IEEE 802.1aq

El protocolo de sistema intermedio a sistema intermedio (IS-IS), tal como se define en el estándar propuesto por la IETF, RFC 6329 , se utiliza como plano de control para SPB. ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} SPB no requiere ninguna máquina de estados ni otros cambios sustanciales en IS-IS, y simplemente requiere un nuevo identificador de protocolo de capa de red (NLPID) y un conjunto de TLV . ^{[ 9 ] : Sección 13} 

SPB permite el reenvío por la ruta más corta en una red Ethernet mallada utilizando múltiples rutas de igual coste. Esto permite que SPB admita topologías de capa 2 de gran tamaño, con una convergencia más rápida y un mejor aprovechamiento de la topología mallada en comparación con las redes configuradas con el protocolo Spanning Tree. SPB complementa IS-IS con un pequeño número de TLV y sub-TLV, y admite dos rutas de datos de encapsulación Ethernet: puentes de proveedor (PB) IEEE 802.1ad y puentes troncales de proveedor (PBB) IEEE 802.1ah .

SPB está diseñado para funcionar en paralelo con otros protocolos de capa de red como IPv4 e IPv6 . Los estándares exigen que el fallo de dos nodos para establecer una adyacencia SPB no tenga un impacto colateral, como el rechazo de una adyacencia para otros protocolos de capa de red (por ejemplo, OSPF ).

Una característica fundamental de Shortest Path Bridging es la capacidad de utilizar IS-IS de estado de enlace para aprender la topología de la red. En SPBV, el mecanismo utilizado para identificar el árbol consiste en usar un ID de VLAN de ruta más corta (SPVID) diferente para cada puente de origen. La topología IS-IS se utiliza tanto para asignar SPVID únicos como para habilitar el reenvío de ruta más corta para direcciones individuales y de grupo. Originalmente diseñado para redes pequeñas y de baja configuración, SPB se convirtió en un proyecto más amplio que abarca el plano de control del proveedor más reciente para SPBV y armoniza los conceptos del plano de datos de Ethernet.

SPB define una región de ruta más corta que constituye el límite entre la topología de ruta más corta y el resto de la topología VLAN, que puede estar compuesta por cualquier número de puentes heredados. SPB opera aprendiendo los puentes compatibles con SPB y expandiendo la región para incluir aquellos puentes compatibles con SPB que tengan el mismo VID base y resumen de configuración MSTID (asignación de VID para fines de SPB).

SPBV construye árboles de ruta más corta que admiten la prevención de bucles y, opcionalmente, la mitigación de bucles en el SPVID. SPBV aún permite el aprendizaje de direcciones MAC Ethernet, pero puede distribuir direcciones de multidifusión que se pueden usar para podar los árboles de ruta más corta según la pertenencia a la multidifusión, ya sea a través del Protocolo de Registro de MAC Múltiple (MMRP) o directamente usando la distribución IS-IS de la pertenencia a la multidifusión.

SPBV construye árboles de ruta más corta, pero también se interconecta con puentes heredados que utilizan el Protocolo de Árbol de Expansión Rápida (RSTP) y el Protocolo de Árbol de Expansión Múltiple (MSTP). SPBV utiliza técnicas de las regiones MSTP para interconectarse con regiones que no utilizan STP, comportándose lógicamente como un gran puente distribuido visto desde fuera de la región.

SPBV admite árboles de ruta más corta, pero también construye un árbol de expansión, que se calcula a partir de la base de datos de estado de enlace y utiliza el VID base. Esto significa que SPBV puede usar este árbol de expansión tradicional para el cálculo del árbol de expansión común e interno (CIST). El CIST es el árbol predeterminado que se usa para la interoperabilidad con otros puentes heredados. También sirve como árbol de expansión de reserva en caso de problemas de configuración con SPBV.

SPBV se ha diseñado para gestionar un número moderado de puentes. SPBV se diferencia de SPBM en que las direcciones MAC se aprenden en todos los puentes que se encuentran en la ruta más corta, y se utiliza el aprendizaje de VLAN compartida, ya que las direcciones MAC de destino pueden estar asociadas con múltiples SPVID. SPBV aprende todas las direcciones MAC que reenvía, incluso fuera de la región SPBV.

El protocolo Shortest Path Bridging-MAC (SPBM) reutiliza el plano de datos PBB, lo que evita que los Backbone Core Bridges (BCB) aprendan las direcciones de cliente encapsuladas. En el borde de la red, se aprenden las direcciones C-MAC (de cliente). SPBM es muy similar a Provider Link State Bridging (PLSB), ya que utiliza los mismos planos de datos y control, pero el formato y el contenido de los mensajes de control en PLSB no son compatibles.

