Fabric Path چیست؟ بررسی مفهوم Fabric Path سویچ های نکسوس سیسکو
همانطور که می دانیم در طراحی شبکه از ویژگی افزونگی در زیرساختهای فیزیکی و تجهیزات استفاده می شود. در شبکه های لایه ۲ با ایجاد افزونگی در لینکهای ارتباطی یکی از مشکلاتی که با آن روبرو هستیم پروتکل STP می باشد.استفاده از این پروتکل دارای معایب زیر می باشد:
دوره های شبکه، برنامه نویسی، مجازی سازی، امنیت، نفوذ و ... با برترین های ایران
سرفصل های این مطلب
- از دست رفتن بخشی از پهنای باند بدلیل بلاک شدن برخی لینکها
- زمان بر بودن پروسه STP در صورت DOWN یا UP شدن یک لینک
- ایجاد Overhead اضافه بخاطر Flood شدن جدول مک
در برخی طراحی ها با استفاده از مکانیزمهایی مانند Port channel و VPC پروتکل STP را دور می زنیم. در این مکانیزمها STP در واقع از بین نمی رود بلکه باعث فریب آن می شود.به منظور حل مشکل STP و استفاده از مزایای شبکه های لایه ۲ قابلبیت جدیدی در سوپیچهای نکسوس بوجود آمده که Fabric Path نامیده می شود. این ویژگی باعث از بیم رفتن پروتکل STP در شبکه شده و قابلیتهای لایه 2 شبکه همچنان پا برجا می ماند. اساس F.P استفاده از قابلیتهای روتینگ در لایه 2 (Layer 2 routing) می باشد.
Fabric Path چه کاربردهایی دارد؟
- بین لایه اکسس با Aggregation
- بین لایه Aggregation با Core
- در ارتباطات بین سایتها( کاربرد سوم مستلزم داشتن زیرساخت Dark fiber بین سایتها می باشد)
مزایای استفاده از Fabric Path چیست؟
- استفاده از مزایای روتینگ در شبکه لایه 2
- استفاده از تمام ظرفیت لینکها بدون هدر رفت پهنای باند
- جلوگیری از Flood شدن جدول مک بین سوپیچها
- جایگزین مناسبی بجای VPC
- کانفیگ ساده و روان
- طراحی منعطف شبکه ( که در شبکه های Leaf & Spine می توان استفاده کرد)
- حذف پروتکل STP و Loop در شبکه
- امکان Extend شدن Vlan ها بین بلاکهای مختلف
کامپوننت های Fabric Path شامل چه چیزهایی می شوند؟
- استفاده از پروتکل IS-IS جهت روتینگ
- تعامل F.P با پروتکل STP
- روش Encapsulation در F.P
- چگونگی انجام روتینگ در F.P و آشنایی با Switch ID
- چگونگی Learn شدن MAC در F.P
- تر کیب F.P با VPC
- چگونگی ارسال ترافیکهای Multicast,unicast و broadcast در F.p
نقش پروتکل IS-IS در Fabric Path چیست؟
- IS-IS جایگزین پروتکل STP برای مدیریت Control Plan در F.P شده است
- در پیاده سازی F.P هر یک از سوییچها دارای شناسه ای به نام Switch ID می شوند که IS-IS با استفاده از شناسه روتینگ لایه دو را برقرار می کند.
- برای پیاده سازی F.P نیازی به داشتن دانش IS-IS نیست و پس از کانفیگ F.P خود IS-IS یه صورت خودکار کانفیگ می شود.
- بدلیل انعطاف پذیری IS-IS و استفاده از TLV این پروتکل می تواند بجای IP مقادیر دیگری مانند Switch ID را در الگوریتم مسیریابی خود استفاده کند.
حال می خواهیم بدانیم که رابطه بین F.P با STP چگونه است و اینکه چرا یا وجود ساختار لایه دو در F.P هیچ لوپی اتفاق نمی افتد. جواب اینست که از دید سوییچهای بیرونی کلیه سوییچهای شرکت کننده در F.P در واقع یک سوییچ به نظر می آیند که این سوییچ باید به عنوان Root switch در نظر گرفته شود یعنی کلیه سوییچهای F.P باید دارای priority یکسان و پایین تر از سوییچهای خارج از F.P باشد.
بهتر است بدانیم مه برای Extend کردن یک یا چند vlan بین بلاکهای مختلف ( مثلا بین Aggregation Block ها) باید آن Vlan ها را در شبکه F.P کانفیگ نمود تا این امکان فراهم شود. در غیر اینتصورت Vlan های یک بلاک نمی تواند با Vlan های مشابه در بلاک دیگر صحبت کند.
