーでそれらを接続しようとしないでください。少なくとも良くなりません。


一方で-簡単なことは何ですか? -余分なワイヤーを付けないでください。それだけです。 しかし、それほど簡単ではありません。 結局、冗長接続、冗長ノード、自動フェイルオーバーを備えたネットワークを耐障害性にしたいのです。 つまり、L2ネットワークはL3のようになります。 望みを達成すると同時に、ブロードキャストストームの恐怖から身を守るために、人々はトポロジ内のサイクルを見つけ、個々のリンクをブロックすることによってそれらを強制的に切断するための特別な技術を思いつきました。 これらの技術は、スパニングツリーと呼ばれます。











複数の技術です。 結局のところ、「ブロック」と言うだけでは十分ではありません。どのリンクをブロックするか、チェックする期間、ロックを解除する時間かどうか、それを行う方法、ループをチェックできないポート、どのリンクに送信するVLAN、これらや他の多くの問題に関するさまざまな見解が、スパニングツリーと呼ばれるプロトコルの束を生み出しました:STP、RSTP、PVST、PVST +、PVRST、MSTP、VSTP、確かにもっとあります。


上記のいずれかを真剣に研究した読者は、これらすべての無限のポート状態、重量形成メカニズム、ルートスイッチ選択アルゴリズム、および退屈に劣る退屈なものを研究する過程で生じる眠気と歯痛の組み合わせに似た感覚におそらく精通している解剖学の教科書を除きます。 スパニングツリーに基づいて構築された少なくとも1つ半のスイッチの実装、運用、トラブルシューティング、およびネットワーク開発に成功した人は、 スポーツロト 賞へのプレゼンテーションのためのIEEE請願。 さらに読む必要はありません。



英語から翻訳されたスパニングツリーは、「分岐ツリー」を意味します。 また、ツリーは「接続された非循環グラフ」、つまり、サイクル(ループ)のないグラフであり、2つの頂点間に少なくとも1つのパスがあります。


なぜ必要ないのか



最後に、スパニングツリーの関連性が急速に失われている理由について説明します。



もちろん、明るい未来では、すべてが第一に共有され、第二に仮想になり、第三に無料になると既に聞いています。 ですから、ある意味では、より明るい未来がすでに来ています。



リンクをリンクされた集約されたLAGまたはEtherChannelグループにリンクする技術は、昨日登場しませんでした。



ちなみに、LAG自体のリンクの関連付けとLACPプロトコルを混同しないでください。LACPプロトコルは、この関連付け(半)を自動的に行うのに役立ちますが、人生での不適切な処理のため、良いというよりも多くの問題があります。


アイデアはシンプルです。 2つのスイッチ-ただし、必ずしもスイッチではなく、2番目以降のレベルで動作するデバイスは、信頼性のために1本ではなく2本のワイヤで接続されています。 同時に、これらの2本のワイヤが1つのリンクになるように、スイッチが(手動またはLACPを介して)設定されます。 詳細については詳しく説明しません。あらゆる好みについて多くの記事があります。集約は、次の2つのスキームのいずれかに従うことができます。「アクティブ-アクティブ」(最も人気のある):トラフィックは負荷分散を備えた2本のワイヤで同時に送信されます。 「アクティブ-パッシブ」:1つのリンクが「アップ」にあり、2番目のリンクが「ダウン」にあり、メインリンクが落ちたときにバックアップリンクに切り替わります。



実際、上記は「1レベル」レベルでスパニングツリーを削除する最も簡単な方法です。 ただし、この方法では通常、両側の両方のリンクを同じスイッチに接続する必要があります。 そうでない場合、MACアドレステーブルの絶え間ない更新に関連する同じループまたは合併症が発生する可能性があります。



しかし、ここでは比較的(非常に比較的)近代的な発明が救助に出てきます-スイッチのクラスタリング。 その助けを借りて、複数の物理デバイスを1つの論理デバイスに結合できます。 従来、この機能は主に管理を簡素化するために設計された「美しい」と考えられています。 ただし、クラスタークラスタリングの主な利点はまったく異なります。 いくつかの技術的および商業的側面に加えて、クラスタリングは、物理デバイスの冗長性を維持しながら、トポロジ内のノード数の削減でもあります。