Los tramas MAC individuales del tráfico unicast procedente de un dispositivo conectado a Ethernet que se reciben en el borde SPBM se encapsulan en una cabecera PBB IEEE 802.1ah y, a continuación, atraviesan la red IEEE 802.1aq sin sufrir modificaciones hasta que se les elimina la encapsulación al salir de nuevo a la red conectada no participante en el extremo opuesto de la red participante.

Las direcciones de destino Ethernet (de dispositivos conectados al puerto UNI) realizan el aprendizaje a través de la LAN lógica y se reenvían a la dirección B-MAC participante correspondiente para alcanzar el destino Ethernet remoto. De esta manera, las direcciones MAC Ethernet nunca se consultan en el núcleo de una red IEEE 802.1aq. Al comparar SPBM con PBB, el comportamiento es casi idéntico al de una red PBB IEEE 802.1ah. PBB no especifica cómo se aprenden las direcciones B-MAC y puede usar un árbol de expansión para controlar la B-VLAN. En SPBM, la principal diferencia es que las direcciones B-MAC se distribuyen o calculan en el plano de control, eliminando el aprendizaje de B-MAC de PBB. Además, SPBM garantiza que la ruta seguida sea el árbol de ruta más corta.

Las rutas de ida y vuelta utilizadas para el tráfico unicast y multicast en una red IEEE 802.1aq son simétricas . Esta simetría permite que la gestión de fallos de continuidad (CFM) de IEEE 802.1ag funcione sin cambios para SPBV y SPBM, y tiene propiedades deseables con respecto a protocolos de distribución de tiempo como el Protocolo de Tiempo de Precisión .

Las tramas individuales con dirección de grupo y destino desconocido se transmiten de forma óptima solo a los miembros del mismo servicio Ethernet. IEEE 802.1aq admite la creación de miles de servicios Ethernet lógicos en forma de estructuras E-LINE, E-LAN ​​o E-TREE, que se forman entre puertos lógicos no participantes de la red IEEE 802.1aq. Estos paquetes de dirección de grupo se encapsulan con una cabecera PBB, que indica la dirección participante de origen en la SA, mientras que la DA indica la dirección de grupo localmente significativa en la que se debe reenviar esta trama y el puente de origen de la trama. Las tablas de reenvío de multidifusión IEEE 802.1aq se crean en base a cálculos tales que cada puente que se encuentre en la ruta más corta entre un par de puentes que sean miembros del mismo grupo de servicio creará el estado de base de datos de reenvío (FDB) adecuado para reenviar o replicar las tramas que reciba a esos miembros de ese grupo de servicio. Dado que el cálculo de la dirección de grupo produce árboles de ruta más corta, solo existe una copia de un paquete de multidifusión en cualquier enlace dado. Dado que solo los puentes en la ruta más corta entre los puertos lógicos participantes crean el estado FDB, la multidifusión hace un uso eficiente de los recursos de la red.

La operación de reenvío de direcciones de grupo funciona de forma prácticamente idéntica a la Ethernet clásica: se consulta la combinación de la dirección de destino de la red troncal (B-DA) y el identificador de VLAN de la red troncal (B-VID) para determinar el conjunto de saltos siguientes de salida. La única diferencia con respecto a la Ethernet clásica es que el aprendizaje inverso está deshabilitado para las direcciones de control de acceso al medio (B-MAC) de la red troncal del puente participante y se reemplaza por una comprobación de entrada y un descarte (cuando la trama llega a una interfaz de entrada desde una fuente inesperada). Sin embargo, el aprendizaje se implementa en los extremos del árbol de multidifusión SPBM para aprender la relación entre la dirección B-MAC y la dirección MAC, lo que permite una correcta encapsulación de cada trama individual en sentido inverso (a medida que los paquetes llegan a través de la interfaz).

Implementada correctamente, una red IEEE 802.1aq puede admitir hasta 1000 puentes participantes y proporcionar decenas de miles de servicios E-LAN ​​de capa 2 a dispositivos Ethernet. Esto se logra simplemente configurando los puertos que dan a los dispositivos Ethernet para indicar que son miembros de un servicio determinado. A medida que se incorporan o se eliminan miembros, el protocolo IS-IS anuncia los cambios de membresía I-SID y los cálculos ajustan el tamaño de los árboles en la red de nodos participantes según sea necesario para mantener la eficiencia de la multidifusión para ese servicio.