]چند نوع MAC Address Learning در Fabric Path وجود دارد؟
- Local MAC: مک آدرس هایی که در یک شبکه Local یاد گرفته می شوند.
- Remote MAC: این نوع مک آدرسها بین بلاکهای مختلف یادگیری می شوتد که براساس Switch ID و پورت این کار اتفاق می افتد
در شبکه F.P مک آدرسها فقط بر روی سوپیچها Edge (leaf) یاد گرفته می شوند آن هم به شرطی که ترافیک مقصد در شبکه لوکال خودشان باشد و سوپیچهای Core(Spine) فقط مسوول روتینگ براساس Switch ID هستند.همچنین در شبکه F.P یاد گیری مک آدرس (MAC Learning) براساس ترافیکهای Broadcast و Unicast اتفاق نمی افتد.شکل زیر مراحل ارسال ترافیک بین دو نقطه را نشان می دهد که تفسیر آن را براساس مطالب فوق به عهده خود شما می گذاریم:
FP برای Flood کردن ترافیکهای Unicast, Multicast, Broadcast و unkown از مفهومی به نام Multi-Destination Tree استفاده می کند. FP برای ایجاد روتینگ از دو نوع درخت استفاده می کند که یکی از آنها به عنوان Default Multi-Destination Tree بوده و برای ارسال ترافیکهای Broadcast, Unicast و Unkown استفاده شده و ترافیکهای Multicast از درخت دیگر عبور می کند. به ازای هر درخت یک Ftag ایجاد می شود که در Header مربوط به FP قرار می گیرد.
ترافیکهای Multicast فقط به سوییچهایی ارسال می شوند که گیرنده ای در پشت آنها وجود داشته باشد بر خلاف ترافیکهای Broadcast که به کل شبکه ارسال می گردد.شاید از خود پرسیده باشید که معادل Fabric path در استاندارد جهانی چیست. Transparent Interconnection of Lots of Link یا TRILL معادل FP در استاندارد جهانی است که در زیر مقایسه بین ابن دو نشان داده شده است:
همانطور که در تصویر می بینید FP در مقایسه با TRILL از امکانات و قابلیتهای بیشتری برخوردار بوده و می تواند گزینه مناسب تری برای سوییچینگ لایه 2 و حذف STP در شبکه باشد.در ادامه با چگونگی کانفیگ Fabric path به صورت تصویری آشنا می شویم:
در شکل زیر مراحلی که برای کانفیگ FP بر روی سوییچهای نکسوس 7000 و 5500 لازم است آورده شده که به اختصار آن را توضیح می دهیم:
- در ابتدا قابلیت FP را بر روی سوییچ نصب می کنیم( اگر بر روی سوپیچ مجازی VDC کار می کنیم FP را بر روی آن فعال می کنیم)
- سپس قابلیت مزبور را بر روی سوییچ فعال می کنیم.
- برای هر یک از سوییچهای شرکت کننده در FP یک Switch ID در نظر می گیریم.
- با توجه به یکی شدن سوییچها در شبکه FP باید مقدار Pririty تمامی این سوییچها را یکسان و پایین تر از سایر سوییچها در نظر گرفته تا سوییچهای FP به عنوان Root Briedg در نظر گرفته شود.
- اینترفیسهای شرکت کننده را از نوع FP تعریف می کنیم.
- در صورتیکه بخواهیم Vlanها در بین بلاکهای مختلف Extend بشوند آنها را از نوع FP تعریف می کنیم.
- در صورتیکه بخواهیم VPCرا در FP کانفیگ کنیم باید Virtual switch ّID را ایجاد کنیم(اختیاری)
- برای ترافیکهای Unicast و Multicast الگوریتمهای لودبالانسینگ را می توان تنظیم نمود (اختیاری)
تصویر زیر دستورات اجرایی برای کانفیگ FP را نشان می دهد:
تصاوبر زیر نشان دهنده اطمینان از صحت عملکرد و کانفیگ FP را بر روی سوییچ مشان می دهد:
با اجرای دستور زیر (در نصویر پایین) جدول مک آدرس سوییچ شرکت کننده در FP نشان داده می شود. همانطور که ملاحظه می کنید مک های لوکال و مک هایی که مربوط به سگمنت دیگری بوده و توسط سوییچ یاد گرفته شده است در جدول مربوطه لیست شده اند:
با استفاده از دستور زیر نیز می توان جدول مربوط به روتینگ IS-IS که در FP استفاده شده است را ببینیم: