Области знаний
Партнёрские проектыМатериалы БРЭСпецпроектыСтать автором
Настроить видСменить языкИнформация
О РУВИКИ
Найти статью

IEEE 802.1aq

Pause

IEEE 802.1aq (англ. IEEE 802.1aq) — поправка к стандарту IEEE 802.1Q, которая добавляет поддержку технологии кратчайших путей коммутации Ethernet, получившей название протокол кратчайшего пути коммутации. Эта технология предназначена для упрощения создания и настройки Ethernet-сетей, а также для реализации многопутевой маршрутизации[1][2].

Описание

SPB создан для замены устаревших протоколов построения дерева Spanning Tree Protocol: IEEE 802.1D STP, IEEE 802.1w RSTP и IEEE 802.1s MSTP. В отличие от них, которые блокируют избыточные пути во избежание циклов коммутации, SPB позволяет использовать все активные пути с равной стоимостью, поддерживает гораздо большие топологии уровня 2[3], ускоряет сходимость и повышает эффективность за счёт равномерного распределения трафика по всем путям в ячеистой сети[4][5][6][7]. SPB сохраняет простоту «plug-and-play», сделавшую Ethernet стандартом де-факто на втором уровне сетевой модели.

В SPBM используется 24-битный идентификатор службы I-SID, допускающий до 16 777 216 значений[8]. В RFC 6329 целевым масштабом проектирования SPBM названа сеть из 1000 участвующих мостов[9].

Технология реализует виртуальные локальные сети на стандартных Ethernet-инфраструктурах с помощью протокола обмена состояния канала для распространения информации о топологии и принадлежности к VLAN. Пакеты инкапсулируются на краю сети либо по принципу MAC-in-MAC по IEEE 802.1ah, либо маркируются тегами IEEE 802.1Q или IEEE 802.1ad, и передаются строго только другим членам того же VLAN. Реализуется поддержка одноадресной, многоадресной и широковещательной рассылки, при этом маршрутизация всегда идёт по симметричным кратчайшим путям.

Плоскость управления реализована на базе протокола Intermediate System to Intermediate System (IS-IS) с небольшим числом расширений.

История

4 марта 2006 года рабочая группа опубликовала черновик стандарта 802.1aq версии 0.1[10]. В марте 2012 года IEEE одобрил стандарт 802.1aq[11].

В мае 2013 года SPB впервые был публично продемонстрирован на многовендорной инфраструктуре в качестве магистрали на выставке Interop 2013 в Лас-Вегасе[12]. В 2013–2014 годах SPB использовался для построения магистрали InteropNet, затратив только десятую часть ресурсов по сравнению с предыдущими годами. На Interop 2014 SPB выступал магистральным протоколом, позволив реализовать функции программно-определяемых сетей (SDN)[13][14].

Зимние Олимпийские игры 2014 года в Сочи стали первыми играми с так называемой "fabric-enabled" сетью на базе технологии SPB IEEE 802.1aq[15]. Во время Игр сеть поддерживала пропускную способность до 54 Тбит/с[16]. В 2017 году после приобретения сетевого бизнеса Avaya компания Extreme Networks включила основанную на SPB технологию Fabric Connect в решение Extreme Automated Campus[17]. Отдельный документ IEEE 802.1aq позднее получил статус заменённого стандарта (Superseded Standard)[18].

Связанные протоколы

  • IEEE 802.1Q-2014 — Мосты и объединённые сети: включает Shortest Path Bridging (IEEE 802.1aq), а также IEEE Std 802.1Q-2011, IEEE Std 802.1Qbe-2011, IEEE Std 802.1Qbc-2011, IEEE Std 802.1Qbb-2011, IEEE Std 802.1Qaz-2011, IEEE Std 802.1Qbf-2011, IEEE Std 802.1Qbg-2012, IEEE Std 802.1Q-2011/Cor 2–2012, IEEE Std 802.1Qbp-2014 и основные функции, ранее описанные в 802.1D[19].
  • IEEE 802.1ag — управление целостностью соединений (CFM)
  • IEEE 802.1Qbp — равностоимостные множественные пути для SPB[20]
  • IEEE 802.1Qcj-2023 — автоматическое подключение к службам Provider Backbone Bridging (PBB)[21]
  • RFC 6329 — расширения IS-IS для поддержки IEEE 802.1aq (Shortest Path Bridging)