El estándar IEEE 802.1aq permite configurar únicamente el punto de conexión de un servicio cuando se añade o elimina un nuevo punto. Los árboles generados por los cálculos se extienden o podan automáticamente según sea necesario para mantener la conectividad. En algunas implementaciones existentes, esta propiedad se utiliza para añadir o eliminar automáticamente (en lugar de mediante configuración) puntos de conexión para tecnologías de doble conexión, como los anillos, con el fin de mantener un flujo de paquetes óptimo entre un protocolo de anillo no participante y la red IEEE 802.1aq, activando un punto de conexión secundario y desactivando uno primario.

La recuperación ante fallos se gestiona mediante IS-IS, donde se anuncia el fallo del enlace y se realizan nuevos cálculos, lo que da como resultado nuevas tablas FDB. Dado que IS-IS no anuncia ni conoce direcciones Ethernet, el núcleo SPBM no necesita reaprender y sus encapsulaciones aprendidas no se ven afectadas por un fallo en un nodo de tránsito o en un enlace.

La detección de fallos de enlace puede mejorarse utilizando el Protocolo de Verificación de Continuidad (CCP) IEEE 802.1ag, que comprueba el estado del enlace e informa de un fallo al protocolo IS-IS. Esto permite una detección de fallos mucho más rápida que la que se consigue con los mecanismos de pérdida de mensajes hello de IS-IS.

Tanto SPBV como SPBM heredan la rápida convergencia de un plano de control de estado de enlace. Una característica especial de SPBM es su capacidad para reconstruir árboles de multidifusión en un tiempo similar al de la convergencia de unidifusión, ya que sustituye la señalización por cálculos. Cuando un puente SPBM ha realizado los cálculos en una base de datos de topología, sabe si se encuentra en la ruta más corta entre una raíz y una o más hojas del SPT y puede instalar el estado correspondiente. La convergencia no está limitada por el descubrimiento incremental de la posición de un puente en un árbol de multidifusión mediante transacciones de señalización separadas. Sin embargo, SPBM en un nodo no opera de forma completamente independiente de sus pares y exige un acuerdo sobre la topología de red actual con ellos. Este mecanismo altamente eficiente utiliza el intercambio de un único resumen del estado de enlace que abarca toda la vista de la red y no requiere un acuerdo sobre cada ruta a cada raíz individualmente. El resultado es que el volumen de mensajes intercambiados para lograr la convergencia de la red es proporcional al cambio incremental en la topología y no al número de árboles de multidifusión en la red. Un evento de enlace simple que puede modificar muchos árboles se comunica únicamente mediante la señalización del evento de enlace; la construcción del árbol resultante se realiza mediante computación local en cada nodo. La adición de un único punto de acceso de servicio a una instancia de servicio implica solo el anuncio del I-SID, independientemente del número de árboles. De manera similar, la eliminación de un puente, que podría implicar la reconstrucción de cientos o miles de árboles, se señala únicamente con unas pocas actualizaciones del estado del enlace.

En un entorno de agregación de enlaces de múltiples chasis , varios chasis de conmutación aparecen como un único conmutador para el plano de control SPB, y los enlaces entre pares de chasis aparecen como un enlace agregado. En este contexto, el plano de control no detecta el fallo de un único enlace o nodo, que se gestiona localmente, lo que puede resultar en  tiempos de recuperación inferiores a 50 ms.

En esta sección se incluyen tres GIF animados que ayudan a mostrar el comportamiento del estándar 802.1aq.

El primero de estos GIF, que se muestra en la Figura 5, ilustra el enrutamiento en una red de 66 nodos donde hemos creado una E-LAN ​​de 7 miembros utilizando ISID 100. En este ejemplo, mostramos el árbol de igual costo (ECT) creado desde cada miembro para alcanzar a todos los demás. Recorremos cada miembro para mostrar el conjunto completo de árboles creados para este servicio. Hacemos una pausa en un punto para mostrar la simetría del enrutamiento entre dos de los nodos y la resaltamos con una línea roja. En cada caso, el origen del árbol se destaca con una pequeña V morada.

El segundo de estos GIF animados, que se muestra en la Figura 6, ilustra 8 rutas ECT en la misma red de 66 nodos que la Figura 4. En cada fotograma animado, se utiliza el mismo origen (en morado), pero se muestra un destino diferente (en amarillo). En cada fotograma, se muestran todas las rutas más cortas superpuestas entre el origen y el destino. Cuando dos rutas más cortas recorren el mismo salto, el grosor de las líneas que se dibujan aumenta. Además de la red de 66 nodos, también se muestra una pequeña red multinivel tipo centro de datos con orígenes y destinos tanto dentro de los servidores (en la parte inferior) como desde los servidores hasta la capa de enrutadores (en la parte superior). Esta animación ayuda a mostrar la diversidad de la ECT que se produce.

