با گسترش روزافزون سرویسهای ابری و نیاز به تحرکپذیری، پروتکل درخت پوشا (STP) نمیتواند پاسخگوی نیازهای مراکز داده امروزی باشد. کارشناسان شبکه برای حل این مشکل، استاندارد ارتباط متقابل شفاف مبتنی بر تعداد زیادی پیوند TRILL سرنام Transparent Interconnection of Lots of Links را ابداع کردند که همگرایی زیادی با فناوری ابداعی سیسکو، FabricPath، دارد و قادر است عملکرد شبکههای کامپیوتری را بهبود بخشد، اما Cisco FabricPath در این زمینه موفقتر ظاهر شده است.
Cisco FabricPath چیست؟
- Cisco FabricPath فناوری ابداعی سیسکو برای غلبه بر محدودیتهای پروتکل درخت پوشا است که قابلیتهای مهمی برای مقیاسپذیری، همگرایی و مشکلات مرتبط با ازدحام در شبکه را ارائه میکند.
- Cisco FabricPath مبتنی بر الگوی IS-IS است. به این معنا که در صفحه کنترل اجرا میشود و به همین دلیل به آن مسیریابی لایه 2 میگویند.
همانگونه که ممکن است حدس زده باشید، FabricPath در حقیقت راهکاری برای غلبه بر مشکلات پروتکل درخت پوشا است و بهعنوان جایگزینی برای آن در نظر گرفته میشود. نکته مهمی که باید در این زمینه به آن اشاره کنیم این است که پروتکل درخت پوشا در لایه 2 مانع شکلگیری حلقه میشود، در حالی که پروتکلهای مسیریابی سیسکو در لایه 3 به دنبال حذف حلقه در شبکه هستند. بهطور معمول، پروتکلهای مسیریابی به اندازه کافی هوشمند هستند که فرآیند بارگذاری ترافیک را بهدرستی انجام دهند، به این معنا که بار بیشازاندازهای به یک کانال ارتباطی وارد نکنند، اما پروتکل درخت پوشا در این زمینه هوشمندی لازم را ندارد و قادر نیست بهشکل فعال-فعال فرآیند انتقال بستههای اطلاعاتی را مدیریت کند. به همین دلیل، برای پیادهسازی الگوی فعال-فعال و ساخت توپولوژی بدون حلقه در لایههای 2 و 3، سیسکو فناوریFabricPath را ابداع کرد.
FabricPath فناوری انحصاری سیسکو است و عملکردی شبیه بهTRILL دارد که استاندارد IETF است. مزیت بزرگی که FabricPath دارد این است که بالاترین سطح از انعطافپذیری بدون بروز مشکل حلقه را ارائه میدهد. قابلیتی که پروتکل درخت پوشا قادر به ارائه آن نیست. همین مسئله باعث شد تا مراکز داده از فناوری Cisco FabricPath بهجای پروتکل درخت پوشا استفاده کنند.
نکته مهمی که باید به آن اشاره داشته باشیم این است که پروتکل سیستم حد واسط (Intermediate ) یا به اختصار IS-IS لایه 2 متفاوت از پروتکل IS-IS لایه 3 است. پروتکل سیستم حد واسط لایه 2 نیازمند پیکربندی نیست و تنها باید FabricPath را فعال کنید تا پروتکل فوق بهشکل خودکار در پسزمینه اجرا شود. پروتکل سیستم حد واسط لایه 2، چشمانداز مشخصی از توپولوژی یکپارچه موجود در شبکه که مبتنی برFabricPath است ارائه میدهد. همچنین، وظیفه متعادلسازی بار ترافیک با استفاده از ECMP را بر عهده دارد.
عملکرد FabricPath به چه صورتی است؟
همانگونه که اشاره کردیم، فناوریFabricPath سیسکو عملکرد بسیار خوبی در خصوص مسیریابی ترافیک در مقیاس بالا و شبکههای مراکز داده داشته و نقش مهمی در اشتراکگذاری و تقسیم درست بار ترافیکی دارد. این فناوری عملکردهای لایه 2 و لایه 3 را با هم ترکیب میکند تا دستگاههای تحت شبکه بهشکل هوشمدانهای اقدام به مسیریابی کنند، بدون آنکه نگرانی از بابت شکلگیری حلقه بهوجود آید. در نقطه مقابل، پروتکل درخت پوشا تنها بهشکل Plug & Play کار میکند و فاقد هوشمندی لایه 3 است. FabricPath مجهز به پروتکل مسیریابی لایه 3 و الگوریتمهای هوشمندی است که در پشت صحنه کار میکنند تا فناوری فوق بتواند معماری فعال-فعال را ارائه کرده و در عین حال مانع شکلگیری حلقه شود. الگوی فوق بهنام معماری IS-IS لایه 2 نیز شناخته میشود و مستقل از IS-IS لایه 3 است. نکته مهمی که باید در این زمینه به آن دقت کنید این است که FabricPath شبیه به پروتکل درخت پوشا، اترنت را بهعنوان پروتکل اساسی در خود جای داده است. همین مسئله باعث شده تا سادگی، انعطافپذیری و گسترشپذیری خوبی ارائه کند و چند مسیر با هزینه برابر ECMP سرنام Equal Cost Multi-pathing را ارائه دهد. لازم به توضیح است که فناوریFabricPath بهعنوان پروتکل مسیریابی (Routing)، هدایت (Forwarding)، کپسولهسازی (Encapsulation) و تونلسازی (Tunneling) مک به مک (MAC-in-MAC) نیز شناخته میشود، زیرا قادر است فریم
MAC-in-MAC محصورشده را برای سوئیچ FabricPath مقصد هدایت کند. هنگامی که قصد استفاده از فناوری FabricPath را دارید به این نکته دقت کنید که هر دستگاه در یک دامنه FabricPath یک شناسه سوئیچ دارد که بهشکل دستی یا پویا از طریق پروتکل تخصیص منابع پویا DRAP سرنام Dynamic Resource Allocation Protocol تخصیص داده میشود. یک شناسه 12 بیتی که اغلب در سرآیند Fabricpath استفاده میشود.