RFC 6329

Протокол Intermediate System to Intermediate System (IS-IS), определённый в проекте стандарта IETF, RFC 6329, используется в качестве плоскости управления для SPB[22]. SPB не требует наличия машины состояний или других существенных изменений в IS-IS, достаточно лишь новых идентификаторов сетевого уровня и набора TLV[23]

SPB позволяет осуществлять коммутацию по кратчайшим путям в ячеистых Ethernet-сетях, используя несколько равностоимостных маршрутов. SPB расширяет IS-IS небольшим числом TLV и поддерживает две схемы инкапсуляции: IEEE 802.1ad provider bridges (PB) и IEEE 802.1ah Provider Backbone Bridges (PBB).

Требования стандарта позволяют функционировать SPB параллельно с другими сетевыми протоколами, например IPv4 и IPv6, так что отказ SPB-смежности не влияет на смежность для других протоколов (например, OSPF).

Расширения протокола

В RFC 6329 приведены следующие расширения IS-IS для поддержки 802.1aq:

  • Расширения протокола приветствия IS-IS (IIH)
  • Расширения информации о узле
  • Расширения информации о смежности
  • Расширения информации о службах
Расширения IIH

802.1aq спроектирован для одновременной работы с другими протоколами сетевого уровня, такими как IPv4 и IPv6; поэтому сбой установки смежности SPB между двумя узлами не приводит к сбою смежности для сетевых протоколов. RFC 6328 назначает для 802.1aq идентификатор сетевого уровня NLPID 0xC1[24]..

Расширения информации о узле

Детальные параметры, такие как идентификаторы источника кратчайшего пути, специфические алгоритмы и параметры равновесного распределения трафика, определяются через новые TLV.

Расширения информации о смежностях

Специальные под-TLV позволяют объявлять метрику для каждой связи SPB, определять параметрики равновесного дерева.

Расширения информации о службах

Специальные TLV позволяют объявлять принадлежность интерфейсов к сервис-группам, а также адресация B-MAC для групповых режимов.

Преимущества и недостатки

SPB поддерживает два режима работы: SPBV (Shortest Path Bridging-VID) и SPBM (Shortest Path Bridging-MAC). Оба режима наследуют ключевые свойства маршрутизации по состоянию канала:

  • использование всей физической связности благодаря распределённому управлению на базе IS-IS;
  • быстрое восстановление соединения при сбое;
  • локальное влияние отказа (затрагивается только трафик между конкретными узлами);
  • параллельная установка маршрутов для одноадресных и многоадресных рассылок.

SPBM позволяет эмулировать прозрачные сегменты Ethernet LAN, реализует VLAN с поддержкой оптимальных многоадресных деревьев, что снижает уровень потерь пакетов при росте сети, характерный для традиционных подходов.

В операторских сетях SPBM применяется для создания Ethernet VPN при полной изоляции клиентов друг от друга. В реализации Fabric Connect компании Extreme Networks также поддерживаются службы маршрутизации L3 VSN и IP Shortcuts.

SPBM реализует как распределённое (только в точках развилки дерева) так и head-end мультикаст-репликацию — выбор между этими режимами настраивается по опциям сервиса.

Операции и управление

IEEE 802.1aq сохраняет совместимость с существующими средствами операций, администрирования и управления (OA&M) для Ethernet, включая IEEE 802.1ag и рекомендацию ITU-T Y.1731[25].

Разделы полной технической спецификации и реализации

На универсальных коммутаторах Extreme Networks поддержка SPB зависит от операционной системы: Fabric Engine (ранее VOSS) её обеспечивает, Switch Engine (ранее ExtremeXOS) — нет[26].

Для подробной информации о технических аспектах, алгоритмах, сравнении SPBV и SPBM, механизмах резервирования и восстановлении после сбоев, технических анимациях и примерах — см. оригинальный стандарт, RFC и техническую документацию производителей.