El último de estos GIF animados, que se muestra en la Figura 7, demuestra las rutas ECT de origen-destino utilizando los 16 algoritmos estándar definidos actualmente.

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  Figura 5 - Ejemplo animado de E-LAN ​​en una red 802.1aq de 66 nodos con 7 miembros.
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  Figura 6 - Ejemplo animado de ECT en una red 802.1aq de 66 nodos con 8 ECT
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  Figura 7 - Ejemplo animado de ECT en una red 802.1aq de 36 nodos con 16 ECT

Inicialmente se definen dieciséis rutas de árbol múltiple de igual coste (ECMT); sin embargo, existen muchas más posibles. En una red IEEE 802.1aq, ECMT es más predecible que con el protocolo de Internet (IP) o la conmutación de etiquetas multiprotocolo (MPLS) debido a la simetría entre las rutas de ida y vuelta. Por lo tanto, la elección de la ruta ECMT que se utilizará es una decisión del operador en la cabecera, mientras que en IP/MPLS es una decisión local o de hash.

IEEE 802.1aq, al enfrentarse a la elección entre dos rutas con el mismo coste de enlace, utiliza la siguiente lógica para su primer algoritmo de desempate ECMT: primero, si una ruta es más corta que la otra en términos de saltos, se elige la ruta más corta; de lo contrario, se elige la ruta con el identificador de puente mínimo (prioridad de puente concatenada con el SysID de IS-IS). Otros algoritmos ECMT se crean simplemente utilizando permutaciones conocidas de la prioridad de puente y los SysID. Por ejemplo, el segundo algoritmo ECMT definido utiliza la ruta con el mínimo del inverso del identificador de puente y puede considerarse como la ruta con el identificador de nodo máximo. Para SPBM, cada permutación se instancia como un B-VID distinto. El límite superior de permutaciones de rutas múltiples está condicionado por el número de B-VID delegados a la operación 802.1aq, un máximo de 4094, aunque el número de permutaciones de ruta útiles solo requeriría una fracción del espacio de B-VID disponible. Se definen catorce algoritmos ECMT adicionales con diferentes máscaras de bits aplicadas a los BridgeIdentifiers. Dado que el BridgeIdentifier incluye un campo de prioridad, es posible ajustar el comportamiento de ECMT modificando BridgePriority.

Un servicio se asigna a un B-VID ECMT determinado en el borde de la red mediante configuración. Como resultado, los paquetes no participantes asociados a dicho servicio se encapsulan con el VID asociado a la ruta ECMT de extremo a extremo deseada. Por lo tanto, todo el tráfico de direcciones individuales y de grupo asociado a este servicio utilizará el B-VID ECMT adecuado y se transmitirá simétricamente de extremo a extremo por la ruta múltiple de igual coste correspondiente. En esencia, el operador decide qué servicios van por qué rutas ECMT, a diferencia de una solución de hash utilizada en otros sistemas, como IP/MPLS. Los árboles pueden admitir el hash asociado a grupos de agregación de enlaces (LAG) dentro de un segmento de rama del árbol.

Este comportamiento ECMT simétrico y de extremo a extremo proporciona a IEEE 802.1aq un comportamiento predecible, y las herramientas de ingeniería fuera de línea pueden modelar los flujos de datos. Este comportamiento también resulta ventajoso para redes donde las mediciones de retardo unidireccional son importantes. El retardo unidireccional se puede calcular como la mitad del retardo de ida y vuelta. Dichos cálculos son utilizados por protocolos de distribución de tiempo como IEEE 1588 .

En la figura superior se muestran tres figuras [5,6,7] que ilustran el comportamiento de árboles de igual costo (ECT) de 8 y 16 nodos en diferentes topologías de red. Estas figuras son composiciones de capturas de pantalla de un emulador de red 802.1aq y muestran el origen en morado, el destino en amarillo y, a continuación, todas las rutas más cortas calculadas y disponibles en rosa. Cuanto más gruesa sea la línea, mayor será la cantidad de rutas más cortas que utilizan ese enlace. Las animaciones muestran tres redes diferentes y una variedad de pares de origen y destino, que cambian continuamente para facilitar la visualización del proceso.

