Плоскость управления
В сетевой маршрутизации плоскость управления — это часть архитектуры маршрутизатора , которая занимается установлением топологии сети , или информация в таблице маршрутизации , определяющая, что делать с входящими пакетами . Функции плоскости управления, такие как участие в протоколах маршрутизации , выполняются в элементе управления архитектурой. [1] В большинстве случаев таблица маршрутизации содержит список адресов назначения и исходящие интерфейсы, связанные с каждым из них. Логика плоскости управления также может идентифицировать определенные пакеты, которые должны быть отброшены, а также предпочтительную обработку определенных пакетов, для которых высокое качество обслуживания определяется такими механизмами, как дифференцированные услуги .
В зависимости от конкретной реализации маршрутизатора может существовать отдельная информационная база пересылки , заполняемая плоскостью управления, но используемая высокоскоростной плоскостью пересылки для поиска пакетов и принятия решения о том, как с ними обращаться.
В вычислениях плоскость управления — это часть программного обеспечения, которая настраивает и отключает плоскость данных. [2] Напротив, плоскость данных — это часть программного обеспечения, которое обрабатывает запросы данных. [3] Плоскость данных также иногда называют плоскостью пересылки.
Это различие оказалось полезным в сетевой области, где оно возникло, поскольку оно разделяет задачи: плоскость данных оптимизирована для скорости обработки, а также для простоты и регулярности. Плоскость управления оптимизирована для обеспечения возможности настройки, обработки политик, обработки исключительных ситуаций и в целом для облегчения и упрощения обработки плоскости данных. [4] [5]
Концептуальное отделение плоскости данных от плоскости управления осуществлялось уже много лет. [6] Ранним примером является Unix , где основные операции с файлами — открытие, закрытие для плоскости управления и чтение-запись для плоскости данных. [7]
Построение таблицы одноадресной маршрутизации
[ редактировать ]Основная функция плоскости управления — принятие решения о том, какие маршруты попадают в основную таблицу маршрутизации. «Основной» относится к таблице, содержащей одноадресные активные маршруты. Для многоадресной маршрутизации может потребоваться дополнительная таблица маршрутизации для многоадресных маршрутов. Некоторые протоколы маршрутизации, например IS-IS , OSPF и BGP, поддерживают внутренние базы данных возможных маршрутов, которые активируются в случае сбоя маршрута или изменения политики маршрутизации.
Несколько различных источников информации могут предоставлять информацию о маршруте к данному пункту назначения, но маршрутизатор должен выбрать «лучший» маршрут для установки в таблицу маршрутизации. В некоторых случаях может существовать несколько маршрутов одинакового «качества», и маршрутизатор может установить их все и распределить нагрузку между ними.
Источники маршрутной информации
[ редактировать ]Существует три основных источника информации о маршрутизации:
- Информация о состоянии напрямую подключенных аппаратных и программно-определяемых интерфейсов
- Статические маршруты, настроенные вручную
- Информация из протоколов (динамической) маршрутизации
Информация о локальном интерфейсе
[ редактировать ]Маршрутизаторы пересылают трафик, который поступает на входной интерфейс и уходит на выходной интерфейс, подвергаясь фильтрации и другим локальным правилам. Хотя маршрутизаторы обычно пересылают данные с одного физического интерфейса (например, Ethernet , последовательного ) на другой физический интерфейс, на физическом интерфейсе также можно определить несколько логических интерфейсов. Например, физический интерфейс Ethernet может иметь логические интерфейсы в нескольких виртуальных локальных сетях, определенных IEEE 802.1Q VLAN заголовками .
Когда интерфейс имеет адрес, настроенный в подсети , например 192.0.2.1 в подсети 192.0.2.0/24 (т. е. маска подсети 255.255.255.0), и этот интерфейс считается маршрутизатором «работающим», маршрутизатор, таким образом, имеет маршрут с прямым подключением к 192.0.2.0/24. Если протокол маршрутизации предлагает маршрут другого маршрутизатора в ту же подсеть, программа установки таблицы маршрутизации обычно игнорирует динамический маршрут и предпочитает маршрут с прямым подключением.
