Альтернативные маршруты в виртуальных локальных сетях

По умолчанию протокол STP/RSTP образует в сети одно покрывающее дерево для всех виртуальных локальных сетей. Чтобы в сети можно было использовать разные покрываю­щие деревья для разных виртуальных локальных сетей, существует специальная версия протокола, называемая множественным протоколом покрывающего дерева (Multiple Spanning Tree Protocol, MSTP).

Рис. 14.16. Два покрывающих дерева, построенные по протоколу MSTP

 

Протокол MSTP позволяет создать несколько покрывающих деревьев и приписывать к ним различные виртуальные локальные сети. Обычно создается небольшое количество деревьев, например два или три, чтобы сбалансировать нагрузку на коммутаторы, в про-

тивном случае, как мы видели в примере на рис. 14.2 и 14.3, единственное покрывающее дерево может полностью оставить без работы некоторые коммутаторы сети, то есть недо­использует имеющие сетевые ресурсы.

Если вернуться к нашему примеру (см. рис. 14.2), то при создании двух покрывающих деревьев можно сконфигурировать приоритеты коммутаторов так, чтобы для одного дерева корневым коммутатором стал коммутатор 111, а для второго — коммутатор 222 (рис. 14.16).

В этом варианте мы подразумеваем, что порты 4 коммутаторов с 555 по 888 сконфигу­рированы как порты доступа одной виртуальной локальной сети, например VLAN100, апорты 3 тех же коммутаторов — как порты доступ другой виртуальной локальной сети, например VLAN200. Сеть VLAN100 приписана к покрывающему дереву с корневым коммутатором 111, a VLAN200 — к покрывающему дереву с корневым коммутатором 222. В этом варианте все коммутаторы сети используются для передачи трафика, что повышает производительность сети.

Протокол MSTP основан на протоколе RSTP, поэтому обеспечивает быструю реакцию сети на отказы.

Качество обслуживания в виртуальных сетях

Коммутаторы локальных сетей поддерживают практически все механизмы QoS, которые мы обсуждали в главе 7. Это утверждение относится к коммутаторам локальных сетей как к классу коммуникационных устройств, каждая же конкретная модель коммутатора может быть наделена только определенным набором механизмов поддержания параметров QoS или же не иметь их вовсе. Как правило, коммутаторы рабочих групп средств QoS не поддерживают, в то время как для, магистральных коммутаторов эта поддержка является обязательной.

Классификация трафика

Коммутаторы локальных сетей являются устройствами второго уровня, которые анализи­руют заголовки только протоколов канального уровня. Поэтому коммутаторы обычно ис­пользуют для классификации трафика только МАС-адреса источника и приемника, а также номер порта, через который поступил кадр. Возможен также учет при классификации значения произвольного подполя внутри поля данных, заданного путем указания смеще­ния в байтах. Эти способы не очень удобны для администратора, которому необходимо, например, отделить голосовой трафик от трафика передачи файлов. Поэтому некоторые коммутаторы, не поддерживая протоколы верхних уровней в полном объеме (например, не применяя протокол IP для продвижения пакетов), выполняют классификацию на основе признаков, содержащихся в заголовках пакетов этих протоколов — IP-адресах и портах TCP/UDP

Маркирование трафика

Маркирование трафика обычно выполняется на границе сети, а затем его результаты ис­пользуются во всех промежуточных устройствах сети. В кадре Ethernet 802.3 отсутствует поле, в которое можно было бы поместить результат маркировки трафика. Однако этот недостаток исправляет спецификация 802.1р, в которой имеются три бита дополнительного заголовка 802.1Q/p для хранения приоритета кадра.

Фактически, эти три бита служат для хранения признака одного из восьми классов тра­фика. Именно так трактует это поле стандарт 802.1D-2004, куда вошла спецификация 802.1р. В приложении G стандарта 802.1D-2004 даются рекомендации по разделению всего трафика локальных сетей на семь классов:

§ NC (управление сетью). Управлению сетью дается высший приоритет при обслужива­нии, так как от своевременного принятия решения и доставки управляющей информа­ции сетевым устройствам зависят любые характеристики сети.

§ VO (голос). Голосовому трафику требуется обеспечить задержу менее 10 мс.

§ VI (видео). Видеотрафику требуется обеспечить задержу менее 100 мс.

§ CL (контролируемая нагрузка). При применении важных бизнес-приложений требуется некоторая форма контроля допуска (admission control) и резервирование пропускной способности для потока.

§ ЕЕ (улучшенное обслуживание). Это улучшенный вариант обслуживания по возмож­ности, не дающий никаких гарантий пропускной способности.

§ BE (обслуживание по возможности, или с максимальными усилиями). Стандартное обслуживание в локальных сетях.

§ ВК (фоновый трафик). Наименее чувствительный к задержкам трафик, например тра­фик резервного копирования, источник которого может передавать большие объемы данных, поэтому его целесообразно выделить в особый класс, чтобы он не замедлял обработку других типов трафика.

Управление очередями

Коммутатор, поддерживающий параметры QoS, позволяет использовать несколько очере­дей для дифференцированной обработки классов трафика. Очереди могут обслуживаться в соответствии с алгоритмом приоритетной обработки, алгоритмом взвешенного обслужи­вания или на основе комбинации этих алгоритмов.

Коммутатор обычно поддерживает некоторое максимальное количество очередей, которое может оказаться меньше, чем требуемое число классов трафика. В этой ситуации несколько классов будут обслуживаться одной очередью, то есть фактически сольются в один класс. Стандарт 802.1D-2004 дает рекомендации в отношении того, какие классы трафика нуж­но реализовывать в сети в условиях ограниченного количества очередей в коммутаторах (табл. 16.1).

При существовании только одной очереди в сети все классы трафика обслуживаются этой очередью. На самом деле все классы обслуживаются с обычным качеством (по воз­можности), так как за счет управления очередями улучшить качество невозможно, хотя такие возможности, как обратная связь и резервирование полосы пропускания, для общего трафика остаются.

Две очереди дают возможность дифференцированно обслуживать группы классов трафи­ка — менее требовательные классы ВК, BE и ЕЕ в одной очереди, а более требовательные классы VO, CL, VI, NC — в другой.

Дальнейшее увеличение количества очередей позволяет более дифференцированно об­служивать трафик, вплоть до рекомендуемых семи классов. Предложенная схема является только рекомендацией, администратор сети может делить трафик на классы по своему усмотрению.

Таблица 16.1. Классы трафика и количество очередей

Количество очередей	Классы трафика
	{BE, ЕЕ, ВК, VO, CL, VI, NC}
	{BE, ЕЕ, ВК}
	{VO, CL, VI, NC}
	{BE, ЕЕ, ВК}
	{CL, VI}
	{VO, NC}
	{ВК}
	{BE, ЕЕ}
	{CL, VI}
	{VO, NC}
	{ВК}
	{BE, ЕЕ}
	{CL}
	{VI}
	{VO, NC}
	{ВК}
	{BE}
	{ЕЕ}
	{CL}
	{VI}
	{VO, NC}
	{ВК}
	{BE}
	{ЕЕ}
	{CL}
	{VI}
	{VO}
	{NC}

 

Кроме того, допускается обслуживание индивидуальных потоков трафика, но при этом каждый коммутатор должен самостоятельно выделять поток из общего трафика, так как в кадре Ethernet нет поля для переноса через сеть метки потока. В качестве признака класса трафика можно использовать номер виртуальной сети. Этот признак можно также комбинировать со значениями поля приоритета кадра, получая большое число различных классов.