Los algoritmos de árbol de igual coste (ECT) pueden extenderse casi infinitamente mediante el uso de datos opacos, lo que permite extensiones más allá de los 16 algoritmos base. Se prevé que otros grupos de estandarización o proveedores desarrollen variaciones de los algoritmos definidos actualmente, con comportamientos adaptados a diferentes estilos de red. Asimismo, se prevé la definición de numerosos modelos de árbol compartidos, así como comportamientos de rutas múltiples de igual coste (ECMP) basados ​​en hash salto a salto , todos definidos por un VID y un algoritmo que cada nodo acepta ejecutar.

El estándar 802.1aq no distribuye el tráfico salto a salto. En cambio, permite asignar un ID de servicio (ISID) a un ID de VLAN (VID) en el borde de la red. Un VID corresponde a uno de los conjuntos posibles de nodos de ruta más corta en la red y nunca se desvía de ese enrutamiento. Si existen aproximadamente 10 rutas más cortas entre diferentes nodos, es posible asignar distintos servicios a diferentes rutas y tener la certeza de que el tráfico de un servicio determinado seguirá exactamente la ruta asignada. De esta forma, el tráfico se puede asignar fácilmente a la ruta más corta deseada. En caso de que una de las rutas se sobrecargue, es posible desviar algunos servicios de esa ruta más corta reasignando el ISID de dichos servicios a un VID diferente y menos cargado en los bordes de la red.

La naturaleza determinista del enrutamiento simplifica la predicción, el cálculo y la experimentación fuera de línea con la carga de la red, ya que las rutas reales no dependen del contenido de las cabeceras de los paquetes, excepto del VID.

La figura 4 muestra cuatro rutas de igual coste entre los nodos 7 y 5. Un operador puede lograr un equilibrio de tráfico relativamente bueno entre los nodos [0 y 2] y [1 y 3] asignando los servicios de los nodos 7 y 5 a uno de los cuatro VID deseados. El uso de más de cuatro rutas de árbol de igual coste (ECT) en la red probablemente permitirá utilizar las cuatro. El equilibrio también se puede lograr entre los nodos 6 y 4 de manera similar.

En caso de que un operador no desee asignar manualmente los servicios a las rutas más cortas, un proveedor de conmutadores puede simplemente permitir que se aplique una función hash al ISID y a uno de los VIDS disponibles para lograr cierto grado de dispersión no controlada. Por ejemplo, se podría utilizar el módulo ISID con el número de ECT-VID para determinar el VID relativo que se debe usar.

En caso de que las rutas ECT no sean suficientemente diversas, el operador tiene la opción de ajustar las entradas de los algoritmos ECT distribuidos para aplicar atracción o repulsión desde un nodo determinado, modificando la prioridad de puente de dicho nodo. Esto se puede experimentar con herramientas offline hasta obtener las rutas deseadas, momento en el que se puede aplicar el sesgo a la red real y, posteriormente, mover los ISID a las rutas resultantes.

Las animaciones de la Figura 6 muestran la diversidad disponible para la ingeniería de tráfico en una red de 66 nodos. En esta animación, hay 8 rutas ECT disponibles desde cada origen resaltado hasta el destino, por lo que los servicios podrían asignarse a 8 grupos diferentes según el VID. Una asignación inicial en la Figura 6 podría ser (ISID módulo 8), con ajustes posteriores según sea necesario.

Analizaremos el comportamiento de SPBM con un ejemplo sencillo, haciendo hincapié en los árboles de ruta más corta para la unidifusión y la multidifusión.

La red mostrada en la Figura 1 consta de 8 nodos participantes numerados del 0 al 7. Estos serían conmutadores o enrutadores que ejecutan el protocolo IEEE 802.1aq. Cada uno de los 8 nodos participantes tiene varias adyacencias numeradas del 1 al 5. Estas probablemente corresponderían a índices de interfaz o, posiblemente, a números de puerto. Dado que 802.1aq no admite interfaces paralelas, cada interfaz corresponde a una adyacencia. Los números de puerto e índice de interfaz son, por supuesto, locales y se muestran porque el resultado de los cálculos produce un índice de interfaz (en el caso de unidifusión) o un conjunto de índices de interfaz (en el caso de multidifusión), que forman parte de la base de información de reenvío (FIB) junto con una dirección MAC de destino y un VID de la red troncal.

La red tiene un núcleo interno totalmente interconectado de cuatro nodos (0 a 3) y luego cuatro nodos externos (4, 5, 6 y 7), cada uno conectado mediante dos enlaces a un par de nodos del núcleo interno.

