Технология Tag Switching фирмы Cisco

Провайдерам услуг Internet требуется все большая и большая пропускная спо­собность, что продиктовано не только стремительным ростом числа пользова­телей сети Internet, но и активным внедрением мультимедийных приложений. Чтобы удовлетворить это требование, приходится увеличивать производитель­ность центральных маршрутизаторов при обработке обычного и группового тра­фика.

Фирма Cisco предлагает эффективное решение данной проблемы. Используя гибкость и богатые функциональные возможности коммутации третьего уровня, это решение позволяет реализовать простую технологию передачи данных на основе фирменного алгоритма обмена меток (label swapping). Новая технология направлена на расширение возможностей центральных маршрутизаторов рас­пределенной сети.

Каждый маршрутизатор с поддержкой технологии тег-коммутации (Tag Switching Router, TSR) первоначально формирует внутренний образ сетевой то­пологии, используя стандартные протоколы маршрутизации (OSPF, BGP или EIGRP). После заполнения таблиц маршрутизации каждый TSR локально генерирует для каждого маршрута так называемую метку. Метка — это короткая фиксированной длины строка. Небольшой размер строки позволяет ускорить и упростить поиск в таблице маршрутизации. Каждая метка может соответство­вать одному маршруту или их совокупности. Эти локально генерируемые метки распространяются между соседними TSR с помощью фирменного протокола Tag Distribution Protocol (TDP). Как только пакет поступает на граничный TSR, ему присваивается своя метка, и затем он передается следующему TSR на данном маршруте (рис. 16.46). Метка имеет смысл только в области действия маршру­тизаторов с технологией Cisco Tag Switching. При выходе пакета из этой облас­ти метка изымается.

Маршрутизаторы, расположенные внутри области действия Tag Switching, принимают решения о маршрутизации основного трафика в зависимости от метки. После получения пакета маршрутизатор корректирует метку и отправля­ет пакет следующему TSR. Если полученный пакет содержит метку, о которой нет информации, или метка соответствует нескольким маршрутам, то данный TSR будет выполнять маршрутизацию традиционным способом. Иными слова­ми, для работы каждого TSR требуется, чтобы метки были корректными в пре­делах области связанных между собой TSR.

Метка может размещаться: после заголовка кадра второго (канального) уров­ня, но перед заголовком пакета третьего (сетевого) уровня; в поле Flow Label заголовка пакета IPv6 или в поле VCI ячейки ATM. Это позволяет внедрить Cisco Tag Switching практически в любую среду передачи данных.

Алгоритм обмена меток реализуется следующим образом. После поступления пакета с меткой на очередной TSR, он считывает ее и использует как индекс для поиска в своей базе данных меток (Tag Information Database, TIB). Каждой входной метке в TIB соответствует определенная информация, которая и ис­пользуется для маршрутизации всех пакетов с этими метками. На рис. 16.47 показан пример работы алгоритма обмена меток. При получении маршрутизато­ром TSR пакета с меткой 100 он, найдя соответствующую запись в TIB, присва­ивает пакету метку 500 и передает на соответствующий интерфейс (порт 2).

Процедура поиска информации, необходимой для принятия решения о мар­шрутизации, в базе TIB эффективнее, чем в случае традиционного алгоритма поиска в обычной таблице маршрутизации. Кроме того, данная процедура может быть реализована на аппаратном уровне с использованием технологии ASIC. Технология обработки меток не зависит от их назначения, то есть метка может соответствовать одному маршруту или совокупности маршрутов (в случае обыч­ного трафика), маршруту группового трафика или идентификатору потока дан­ных.

Маршрутизация протокола IP в сети Internet построена по иерархической схеме. Вся сеть Internet рассматривается как совокупность доменов маршрути­зации, называемых автономными системами. Маршрутизация внутри автономной системы выполняется с помощью протоколов маршрутизации, принадлежащих к классу внутренних протоколов маршрутизации (Interior Gateway Protocol, IGP), а между автономными системами — с помощью протоколов, принадлежащих к классу граничной маршрутизации (Border Gateway Protocol, BGP). Однако все маршрутизаторы внутри автономных систем, передающие транзитный трафик, должны учитывать информацию, полученную не только от протоколов класса IGP, но и от протоколов класса BGP.

Решение Cisco Tag Switching позволяет резко уменьшить количество требу­ющейся информации о маршрутизации, так как только граничным TSR необхо­дима вся информация от протоколов маршрутизации класса BGP. С этой целью метод Cisco Tag Switching предусматривает возможность включения в пакет не одной метки, а набора (стека) меток.

Технология ARIS фирмы IBM

ARIS (Aggregate Route-base IP Switching) — это технология образования вир­туальных путей, которые допускают коммутацию IP-дейтаграмм на канальном уровне эталонной модели OSI. Следует отметить, что технология IP-коммута­ции напоминает принципы, заложенные в сети ATM. Перед тем как два устрой­ства смогут обмениваться информацией, между ними должен быть установлен виртуальный путь. В общем случае этот виртуальный путь не является вирту­альным соединением в смысле технологии ATM. Решение, предложенное компанией IBM, — ARIS — также формирует виртуальные пути, однако при этом оно может работать не только в сетях ATM, но и в сетях на базе коммутируемого Ethernet или Frame Relay.

Данная технология использует пути, определяемые традиционными протоко­лами маршрутизации, для построения деревьев, состоящих из виртуальных ка­налов. Корень дерева — это получатель. Листья дерева — отправители. Ветви дерева соответствуют путям (направлениям), которые определены протоколами маршрутизации (OSPF, BGP). Технология ARIS присваивает метки виртуаль­ным каналам, идущим к получателю. После создания дерева пакеты могут на­правляться к адресату с использованием коммутации, а не маршрутизации, что позволяет значительно повысить скорость обработки.

Коротко рассмотрим схему работы ARIS. Когда устройство, подключенное к локальной сети, инициирует взаимодействие с другим устройством в другой подсети, то сначала IP-дейтаграммы передаются на маршрутизатор с поддерж­кой ARIS. Данный маршрутизатор просматривает свою таблицу маршрутизации и присваивает метку дейтаграмме на сетевом уровне. Затем он передает ее через подходящий виртуальный путь. Промежуточные коммутаторы читают метку и передают пакет целевому маршрутизатору без выполнения маршрутизации. Це­левой маршрутизатор удаляет метку из пакета и передает его окончательному получателю. Данная технология позволяет передавать все IP-дейтаграммы между сетями через один и тот же виртуальный путь и не устанавливать отдель­ные виртуальные пути для каждой пары отправитель-получатель.