На маршрутизаторе также могут быть программные интерфейсы, которые он обрабатывает так, как если бы они были локально подключены. Например, большинство реализаций имеют «нулевой» программно-определяемый интерфейс. Пакеты, имеющие этот интерфейс в качестве следующего перехода, будут отброшены, что может быть очень эффективным способом фильтрации трафика. Маршрутизаторы обычно могут маршрутизировать трафик быстрее, чем проверять его и сравнивать с фильтрами, поэтому, если критерием отбрасывания является адрес назначения пакета, «черная дыра» трафика будет более эффективной, чем явные фильтры.
Другие программно-определяемые интерфейсы, которые считаются напрямую подключенными, пока они активны, представляют собой интерфейсы, связанные с протоколами туннелирования , такими как инкапсуляция общей маршрутизации (GRE) или многопротокольная коммутация по меткам (MPLS). Интерфейсы Loopback — это виртуальные интерфейсы, которые считаются интерфейсами с прямым подключением.
Статические маршруты
[ редактировать ]Правила конфигурации маршрутизатора могут содержать статические маршруты. Статический маршрут как минимум имеет адрес назначения, длину префикса или маску подсети, а также определение того, куда отправлять пакеты для этого маршрута. Это определение может относиться к локальному интерфейсу маршрутизатора или к адресу следующего перехода, который может находиться на дальнем конце подсети, к которой подключен маршрутизатор. Адрес следующего перехода также может находиться в подсети, которая подключена напрямую, и прежде чем маршрутизатор сможет определить, пригоден ли статический маршрут для использования, он должен выполнить рекурсивный поиск адреса следующего перехода в локальной таблице маршрутизации. Если адрес следующего перехода достижим, статический маршрут можно использовать, но если следующий переход недоступен, маршрут игнорируется.
Статические маршруты также могут иметь факторы предпочтения, используемые для выбора лучшего статического маршрута к тому же пункту назначения. Одно приложение называется плавающим статическим маршрутом , где статический маршрут менее предпочтителен, чем маршрут из любого протокола маршрутизации. Статический маршрут, который может использовать коммутируемое соединение или другую медленную среду, активируется только тогда, когда протокол(ы) динамической маршрутизации не могут обеспечить маршрут к месту назначения.
Статические маршруты, которые более предпочтительны, чем любой динамический маршрут, также могут быть очень полезны, особенно при использовании принципов организации трафика, чтобы определенный трафик проходил по определенному маршруту с заданным качеством обслуживания.
Протоколы динамической маршрутизации
[ редактировать ]См. протоколы маршрутизации . Менеджер таблицы маршрутизации в соответствии с правилами реализации и конфигурации может выбирать конкретный маршрут или маршруты из объявленных различными протоколами маршрутизации.
Установка одноадресных маршрутов
[ редактировать ]Различные реализации имеют разные наборы предпочтений для информации о маршрутизации, и они не стандартизированы среди IP-маршрутизаторов. Справедливо сказать, что подсети на активных интерфейсах, подключенных напрямую, всегда предпочтительнее. Однако помимо этого будут и различия.
Разработчики обычно имеют числовое предпочтение, которое Cisco называет «административным расстоянием», при выборе маршрута. Чем ниже предпочтение, тем более желателен маршрут. iOS от Cisco [8] реализация делает внешний BGP наиболее предпочтительным источником информации о динамической маршрутизации, в то время как Nortel RS [9] делает внутриобластной OSPF наиболее предпочтительным.
Общий порядок выбора маршрутов для установки следующий:
- Если маршрута нет в таблице маршрутизации, установите его.
- Если маршрут «более конкретен», чем существующий маршрут, установите его в дополнение к существующим маршрутам. «Более конкретный» означает, что у него более длинный префикс. Маршрут /28 с маской подсети 255.255.255.240 более конкретен, чем маршрут /24 с маской подсети 255.255.255.0.
- Если маршрут имеет такую же специфичность, как и маршрут, уже присутствующий в таблице маршрутизации, но исходит из более предпочтительного источника информации о маршрутизации, замените маршрут в таблице.
- Если маршрут имеет такую же специфичность, как и маршрут в таблице маршрутизации, но исходит из источника с тем же предпочтением,
- Отмените его, если маршрут имеет более высокую метрику, чем существующий маршрут.