Normalmente, cuando los nodos salen de fábrica, tienen asignada una dirección MAC, que se convierte en un identificador de nodo, pero para este ejemplo, asumiremos que los nodos tienen direcciones MAC del formato 00:00:00:00:N:00, donde N es el ID del nodo (0..7) de la Figura 1. Por lo tanto, el nodo 2 tiene una dirección MAC de 00:00:00:00:02:00. El nodo 2 está conectado al nodo 7 (00:00:00:00:07:00) a través de la interfaz /5 del nodo 2.

El protocolo IS-IS se ejecuta en todos los enlaces mostrados, ya que conectan nodos participantes. El protocolo IS-IS hello incluye algunas adiciones para 802.1aq, como información sobre los VID de la red troncal que utilizará el protocolo. Supondremos que el operador ha elegido utilizar los VID de la red troncal 101 y 102 para esta instancia de 802.1aq en esta red.

El nodo utilizará su dirección MAC como ID del sistema IS-IS y se unirá a un único nivel IS-IS para intercambiar paquetes de estado de enlace (LSP, por sus siglas en inglés). Los LSP contendrán información del nodo y de los enlaces, de modo que cada nodo conocerá la topología completa de la red. Dado que en este ejemplo no se han especificado ponderaciones de enlace, el protocolo IS-IS seleccionará una métrica de enlace predeterminada para todos los enlaces; por lo tanto, todo el enrutamiento se basará en el número mínimo de saltos.

Tras el descubrimiento de la topología, el siguiente paso es el cálculo distribuido de las rutas unicast para los VID de ECMP y la carga de las tablas de reenvío unicast (FIB).

Consideremos la ruta del Nodo 7 al Nodo 5: existen varias rutas de igual coste. El estándar 802.1aq especifica cómo elegir dos de ellas: la primera se denomina ruta de ID de ruta baja. Esta es la ruta que contiene el ID de nodo mínimo. En este caso, la ruta de ID de ruta baja es la ruta 7->0->1->5 (como se muestra en rojo en la Figura 2). Por lo tanto, cada nodo en esa ruta creará una entrada de reenvío hacia la dirección MAC del nodo cinco utilizando el primer ECMP VID 101. Por el contrario, el estándar 802.1aq especifica un segundo algoritmo de desempate ECMP llamado ID de ruta alta. Esta es la ruta con el identificador de nodo máximo y, en el ejemplo, es la ruta 7->2->3->5 (mostrada en azul en la Figura 2).

Por lo tanto, el nodo 7 tendrá un FIB que, entre otras cosas, indica:

• MAC 00:00:00:05:00 / vid 101 el siguiente salto es interface/1.
• MAC 00:00:00:05:00 / vid 102 el siguiente salto es interface/2.

El nodo 5 tendrá exactamente el inverso en su FIB:

• MAC 00:00:00:07:00 / vid 101 el siguiente salto es interface/1.
• MAC 00:00:00:07:00 / vid 102 el siguiente salto es interface/2.

Los nodos intermedios también producirán resultados consistentes, por lo que, por ejemplo, el nodo 1 tendrá las siguientes entradas.

• MAC 00:00:00:07:00 / vid 101 el siguiente salto es interface/5.
• MAC 00:00:00:07:00 / vid 102 el siguiente salto es interface/4.
• MAC 00:00:00:05:00 / vid 101 el siguiente salto es interface/2.
• MAC 00:00:00:05:00 / vid 102 el siguiente salto es interface/2.

Y el Nodo 2 tendrá las siguientes entradas:

• MAC 00:00:00:05:00 / vid 101 el siguiente salto es interface/2.
• MAC 00:00:00:05:00 / vid 102 el siguiente salto es interface/3.
• MAC 00:00:00:07:00 / vid 101 el siguiente salto es interface/5.
• MAC 00:00:00:07:00 / vid 102 el siguiente salto es interface/5.

Si tuviéramos un dispositivo conectado no participante en el Nodo 7 comunicándose con un dispositivo no participante en el Nodo 5 (por ejemplo, el Dispositivo A se comunica con el Dispositivo C en la Figura 3), se comunicarían a través de una de estas rutas más cortas con una trama encapsulada MAC-in-MAC. El encabezado MAC en cualquiera de los enlaces NNI mostraría una dirección de origen externa de 00:00:00:70:00, una dirección de destino externa de 00:00:00:50:00 y un BVID de 101 o 102, dependiendo de cuál se haya elegido para este conjunto de puertos/VID no participantes. Una vez insertado el encabezado en el nodo 7 al recibirlo del nodo A, no cambiaría en ninguno de los enlaces hasta que regresara al dispositivo C no participante en el nodo 5. Todos los dispositivos participantes realizarían una simple búsqueda DA+VID para determinar la interfaz de salida y también verificarían que la interfaz de entrada sea el siguiente salto correcto para el SA+VID del paquete. Las direcciones de los nodos participantes 00:00:00:00:00:00 ... 00:00:00:07:00 nunca se aprenden, sino que IS-IS las anuncia como el SysId del nodo.

