Le protocole SPBm comme fondement de Extreme Automated Campus

Extreme Networks Les solutions Extreme Automated Campus permettent de multiples voies de transmission et une récupération rapide en cas de sinistre. Un réseau composé de nombreux commutateurs physiques est un réseau distribué. Cependant, le trafic suit toujours le chemin le plus court disponible.
Extreme Automated Campus construit essentiellement une matrice Ethernet basée sur une symbiose des normes IEEE 802.1ah, 802.1aq et RFC6329. Comment cela fonctionne, pourquoi il est facilement et commodément installé, mis à l'échelle et administré en coupant dans notre article.


Le «plan de données» d'usine est une implémentation de IEEE 802.1ah , lorsqu'un paquet Ethernet est complètement encapsulé avec un en-tête dans un nouveau paquet Ethernet, c'est pourquoi il est appelé MAC-in-MAC ou également PBB (Provider Backbone Bridges). Étant donné que MAC-in-MAC est déjà pris en charge par le matériel par la plupart des chipsets sur le marché, cela a en fait prédéterminé sa grande popularité par rapport au protocole TRILL.



Dans l'en-tête 802.1ah, en plus des adresses MAC et du numéro de réseau fédérateur du VLAN, qui sont nécessaires pour envoyer des paquets entre les nœuds d'usine, le champ I-SID (ID de service individuel) est également transmis, ce qui détermine si le trafic utilisateur appartient à un service particulier. Le champ I-SID a une longueur de 24 bits, donc théoriquement l'usine peut commuter plus de 16,7 millions de services différents.



Le «Control Plane» de l'usine est le protocole SPB «Shortest Path Bridging», approuvé par la norme IEEE 802.1aq . La norme elle-même décrit deux modes de fonctionnement SPBv et SPBm différents, basés respectivement sur VLAN et MAC-in-MAC. Dans notre cas particulier, SPBm est implémenté. La norme introduit une nouvelle terminologie:



BEB - Backbone Edge Bridge
BCB - Backbone Core Bridge
B-VLAN - VLAN dorsal
C-VLAN - VLAN client
UNI - Interface utilisateur-réseau
NNI - Interface réseau à réseau
VSN - Réseau de service virtuel

Les termes eux-mêmes n'ont pas vraiment besoin d'être expliqués, mais pour ceux qui connaissent le MPLS, ils se souviendront de termes applicables tels que P-routeur, PE-routeur, LSP, L2 / L3VPN ...

La logique de SPBm elle-même est implémentée à l'aide du protocole IS-IS. RFC6329 - «Les extensions IS-IS prenant en charge le pontage de chemin le plus court IEEE 802.1aq» décrit les TLV supplémentaires nécessaires au bon fonctionnement du SPB.



Tous les commutateurs inclus dans l'usine établissent d'abord un quartier à l'aide d'IS-IS, puis forment la zone L1 IS-IS. Ensuite, chaque nœud calcule à l'aide de l'algorithme de Dijkstra le SPT (Shortest Path Tree) de lui-même à tous les autres nœuds. Ensuite, à l'aide d'IS-IS, la FIB du B-VLAN est remplie. Pour le B-VLAN, «inondation, diffusion, apprentissage» est désactivé, les ports ne peuvent pas non plus être ajoutés manuellement. En fait, c'est pourquoi les adresses MAC de backbone sont toujours connues et sous le contrôle de l'opérateur, les C-MAC sont encapsulés dans l'en-tête 802.1ah et aucune étude de ces MAC n'a lieu à l'intérieur de l'usine.
Pour Unicast, une seule option SPT est calculée dans chaque B-VLAN configuré. Un exemple d'un FIB Unicast rempli pourrait ressembler à ceci.

Switch# show isis spbm unicast-fib ================================================================================ SPBM UNICAST FIB ENTRY INFO ================================================================================ DESTINATION BVLAN SYSID HOST-NAME OUTGOING COST ADDRESS INTERFACE -------------------------------------------------------------------------------- 00:16:ca:23:73:df 1000 0016.ca23.73df SPBM-1 1/21 10 00:16:ca:23:73:df 2000 0016.ca23.73df SPBM-1 1/21 10 00:18:b0:bb:b3:df 1000 0018.b0bb.b3df SPBM-2 MLT-2 10 00:14:c7:e1:33:e0 1000 0018.b0bb.b3df SPBM-2 MLT-2 10 00:18:b0:bb:b3:df 2000 0018.b0bb.b3df SPBM-2 MLT-2 10 -------------------------------------------------------------------------------- Total number of SPBM UNICAST FIB entries 5 -------------------------------------------------------------------------------- 

Pour la multidiffusion, toutes les paires SPT possibles sont calculées.



Par exemple, pour un service terminé sur 4 BEB, 4 SPT seront calculés pour chaque B-VLAN. Chacun de ces SPT est calculé sur la base de l'I-SID du service configuré et du BEB qui est la racine de cette arborescence. Chaque nœud SPBM a sa propre adresse de multidiffusion pour chaque VSN. Cette adresse (selon la norme) se compose de 2 parties "Pseudo / Source B-MAC" + "I-SID"

Par exemple:



Source: 0A-BC-DE / ISID: fe-dc-ba (I-SID 16702650)
MMAC-DA: A 3 -BC-DE-FE-DC-BA
(Décalage A vers la position «MSB» des quatre bits supérieurs; 3 - valeur fixe)

Un exemple de FIB multicast rempli:

 Switch:1(config)#show isis spbm multicast-fib ========================================================================================== SPBM MULTICAST FIB ENTRY INFO ========================================================================================== MCAST DA ISID BVLAN SYSID HOST-NAME OUTGOING-INTERFACES INCOMING INTERFACE ------------------------------------------------------------------------------------------ 03:00:07:e4:e2:02 15000066 1001 0077.0077.0077 Switch-25 1/33 MLT-2 03:00:08:e4:e2:02 15000066 1001 0088.0088.0088 Switch-33 1/50,1/33 40.40.40.40 03:00:41:00:04:4d 1101 4058 00bb.0000.4100 Switch-1(*)1/3,1/49,0.0.0.0 TunnelHQ 03:00:41:00:04:4f 1103 4058 00bb.0000.4100 Switch-1(*)1/3,1/49,0.0.0.0 cpp ------------------------------------------------------------------------------------------ Total number of SPBM MULTICAST FIB entries 4 ------------------------------------------------------------------------------------------ 

Pour éviter la formation de boucles, l'usine utilise RPFC (Reverse Path Forwarding Check), dont la logique est également fournie via IS-IS. Avec RPFC, le trafic n'est reçu que du "source B-MAC / VLAN" valide, les autres paquets sont rejetés.
En fait, après cela, il ne reste plus qu'à enregistrer les services nécessaires, dont la mise au point se fait uniquement à la frontière de l'usine (c'est-à-dire les commutateurs BEB).
Des exemples de services pris en charge sont présentés ci-dessous.



Les fonctionnalités lorsque vous travaillez avec des flux de multidiffusion IP sont les suivantes:

• Dans un VSN existant, lors de la réception d'un flux de multidiffusion IP, l'usine attribue un service I-SID (16000001 - 16600000) et envoie ces informations sous la forme de TLV 185/186
• Après avoir reçu une jointure IGMP dans ce VSN, l'usine calcule le SPT pour le service I-SID et remplit la FIB

Avantages de Extreme Automated Campus:

• Fonctionne sur des normes ouvertes
• Prise en charge des outils OAM Ethernet standard - IEEE 802.1ag et ITU-T Y.1731
• IS-IS fonctionne au niveau L2, aucun réglage IP à l'intérieur de l'usine n'est requis
• SPT (Shortest path tree) est calculé sur la base des métriques et il n'y a pas de liens bloqués
• Pas besoin de configurer STP dans le noyau d'usine
• Tous les participants dans l'usine après les calculs ont le même ensemble de SPT
• Chemins symétriques entre deux nœuds quelconques
• RPFC (Reverse Path Forwarding Check) élimine les boucles
• Prise en charge ECMP (Equal Cost Multiple Paths) pour l'équilibrage
• Prise en charge de la multidiffusion «1-plusieurs», «plusieurs-1», «plusieurs-plusieurs»
• Factory est un saut virtuel pour le trafic utilisateur
• Travail en usine au dessus de toute topologie physique: ring, full-mesh, partial-mesh, daisy-chain ...
• Haute évolutivité jusqu'à 1000 nœuds dans une usine
• Configuration des services uniquement à la frontière de l'usine
• Minimisation du facteur humain
• Convergence après des pannes jusqu'à 200 ms

UPD: L'image de la machine virtuelle VOSS pour tester Extreme Automated Campus peut être téléchargée sur github.