- Замените существующий маршрут, если новый маршрут имеет меньшую метрику.
- Если маршруты имеют одинаковую метрику и маршрутизатор поддерживает распределение нагрузки, добавьте новый маршрут и назначьте его частью группы распределения нагрузки. Как правило, реализации поддерживают максимальное количество маршрутов, которые распределяют нагрузку в один и тот же пункт назначения. Если этот максимум уже есть в таблице, новый маршрут обычно удаляется.
Таблица маршрутизации и информационная база пересылки
[ редактировать ]см . в плоскости пересылки Подробнее , но каждая реализация имеет свои собственные средства обновления базы информации о пересылке (FIB) новыми маршрутами, установленными в таблице маршрутизации. Если FIB находится во взаимно однозначном соответствии с RIB, новый маршрут устанавливается в FIB после того, как он находится в RIB. Если FIB меньше, чем RIB, и FIB использует хеш-таблицу или другую структуру данных, которую нелегко обновить, существующий FIB может быть признан недействительным и заменен новым, вычисленным на основе обновленного RIB.
Таблицы многоадресной маршрутизации
[ редактировать ]Многоадресная маршрутизация основана на одноадресной маршрутизации. Каждая группа многоадресной рассылки, к которой может маршрутизироваться локальный маршрутизатор, имеет запись в таблице многоадресной маршрутизации со следующим прыжком для группы, а не для конкретного пункта назначения, как при одноадресной маршрутизации.
Могут существовать статические маршруты многоадресной рассылки, а также изучение динамических маршрутов многоадресной рассылки из такого протокола, как многоадресная рассылка, независимая от протокола (PIM).
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Структура разделения элементов пересылки и управления (ForCES) , RFC 3746, Сетевая рабочая группа, апрель 2004 г.
- ^ До, Чыонг-Сюань; Ким, Ёнхан (01 июня 2017 г.). «Архитектура разделения плоскостей управления и данных для поддержки прослушивателей многоадресной рассылки при распределенном управлении мобильностью» . ИКТ Экспресс . Специальный выпуск о патентах, стандартизации и открытых проблемах в практике ИКТ. 3 (2): 90–95. дои : 10.1016/j.icte.2017.06.001 . ISSN 2405-9595 .
- ^ Конран, Мэтт (25 февраля 2019 г.). «Именованные сети данных: плоскость пересылки с отслеживанием состояния для доставки дейтаграмм» . Сетевой мир . Проверено 14 октября 2019 г.
- ^ Ся, Вэньфэн; Вэнь, Йогганг; Хэн Фо, Чуан; Ниято, Дусит; Се, Хайюн (2015). «Опрос по программно-конфигурируемым сетям» . Опросы и учебные пособия IEEE по коммуникациям . 17 (1): 27–46. дои : 10.1109/COMST.2014.2330903 . S2CID 4269723 .
- ^ Ахмад, Иджаз; Намаль, Сунет; Илианттила, Мика; Гуртов, Андрей (2015). «Безопасность в программно-определяемых сетях: обзор» (PDF) . Опросы и учебные пособия IEEE по коммуникациям . 17 (4): 2317–2342. дои : 10.1109/COMST.2015.2474118 . S2CID 2138863 .
- ^ До, Чыонг-Сюань; Ким, Ёнхан (01 июня 2017 г.). «Архитектура разделения плоскостей управления и данных для поддержки прослушивателей многоадресной рассылки при распределенном управлении мобильностью» . ИКТ Экспресс . Специальный выпуск о патентах, стандартизации и открытых проблемах в практике ИКТ. 3 (2): 90–95. дои : 10.1016/j.icte.2017.06.001 . ISSN 2405-9595 .
- ^ Бах, Морис Дж. (1986). Проектирование операционной системы Unix . Прентис-Холл. Бибкод : 1986duos.book.....B .
- ^ Настройка функций IP-маршрутизации, независимых от протокола , Cisco Systems, июль 2006 г.
- ^ Nortel Ethernet Routing Switch 8600 Настройка операций IP-маршрутизации , Nortel Networks, январь 2007 г.