El reenvío unicast a una dirección de cliente no participante (p. ej., A, B, C, D de la Figura 3) es, por supuesto, solo posible cuando el nodo participante del primer salto (p. ej., 7) puede saber qué nodo participante del último salto (p. ej., 5) está conectado al nodo no participante deseado (p. ej., C). Como esta información no es anunciada por IEEE 802.1aq, debe aprenderse. El mecanismo de aprendizaje es idéntico al de IEEE 802.1ah . En resumen, el DA unicast MAC externo correspondiente, si no se conoce, se reemplaza por un DA multicast, y cuando se recibe una respuesta, el SA de esa respuesta ahora nos dice el DA que debemos usar para llegar al nodo no participante que originó la respuesta. p. ej., el nodo 7 aprende que C es alcanzado por el nodo 5.

Dado que deseamos agrupar/limitar conjuntos de puertos no participantes en servicios y evitar que se envíen paquetes entre sí mediante multidifusión, IEEE 802.1aq proporciona un mecanismo para el reenvío de multidifusión por origen y por servicio, y define un formato especial de dirección de destino de multidifusión para ello. Dado que la dirección de multidifusión debe identificar de forma única el árbol, y puesto que existe un árbol por origen y por servicio único, la dirección de multidifusión contiene dos componentes: un componente de servicio en los 24 bits de orden inferior y un identificador único de red en los 22 bits superiores. Como se trata de una dirección de multidifusión, el bit de multidifusión está activado, y dado que no utilizamos el espacio OUI estándar para estas direcciones generadas, el bit 'L' local está activado para desambiguar estas direcciones. En la Figura 3 anterior, esto se representa con DA=[7,O], donde el 7 representa los paquetes originados en el nodo 7 y la O de color representa el servicio E-LAN ​​dentro del cual estamos limitados.

Antes de configurar el reenvío de multidifusión para un servicio, se debe indicar a los nodos con puertos que dan a dicho servicio que son miembros. Por ejemplo, a los nodos 7, 4, 5 y 6 se les indica que son miembros del servicio en cuestión, por ejemplo, el servicio 200, y además que deben usar BVID 101. ISIS anuncia esta información y todos los nodos realizan el cálculo SPBM para determinar si participan como nodos de origen o de destino, o como puntos de conexión entre otros nodos de origen y de destino del servicio. Dado que el nodo 0 es un nodo en tándem entre los nodos 7 y 5, crea una entrada de reenvío para los paquetes del nodo 7 en este servicio, hacia el nodo 5. Del mismo modo, dado que es un nodo en tándem entre los nodos 7 y 4, crea un estado de reenvío desde el nodo 7 para los paquetes en este servicio hacia el nodo 4. Esto da como resultado una verdadera entrada de multidifusión donde el DA/VID tiene salidas en dos interfaces, 1 y 2. El nodo 2, por otro lado, solo está en una ruta más corta en este servicio y solo crea una única entrada de reenvío del nodo 7 al nodo 6 para los paquetes en este servicio.

La figura 3 muestra únicamente un servicio E-LAN ​​y solo el árbol de uno de sus miembros; sin embargo, se puede admitir un gran número de servicios E-LAN ​​con membresía desde 2 hasta cada nodo de la red mediante la publicación de la membresía, el cálculo de los comportamientos en tándem, la generación de las direcciones de multidifusión conocidas y la carga de las tablas FIB. Los únicos factores limitantes reales son el tamaño de las tablas FIB y la capacidad de procesamiento de los dispositivos individuales, ambos en constante crecimiento.

802.1aq debe producir rutas más cortas descendentes congruentes, simétricas y deterministas. Esto significa que no solo un nodo dado debe calcular la misma ruta de ida y vuelta, sino que todos los demás nodos descendentes (y ascendentes) en esa ruta también deben producir el mismo resultado. Esta congruencia descendente es consecuencia de la naturaleza de reenvío salto a salto de Ethernet, ya que solo la dirección de destino y el VID se utilizan para decidir el siguiente salto. Es importante tener esto en cuenta al intentar diseñar otros algoritmos ECMT para 802.1aq, ya que es fácil caer en esta trampa. Comienza tomando las métricas de enlace unidireccionales que anuncia ISIS para 802.1aq y asegurándose de que sean simétricas. Esto se hace simplemente tomando el mínimo de los dos valores en ambos extremos antes de realizar cualquier cálculo. Sin embargo, esto por sí solo no garantiza la simetría.