FabricPath چه مزایایی ارائه میدهد؟
در شرایطی که FabricPath بالاترین سطح از قابلیت اطمینان را ارائه میدهد، اما مزایای شاخص دیگری نیز دارد که از مهمترین آنها به موارد زیر باید اشاره کرد:
- فرآیند پیکربندی شبکه را به میزان قابل توجهی ساده میکند. در این حالت، کارشناسان شبکه باید تنها بهفکر پیکربندی موارد ضروری مثل متمایز کردن پورتهای سوئیچهای مرکزی که وظیفه متصل کردن سوئیچها به یکدیگر را دارند، پورتهای لبه که دستگاههای انتهایی به آنها متصل میشوند و غیره باشند. در اینجا نیازی نیست بهفکر تنظیم پارامتری برای دستیابی به پیکربندی بهینه باشید، زیرا آدرس سوئیچها بهطور خودکار اختصاص داده میشوند. در این حالت هزینههای عملیاتی استقرار شبکهها به میزان قابل توجهی کاهش پیدا میکند.
- یک پروتکل کنترل واحد برای ارسال پیامهای یونیکست، مالتیکست و هرس، شبکه محلی مجازی ارائه میدهد. این پروتکل نسبت به یک شبکه مبتنی بر پروتکل درخت پوشا به پیکربندی ترکیبی کمتری نیاز دارد. از اینرو، مدیریت آن آسانتر است.
- طرحهای شبکه ایستا در مورد الگوهای ترافیک و مکان سرورها و سرویسها، فرضیاتی را مطرح میکنند که اگر این فرضیات اشتباه باشند که در بیشتر موارد اینگونه است، کارشناسان شبکه را مجبور میکنند بهفکر بازطراحی دوباره شبکه باشند. مکانیزم تعویض بافت FabricPath بر مبنای راهکاری بدون اختلال در عملکرد نقاط پایانی به کارشناسان شبکه اجازه میدهد تغییرات لازم را اعمال کنند.
- سوئیچهایی که قادر به پشتیبانی از فناوری FabricPath نیستند، میتوانند بهشکل افزونگی به FabricPath بدون نیاز به استفاده از پروتکل درخت پوشا متصل شوند.
- قابلیتهای عیبیابی FabricPath یک سروگردن بالاتر از ابزارهایی است که مبتنی بر پروتکل آیپی کار میکنند. ابزارهایی مثل ping و traceroute که در لایه 2 کار میکنند، تاخیری در انجام محاسبات دارند، زیرا یک مسیر خاص را بین چند مسیر همهزینه برای رسیدن به یک مقصد آزمایش میکنند.
- درست است که FabricPath یک رابط کاربری آماده استفاده ارائه میدهد، با اینحال، پروتکل کنترل آن بر مبنای پروتکل مسیریابی راهگزینی میانی IS-IS پیادهسازی شده که همگرایی بالا و سریعی را ارائه میدهد. به همین دلیل، پروتکلی است که امکان استفاده از آن در محیطهای بزرگ مقیاسپذیر وجود دارد.
- پیشگیری و کاهش حلقه در صفحه داده که این اطمینان خاطر را میدهد که بستهها بهدرستی به مقصد میرسند. فریمهای FabricPath سیسکو یک فیلد زمانبندی (TTL) شبیه به آن چیزی دارند که پروتکل IP از آن استفاده میکند. علاوه بر این، بررسی ارسال مسیر معکوس (RPF) نیز روی آنها اعمال میشود. بهدلیل استفاده از ECMP در صفحه داده، شبکه میتواند از تمامی لینکهای در دسترس میان هر دو دستگاه بهشکل بهینه استفاده کند. سختافزاری که از فناوری FabricPath پشتیبانی میکند، این ظرفیت را دارد تا چند مسیر با هزینه برابر (ECMP) 16 طرفه را پیادهسازی کند که هنگامی که با 16 پورت 10 گیگابیتی ترکیب شود، ظرفیت سوئیچینگ چندترابیتی را میان سوئیچها ارائه میدهد. علاوه بر این، فریمها از طریق کوتاهترین مسیر در دسترس به مقصد ارسال میشوند. ویژگی مذکور زمان تبادل بستههای اطلاعات میان نقاط پایانی را در مقایسه با پروتکل درخت پوشا به میزان قابل توجهی کاهش میدهد.
- با توجه به اینکه FabricPath باید تنها در لبه بافت، اطلاعات موردنیاز درباره زیرمجموعهای از مک آدرسها را بهدست آورد، امکان گسترشپذیری گسترده دامنه سوئیچشده را بهوجود میآورد.