Definition Was ist TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links)?

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Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL) ist eine Technologie für den Layer 2 des ISO/OSI-Schichtenmodells. Es soll die älteren Spanning-Tree-Protokolle ablösen und dafür sorgen, dass ein schleifenfreies Layer-2-Netz mit optimalen Verbindungswegen zwischen den Layer-2-Geräten zur Verfügung steht. Im Gegensatz zum STP sind mehrere Verbindungen parallel nutzbar.

Die Abkürzung für Transparent Interconnection of Lots of Links lautet TRILL. Es handelt sich um einen von der IETF (Internet Engineering Task Force) verabschiedeten Standard für Layer-2-Topologien. TRILL soll die älteren Spanning-Tree-Protokolle mit ihren Nachteile ablösen und eine schleifenfreie Layer-2-Topologie mit optimalen Wegen zwischen den Layer-2-Geräten bereitstellen. Darüber hinaus soll die parallele Nutzung von gleichwertigen Verbindungen (Multipath Routing) möglich sein.

Dank TRILL werden größere Layer-2-Topologien realisierbar. Sie arbeiten effizienter, bieten mehr Bandbreite und haben im Redundanzfall kürzere Konvergenzzeiten. Implementiert wird TRILL auf sogenannten Routing Bridges (RBridges), die Mechanismen des Bridgings und Routings integrieren. Konkret kommt das ursprünglich für den Layer 3 vorgesehene Routingprotokoll IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) zur Ermittlung optimaler Verbindungswege zum Einsatz. Für die IP-Router arbeiten die Routing Bridges transparent.

Typische Anwendungsszenarien sind der professionelle Betrieb und die Migration virtueller Maschinen in Rechenzentren, die echtzeitfähige Kommunikation mit hohen Bandbreiten und die Übertragung der Daten in einem Storage Area Network (SAN). TRILL nutzt für die Verkehrsarten Unicast, Multicast und Broadcast teilweise verschiedene Mechanismen. Neben Transparent Interconnection of Lots of Links existiert ein weiterer Ansatz zur Ablösung des Spanning-Tree-Protokolls. Es handelt sich um den vom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) entwickelten Standard SPB (Shortest Path Bridging).

Die grundlegenden Anforderungen an TRILL

Zur Ablösung der Spanning-Tree-Protokolle und Bereitstellung einer performanten Layer-2-Topologie hat TRILL unter anderem folgende Anforderungen zu erfüllen:

• Bereitstellung der Funktionen auf dem Layer 2

• automatisches Finden und Nutzen kürzester und schnellster (optimaler) Verbindungen

• Bereitstellung einer schleifenfreien Topologie

• aktive parallele Nutzung gleichwertiger Wege

• Abwärtskompatibilität mit Geräten, die TRILL nicht unterstützen

• schnelle und möglichst unterbrechungsfreie Bereitstellung alternativer Wege bei Verbindungsausfällen

• Unterstützung von Unicast, Multicast und Broadcast

Abgrenzung zum Spanning-Tree-Protokoll

Im Gegensatz zu TRILL hat das Spanning-Tree-Protokoll nur das Ziel, die Schleifenbildung auf dem Layer 2 zu verhindern. Das Finden optimaler Wege oder Nutzen paralleler Verbindungen ist nicht die Aufgabe des Spanning-Tree-Protokolls. STP erzeugt eine schleifenfreie Baumstruktur und legt alternative Wege still. Erst beim Ausfall einer Verbindung wird die Baumstruktur neu berechnet und ein alternativer Weg freigeschaltet. Das führt dazu, dass in großen Layer-2-Topologien vorhandene Ressourcen ungenutzt bleiben, nicht immer die kürzesten und schnellsten Verbindungen genutzt werden und lange Umschaltzeiten nach Ausfällen einzelner Knoten oder Verbindungen entstehen.

Kurzer Überblick über die Funktionsweise von TRILL

Transparent Interconnection of Lots of Links benötigt, um auf dem Layer 2 optimale Wege zu finden und schnell zu skalieren, ein Routingprotokoll, wie es eigentlich für den Layer 3 des ISO/OSI-Schichtenmodells vorgesehen ist. TRILL bedient sich des Link-State Interior Gateway Protocols IS-IS (Intermediate System to Intermediate System Protocol).