Примечания

  1. ↑ Luo, Zhen. An improved shortest path bridging protocol for Ethernet backbone network // The International Conference on Information Networking 2011 (ICOIN2011) : [англ.] / Zhen Luo, Changjin Suh. — IEEE Xplore, 3 марта 2011. — P. 148–153. — ISBN 978-1-61284-661-3. — doi:10.1109/ICOIN.2011.5723169.
  2. ↑ Lab Testing Summary Report; Data Center Configuration with SPB (англ.). Miercom (сентябрь 2011). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 26 августа 2025 года.
  3. ↑ Shuang Yu. IEEE approves new IEEE 802.1aq™ Shortest path bridging (англ.). IEEE Standards Association. — «Using the IEEE’s next-generation VLAN, called a Service Interface Identifier (I-SID), it is capable of supporting 16 million unique services compared to the VLAN limit of four thousand.» Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 14 мая 2013 года.
  4. ↑ Peter Ashwood-Smith. Shortest Path Bridging IEEE 802.1aq Overview (англ.). Huawei (24 февраля 2011). Дата обращения: 11 мая 2012. Архивировано 15 мая 2013 года.
  5. ↑ Jim Duffy. Largest Illinois healthcare system uproots Cisco to build $40M private cloud (англ.). PC Advisor (11 мая 2012). — «Shortest Path Bridging will replace Spanning Tree in the Ethernet fabric.» Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 10 мая 2013 года.
  6. ↑ IEEE Approves New IEEE 802.1aq Shortest Path Bridging Standard (англ.), Tech Power Up (7 мая 2012). Архивировано 12 июня 2012 года. Дата обращения: 6 октября 2026.
  7. ↑ IS-IS Extensions Supporting IEEE 802.1aq (англ.). IETF (апрель 2012). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 15 июня 2013 года.
  8. ↑ Support - 01-SPBM configuration- H3C. H3C. Дата обращения: 6 октября 2026.
  9. ↑ RFC 6329: IS-IS Extensions Supporting IEEE 802.1aq Shortest Path Bridging. IETF Datatracker. Дата обращения: 6 октября 2026.
  10. ↑ 802.1aq - Shortest Path Bridging (англ.). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 17 августа 2025 года.
  11. ↑ Shortest Path Bridging 802.1aq - IEEE REVCOM approval today (англ.) (29 марта 2012). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 3 марта 2016 года.
  12. ↑ Interop: Networking Leaders Demo Shortest Path Bridging (англ.). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 26 августа 2013 года.
  13. ↑ Avaya Networking Solutions Close the Gap between Data Center and End Devices (англ.). Avaya (26 марта 2014). Дата обращения: 18 апреля 2014. Архивировано 30 марта 2014 года.
  14. ↑ Can I use Shortest Path Bridging hardware to build my SDN network (англ.) (8 апреля 2014). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 30 декабря 2024 года.
  15. ↑ Sochi 2014 Olympic Winter Games. Avaya (2013). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 13 мая 2014 года.
  16. ↑ James Careless. Avaya builds massive Wi-Fi net for 2014 Winter Olympics (англ.), Network World (16 декабря 2013). Архивировано 4 апреля 2014. Дата обращения: 11 августа 2016.
  17. ↑ Extreme Networks integrates Avaya tech into portfolio with Extreme Automated Campus. ChannelBuzz. Дата обращения: 6 октября 2026.
  18. ↑ IEEE Standards Association. IEEE Standards Association. Дата обращения: 6 октября 2026.
  19. ↑ 802.1Q-2014 - Bridges and Bridged Networks (англ.). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 20 декабря 2014 года.
  20. ↑ 802.1Qbp - Equal Cost Multiple Paths (англ.). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 17 августа 2025 года.
  21. ↑ IEEE Standards Association. IEEE Standards Association. Дата обращения: 6 октября 2026.
  22. ↑ Avaya - Considerations for Turning your Network into an Ethernet Fabric (англ.). Packet Pushers (18 февраля 2013). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 2 марта 2013 года.
  23. ↑ Unbehagen, Paul; Bragg, Nigel; Allan, David; Fedyk, Don; Ashwood-Smith, Peter J. IS-IS Extensions Supporting IEEE 802.1aq Shortest Path Bridging (англ.). IETF (апрель 2012). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 18 августа 2025 года.
  24. ↑ Eastlake, D. (июль 2011). “IANA Considerations for Network Layer Protocol Identifiers”. IETF [англ.]. DOI:10.17487/RFC6328. Дата обращения 2026-10-06. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  25. ↑ ITU-T Recommendation Y.1731 OAM functions and mechanisms for Ethernet based networks (англ.). Дата обращения: 6 октября 2026. Архивировано 4 апреля 2023 года.
  26. ↑ Q A: What is Switch Engine (EXOS) and Fabric Engine (VOSS)? Extreme Networks. Дата обращения: 6 октября 2026.

Категории

Pause