Virtuelle Systeme verlangen flache Netze

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Spanning Tree Protocol und Rapid Spanning Tree Protocol

Um den richtigen Weg zwischen zwei Knoten zu finden, setzte man in der Vergangenheit auf das Spanning Tree Protocol (STP). Spanning Tree ist ein spezielles Verwaltungsprotokoll. Dessen Ziel liegt in der Optimierung des Weges. Das Protokoll ist nach IEEE in der Norm 802.1D standardisiert.

Spanning Tree sorgt dafür, dass es immer nur einen gültigen Weg zwischen zwei Netzwerkknoten gibt. Durch die Abstimmungen des Protokolls sollen Schleifen oder redundante Pfade verhindert werden. Denn dies könnte Duplikate von Daten zur Folge haben, was wiederum Netzwerkfehler nach sich ziehen kann.

Die Basis eines Spanning-Tree-Netzes stellt die Root Bridge dar. Sie gilt als Ursprung eines Netzes. Wer zur Root-Bridge wird, wird durch seine Priorität bestimmt. Falls es mehrere Elemente mit gleicher Priorität gibt, so erfolgt die Auswahl anhand der MAC-Adresse. Ausgehend von der Root Bridge werden dann die Netzwerkpfade festgelegt, die von der Root Bridge zu erreichen sind. Gibt es mehrere mögliche Wege, so bestehen redundante Pfade. Diese werden deaktiviert. Die Pfade, über die letztendlich die Kommunikation erfolgen soll, bleiben hingegen aktiv.

Spanning Tree wurde vor geraumer Zeit zum Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) weiterentwickelt. RSTP kommt besser mit den laufenden Änderungen in der Netzwerkstruktur zurecht. Die Maßgabe dabei ist, dass Änderungen an der Netzstruktur nicht sofort übernommen werden müssen. Die Kommunikation wird stattdessen anhand der bestehenden Netzwerkstruktur durchgeführt und Änderungen schrittweise übernommen.

Open Shortest Path First (OSPF)

Als alternatives Protokoll für das Netzwerkmanagement greift man oftmals auf Open Shortest Path First (OSPF) zurück. Auch OSPF dient, wie Spanning Tree, zur Wegebestimmung zwischen zwei Knoten. OSPF kann als Weiterentwicklung des RIP (Routing Information Protocol) oder auch Spanning Tree betrachtet werden.

RIP wurde in früheren Netzwerken meist zur Wegebestimmung eingesetzt. OSPF hat gegenüber den früheren Protokollen einige Vorzüge und ist weitaus dynamischer. OSPF ist ein Layer-2-Multipath-Protokoll. Layer-2-Multipath-Implementierungen basieren auf einem vermaschten Netzwerk.

Kernstück von OSPF ist eine Tabelle benachbarter Router, zu denen eine Netzwerkbaugruppe Verbindung hat. Durch den Austausch von Routing-Informationen wird die Tabelle aufgebaut und dann auch laufend aktualisiert. Ein weiterer Vorteil von OSPF liegt darin, dass jeder Router die vollständige Netztopologie kennt.

Die Übermittlung der Routing-Informationen erfolgt zwischen dem OSPF-Router und seinen Nachbarn. Dabei tauschen die Geräte spezielle Nachrichten (Link State Advertisements) aus. OSPF sorgt, im Gegensatz zu RIP, für Verbindungen ohne Schleifen. Es verhindert damit, dass Datenpakete im Kreis geroutet werden.

Shortest Path Bridging (SPB)

Bei Shortest Path Bridging (SPB) handelt es sich um ein international genormtes Standard-Protokoll (IEEE 802.1aq). Das Protokoll soll Produkten unterschiedlicher Hersteller die Kommunikation in virtuellen Strukturen mit dynamischer Lastverschiebung besser ermöglichen.

Bei SPB erfolgt eine Kapselung der Nutzdaten. Die Grundlage dazu stellt ein Linkstate-Protokoll dar. Durch das Protokoll werden der Netzaufbau und die Abhängigkeiten mit den Partnerknoten ausgetauscht. SPB erlaubt eine Selbstoptimierung des Netzwerks. Hierbei können alle physikalischen Wege genutzt werden.

Transparent Interconnect of Lots of Links (TRILL)

TRILL (Transparent Interconnect of Lots of Links) soll ebenso wie Spanning Tree oder OSPF die Flusssteuerung in Netzwerken verbessern. Es vermeidet die Nachteile von Shortest Path Bridging, die im Zusammenhang mit beliebigen Netzwerk-Topologien auftreten können. TRILL wird vor allem vom IETF und von Cisco vorangetrieben.

Ebenso wie OSPF soll es die Nachteile von Spanning Tree vermeiden. TRILL verlangt bzw. definiert ein spezielles Protokoll mit den Informationen des Link State Routing.

Durch das Link-State-Protokoll werden benachbarte Bridges über die Existenz der weiteren Bridges informiert. Es dient dazu, den nächstgelegenen Netzwerkknoten zu ermitteln. TRILL unterstützt durch seine Routing-Protokolle auch ein Layer-2-Multipathing.

Es sorgt außerdem dafür, dass Latenzzeiten verringert werden. Dadurch wird die Netzwerkkommunikation besser auf neue Anwendungsfelder wie etwa Fibre Channel over Ethernet (FCoE) abgestimmt.

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