IS-IS wird verwendet, da das Routing-Protokoll keine IP-Konfiguration benötigt und relativ einfach für die Übermittlung von TRILL-Informationen nutzbar ist. Die Routing Bridges tauschen untereinander Informationen über die verfügbaren Links per IS-IS aus und kennen alle anderen Routing Bridges samt ihrer Verbindungen. Auf Basis dieser Informationen kann jede Routing Bridge optimale Wege zu einer anderen Routing Bridge berechnen.

Zur Vermeidung von Schleifen und endlos kreisenden Frames beachten die Routing Bridges den Hop Count im TRILL-Header. Der Header besteht aus insgesamt sechs Oktetts. Er beinhaltet auch die Namen der Eingangs- und Ausgangs-Routing-Bridge einer Verbindung. Transparent Interconnection of Lots of Links ist zwar transparent für Layer-3-Geräte, verändert aber auf dem Weg durch das Netz den äußeren Layer-2-Header. Der eingepackte Original-Frame mit Informationen wie VLAN-Tags bleibt jedoch erhalten. ECMP (Equal Cost MultiPath) der Unicast-Frames wird unterstützt.

Gegenüberstellung von SPB und TRILL

Neben Transparent Interconnection of Lots of Links, das von der IETF spezifiziert ist, existiert mit SPB (Shortest Path Bridging) ein alternatives Konzept zur Ablösung der Spanning-Tree-Protokolle. SPB wurde vom IEEE entworfen und ist in seinen Grundzügen zwar ähnlich, zeigt aber auch einige deutliche Unterschiede zu TRILL.

SPB und TRILL liefern beide optimale Pfade in einem Layer-2-Netzwerk, nutzen das IS-IS Routingprotokoll zur Wegfindung und unterstützen die parallele Nutzung gleichwertiger Verbindungen. TRILL kann aufgrund seiner Arbeitsweise keine symmetrischen Routen auf dem Hin- und Rückweg sicherstellen, wie das das Shortest Path Bridging ermöglicht. Hinzu kommt, dass Transparent Interconnection of Lots of Links für die verschiedenen Verkehrsarten Unicast, Multicast und Broadcast unterschiedliche Mechanismen zur Weiterleitung der Pakete verwendet. Das macht es schwieriger, den Weg der Daten durch das Netzwerk vorherzusagen und nachzuverfolgen. Bestimmte Management- und Überwachungstechnologien können nicht angewandt werden.

Vor- und Nachteile von TRILL

Transparent Interconnection of Lots of Links bietet im Vergleich zu den Spanning-Tree-Protokollen zahlreiche Vorteile für vermaschte Layer-2-Netzwerke. Da der Datenverkehr parallel über mehrere Verbindungen verteilt werden kann, erhöhen sich Performance und Bandbreite des Netzwerks. Zudem sind Konvergenzzeiten bei Ausfällen von Verbindungen oder Netzknoten deutlich verkürzt. Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit sind verbessert.

Transparent Interconnection of Lots of Links erleichtert beispielsweise die Realisierung virtueller Infrastrukturen und die Migration virtueller Maschinen innerhalb eines Netzwerks. Für bandbreiteintensive Anwendungen steht aufgrund der parallelen Nutzung von Verbindungen mehr Übertragungskapazität zur Verfügung, was beispielsweise für Speichernetzwerke vorteilhaft ist. Weitere Vorteile von Transparent Interconnection of Lots of Links sind:

• das Netzwerk ist aufgrund des automatischen, intelligenten Aufbaus einer optimalen Topologie einfacher zu managen und zu betreiben – das Risiko für Fehlkonfigurationen sinkt

• Transparent Interconnection of Lots of Links unterstützt die Konzepte des Cloud Computings und virtueller Infrastrukturen

• selbst große Layer-2-Netze lassen sich effizient betreiben und einfach skalieren – Größenbeschränkungen der Spanning-Tree-Protokolle sind aufgehoben

Als Nachteile gegenüber dem Shortest Path Bridging lassen sich aufführen:

• TRILL bietet keine symmetrischen Hin- und Rückwege und erschwert die Nutzung vorhandener Monitoring- und Analyse-Tools

• für Unicast, Broadcast und Multicast werden unterschiedliche Forwarding-Mechanismen verwendet, was es schwieriger macht, die Datenpfade nachzuverfolgen

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