現在、クラスタ化されたスイッチの人気が高まっている主な要因は、クラスタの異なる物理デバイスにあるポートをLAGに結合できることです。 したがって、スパニングツリーを使用せずに、1つのアクセススイッチ(ユーザーリンクがスタックしている)を2つの集約スイッチに接続できます。 同様に、さらにレベルがある場合、LAGグループを使用して、コア(ある場合)またはバックボーンに集約スイッチを接続できます。











スケールについて一言



当初、クラスタリングは24/48×1GE(+ 2×10GE)形式のスイッチ、つまり比較的小規模のデバイスに現れました。 製造元とモデルに応じて、このようなスイッチは、長さが数メートルに制限されている特別なインターフェイス(PCI Express、InfiniBandなど)を使用するか、通常の1または10ギガビットイーサネットポートを使用して、クラスタに結合できます。光学的。 後者の場合、地理的に分散したスイッチ、さらには小規模なメトロイーサネットネットワークを構築することが可能になります 。 特定の実装とモデルに応じて、通常、1つのクラスター内で2〜10個のデバイスを組み合わせることができます。



しばらくして、製造業者は大きなモジュラースイッチでクラスタリングを導入し始めました。 その中で、クラスター内リンクには、原則として、いくつかの10ギガビットイーサネットインターフェイスが使用されます。 通常、1つのクラスター内のこのようなデバイスの最大数はかなり少なく(2〜4)ですが、これは特別な犯罪ではありません。



モジュラースイッチに加えて、クラスタリングは個々のメーカーの上級支配者のハイエンドハードウェアルーターでも見られます。 理論的な観点からは、IP / MPLSネットワークには「ネイティブ」ルーティング、負荷分散、およびトラフィックエンジニアリングメカニズムがあるため、この機能はルーターにはあまり関係しません。 ただし、このようなデバイスはL2機能(L2VPN / VPLSサービスのPEまたはL3とL2を1つのボックスに組み合わせる)を実行するためによく使用されるため、それらのクラスタリングサポートも重要であり、主に同じ目的で使用されます:異なるインターフェイスをLAGに結合する第2レベルの接続を予約する物理デバイス。



それにもかかわらず、明るい未来は自由ではありません。 いくつかの側面では、スイッチのクラスタは、多くの個別のスイッチよりも劣っています。 たとえば、すべてのデバイスのMACアドレスのテーブルは通常1つです。 したがって、エントリの最大数の上のバーは、クラスタ全体に適用されます。 小規模な都市規模の10台のデバイスのネットワークでは、10〜15,000個のMACアドレスの制限が大きな制限になる場合があります。 たとえば、一部の実装では、ソフトウェアを更新するときにすべてのクラスターデバイスを同時に再起動する必要があります。 デバイスの特定のモデルに応じて、この種のニュアンスが非常に多くなる場合があります。 これらすべてにより、キャリアネットワークを構築するためのクラスタリングは疑わしいアプローチになります。



合計



スイッチのクラスタリングとさまざまなデバイスのインターフェイスをLAGグループに統合することは、企業、キャンパス(単一の管理管理のいくつかの隣接する建物)、データセンター、プロバイダーネットワークの個々のノードのフォールトトレラントL2ネットワークを構築するための今日最も効果的な方法です。 ほとんどのパラメーター:スイッチング速度、安定性、信頼性、操作の容易さ、チューニングのトラブルシューティング、負荷分散-このアプローチは、スパニングツリーテーマのバリエーションを大きく上回ります。



ただし、このテクノロジーは万能薬ではありません。オペレーター規模の実際のL2ネットワークを構築するためのメカニズムとして認識すべきではありません。



さらに、スパニングツリーは、フォールトトレラントトポロジとバランスを構築するためのメカニズムとしての関連性を失いますが、すでに述べたように、ヒューマンエラーから保護するための緊急の方法のままです。 そのため、たとえば、スイッチでRSTPまたはPVST +がデフォルトで有効になっている場合、正確な理由がわからない限り、オフにしないでください。 すべてのスイッチが同じプロトコルを使用することも望ましいですが、これはまったく異なる話です。



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