Описание

Главное преимущество агрегирования каналов в том, что потенциально повышается полоса пропускания: в идеальных условиях полоса пропускания агрегированого канала может быть равна сумме полос пропускания всех объединённых в нём каналов. Также, в случае отказа одного из агрегируемых каналов трафик без прерывания сервиса посылается через оставшиеся. Если же канал вновь начинает работать, то через него опять посылают данные.^[1]

Ранее чем стандарт 802.3ad был разработан так называемый EtherChannel (закрытая разработка Cisco). Его плюс был в том, что он поддерживает разные режимы посылки пакетов, тогда как 802.3ad поддерживает только стандартный.

Стандарт 802.3ad

Стандарт IEEE 802.3ad принят в 2000-ом году. Полное название — «802.3ad Link aggregation for parallel links».

Примером может служить сервер с 8 сетевыми 1000-мбитными карточками, соединённый 8-ю каналами с коммутатором.

Агрегирование 1-гигабитных каналов с помощью 802.3ad как правило дешевле чем одна 10-гигабитная плата, но имеет ограничения: 1) распределение трафика по каналам может быть неравномерным, вплоть до того, что весь трафик идет по одному каналу, а другие простаивают (зависит от трафика и возможностей и настроек оборудования), что в крайних случаях означает отсутствие выигрыша в пропускной способности по сравнению с единственным каналом; 2) объединять можно не более 8 каналов, что в случае гигабитных каналов дает теоретическую суммарную пропускную способность в 8 гигабит/сек.

Агрегирование каналов позволяет постепенно увеличивать скорость каналов в системе без необходимости покупать разом дорогостоящие новые платы, на порядок более быстрые.

Использование разных портов и скоростей

Обычно все порты при агрегировании должны быть одного типа. Например, все порты с медным покрытием (CAT-5E/CAT-6), все порты оптоволокна одномодового (SM) или все многомодового (MM).

Также, все порты должны действовать на одной скорости. Возможно объединить 100-мегабитные порты вместе, но объединить 100-мегабитный порт и гигабитный порт скорее всего не получится, хотя по стандарту 802.3ad смешивать порты с разной скоростью допустимо.

Поддержка агрегирования и совместимость между изделиями разных фирм

Большинство решений для агрегирования гигабитных каналов основывается на стандарте IEEE 802.3ad, принятом в 2000-м году. Однако нестандартизованные протоколы других фирм существовали ещё до принятия этого стандарта. Некоторые из них используются до сих пор. Примеры таких протоколов: Cisco EtherChannel trunking, Adaptec’s Duralink trunking, Nortel MLT MultiLink trunking. Эти протоколы в большинстве своём работают исключительно с продукцией одной компании или продукцией одной линии.

В настоящее время большинство производителей выпускают сетевые устройства с поддержкой стандарта IEEE 802.3ad, что в теории должно обеспечивать возможность совместной работы устройств различных марок. На практике же такие сочетания могут быть неработоспособны, поэтому рекомендуется заранее уточнять о возможности совместной работы тех или иных устройств.

Агрегирование сетевых адаптеров

Агрегирование каналов используется не только в коммутаторах. На сетевых адаптерах компьютеров также можно настроить агрегирование каналов.

В операционной системе Линукс использование в параллель нескольких Ethernet-адаптеров выглядит следующим образом. Допустим, есть два адаптера Ethernet: eth0 и eth1. Их можно объединить в псевдо-Ethernet-адаптер bond0. На bond0 можно настроить один IP-адрес. Для программ нет никакой разницы между eth0 (eth1) и bond0 (исключая немногие служебные утилиты, которые как раз и предназначены для операций непосредственно с адаптерами).

Spanning Tree Protocol (STP, протокол связующего дерева) — сетевой протокол. Основной задачей STP является устранение петель в топологии произвольной сетиEthernet, в которой есть один или более сетевых мостов, связанных избыточными соединениями. STP решает эту задачу, автоматически блокируя соединения, которые в данный момент для полной связности коммутаторов являются избыточными.

Необходимость устранения топологических петель в сети Ethernet следует из того, что их наличие в реальной сети Ethernet с коммутатором с высокой вероятностью приводит к бесконечным повторам передачи одних и тех же кадров Ethernet одним и более коммутатором, отчего пропускная способность сети оказывается почти полностью занятой этими бесполезными повторами; в этих условиях, хотя формально сеть может продолжать работать, на практике её производительность становится настолько низкой, что может выглядеть как полный отказ сети.

STP относится ко второму уровню модели OSI. Протокол описан в стандарте IEEE 802.1d. STP основан на одноимённом алгоритме, который разработала Радья 

Принцип действия

1. В сети выбирается один корневой мост (англ. Root Bridge).

2. Далее каждый, отличный от корневого, мост просчитывает кратчайший путь к корневому. Соответствующий порт называется корневым портом (англ. Root Port). У любого некорневого коммутатора может быть только один корневой порт.

3. После этого для каждого сегмента сети, к которому присоединён более чем один порт моста, просчитывается кратчайший путь к корневому порту. Мост, через который проходит этот путь, становится назначенным для этой сети (англ. Designated Bridge), а соответствующий порт — назначенным портом(англ. Designated port).

4. Далее во всех сегментах, с которыми соединены более одного порта моста, все мосты блокируют все порты, не являющиеся корневыми и назначенными. В итоге получается древовидная структура (математический граф) с вершиной в виде корневого коммутатора.

Алгоритм действия STP (Spanning Tree Protocol

После включения коммутаторов в сеть, по умолчанию каждый коммутатор считает себя корневым (root).

• Каждый коммутатор начинает посылать по всем портам конфигурационные Hello BPDU пакеты раз в 2 секунды.

• Если мост получает BPDU с идентификатором моста (Bridge ID) меньшим, чем свой собственный, он прекращает генерировать свои BPDU и начинает ретранслировать BPDU с этим идентификатором. Таким образом в конце концов в этой сети Ethernet остаётся только один мост, который продолжает генерировать и передавать собственные BPDU. Он и становится корневым мостом (root bridge).

• Остальные мосты ретранслируют BPDU корневого моста, добавляя в них собственный идентификатор и увеличивая счетчик стоимости пути (path cost).

• Для каждого сегмента сети, к которому присоединены два и более портов мостов, происходит определение designated port — порта, через который BPDU, приходящие от корневого моста, попадают в этот сегмент.

• После этого все порты в сегментах, к которым присоединены 2 и более портов моста, блокируются за исключением root port и designated port.

• Корневой мост продолжает посылать свои Hello BPDU раз в 2 секунды.

RSTP (Rapid STP, англ. Rapid spanning tree protocol, быстрый протокол разворачивающегося дерева), он же IEEE 802.1W-2001 и IEEE 802.1D-2004— версия протоколаSTP c ускоренной реконфигурацией дерева, использующегося для исключения петель (исключения дублирующих маршрутов) в соединениях коммутаторов Ethernet с дублирующими линиями.