El estándar 802.1aq describe un mecanismo llamado PATHID, que es un identificador único de red para una ruta. Esta es una forma lógica útil de entender cómo resolver empates de manera determinista, pero no es la forma en que se implementaría dicho criterio en la práctica. El PATHID se define simplemente como la secuencia de SYSID que componen la ruta (sin incluir los puntos finales), ordenados. Por lo tanto, cada ruta en la red tiene un PATHID único, independientemente de dónde se encuentre en la red.

El estándar 802.1aq siempre elige la ruta con el PATHID más bajo cuando se presenta una opción en los cálculos de ruta más corta. Esto garantiza que cada nodo tome la misma decisión.

Por ejemplo, en la Figura 7 anterior, hay cuatro rutas de igual costo entre el nodo 7 y el nodo 5, representadas por los colores azul, verde, rosa y marrón. Los identificadores de ruta (PATHID) para estas rutas son los siguientes:

• PATHID[brown] = {0,1}
• PATHID[pink] = {0,3}
• PATHID[green] = {1,2}
• PATHID[blue] = {2,3}

Por lo tanto, el PATHID más bajo es el camino marrón {0,1}.

Este algoritmo de PATHID bajo posee propiedades muy deseables. La primera es que puede implementarse progresivamente buscando simplemente el SYSID más bajo a lo largo de una ruta; y la segunda, porque es posible una implementación eficiente que opera paso a paso simplemente retrocediendo entre dos rutas competidoras y buscando el mínimo de los SYSID mínimos de ambas.

El algoritmo PATHID bajo es la base de todos los desempates de 802.1aq. ECMT también se basa en el algoritmo PATHID bajo, simplemente alimentándolo con diferentes permutaciones de SYSID (una por cada algoritmo ECMT). La permutación más obvia para pasar es una inversión completa del SYSID mediante XOR con 0xfff... antes de buscar el mínimo de dos mínimos. Este algoritmo se denomina PATHID alto porque elige lógicamente la ruta PATHID más larga cuando se le presentan dos opciones de igual coste.

En el ejemplo de la figura 7, la ruta con el PATHID más alto es, por lo tanto, la ruta azul cuyo PATHID es {2,3}. Simplemente invirtiendo todos los SYSID y ejecutando el algoritmo de PATHID bajo se obtendrá el mismo resultado.

Los otros 14 algoritmos ECMT definidos utilizan diferentes permutaciones del SYSID mediante la operación XOR con distintas máscaras de bits, diseñadas para crear una distribución de bits relativamente buena. Es evidente que las diferentes permutaciones darán como resultado que las rutas púrpura y verde sean, respectivamente, las más bajas.

Las 17 máscaras individuales de 64 bits utilizadas por el algoritmo ECT están compuestas por el mismo valor de byte repetido ocho veces para rellenar cada máscara de 64 bits. Estos valores de 17 bytes son los siguientes:

ECT - MÁSCARA [ 17 ] = { 0x00 , 0x00 , 0xFF , 0x88 , 0x77 , 0x44 , 0x33 , 0xCC , 0xBB , 0x22 , 0x11 , 0x66 , 0x55 , 0xAA , 0x99 , 0xDD , 0xEE };

ECT-MASK[0] está reservado para un algoritmo común de árbol de expansión, mientras que ECT-MASK[1] crea el conjunto Low PATHID de árboles de ruta más corta primero, ECT-MASK[2] crea el conjunto High PATHID de árboles de ruta más corta, y los otros índices crean otras permutaciones relativamente diversas de árboles de ruta más corta primero.

Además, los algoritmos de desempate de ECMT permiten cierto grado de intervención humana. Esto se logra incluyendo un campo BridgePriority junto con el SYSID, de modo que la combinación, denominada BridgeIdentifier, se convierte en la entrada del algoritmo ECT. Al ajustar BridgePriority, el PATHID de una ruta puede incrementarse o disminuirse en relación con otras, lo que proporciona un grado considerable de ajuste.

La descripción anterior ofrece una forma fácil de entender de ver el desempate; una implementación real simplemente retrocede desde el punto de bifurcación hasta el punto de unión en dos rutas competidoras de igual coste (normalmente durante el cálculo de la ruta más corta de Dijkstra ) y elige la ruta que atraviesa el BridgePriority|SysId más bajo (después de enmascarar).