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IEEE 802.1aq

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목차

1. 개요

IEEE 802.1aq는 최단 경로 브리징(SPB)이라고도 불리며, IEEE 802.1D 스패닝 트리 프로토콜을 대체하기 위해 개발된 기술이다. 2006년 초안이 공개되었고, 2012년 IEEE 표준으로 승인되었다. SPB는 여러 경로 라우팅을 지원하여 네트워크 효율성을 높이고, 장애 발생 시 빠른 복구를 제공한다. SPB는 SPBV(최단 경로 브리징-VID)와 SPBM(최단 경로 브리징-MAC) 두 가지 모드를 제공하며, IS-IS 프로토콜을 기반으로 작동한다. 주요 도입 사례로 2014년 동계 올림픽 네트워크, Interop 행사의 백본 등이 있으며, Extreme Networks가 Fabric Connect 기술을 통해 SPB 기반 솔루션을 제공한다. SPB는 기존의 이더넷 운용, 관리 및 유지보수(OAM)를 기반으로 하며, 유니캐스트 및 멀티캐스트 패킷에 대해 동일한 경로를 보장한다. 경쟁 기술로는 TRILL 등이 있다.

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IEEE 802.1aq
개요
이름Shortest Path Bridging
약칭SPB
표준IEEE 802.1aq
목적레이어 2 네트워크에서의 루프 방지 및 경로 최적화
기술
프로토콜IS-IS (Intermediate System to Intermediate System)
서비스 인터페이스 식별자I-SID (최대 1600만 개의 서비스 지원)
기능스패닝 트리 프로토콜 대체, 이더넷 패브릭 구성
특징
경로최단 경로 브리징
확장성VLAN 제한 극복 (1600만 서비스 지원)
상호 운용성Alcatel-Lucent, Avaya, Huawei 등 다양한 벤더 장비 지원
활용
적용 분야데이터 센터, 클라우드 환경
장점성능 향상, 네트워크 관리 효율성 증대
표준 관련 정보
IEEE 승인2012년 5월
IETF RFCRFC 6329 (IS-IS 확장)

2. 역사

IEEE 802.1aq는 수년에 걸쳐 개발 및 채택되었다. 2006년 첫 초안이 발표된 후, 2012년에 IEEE에 의해 표준이 승인되었다.[10][11] 이후 여러 행사에서 상호 운용성 시연 및 실제 적용 사례를 통해 그 성능과 안정성이 입증되었다. 특히 2014년 동계 올림픽에서 대규모 트래픽을 성공적으로 처리하며 주목받았다.[16][17][18]

2. 1. 개발 과정

2006년 3월 4일, 워킹 그룹은 802.1aq 초안 0.1을 게시했다.[10] 2012년 3월, IEEE는 802.1aq 표준을 승인했다.[11]

2013년 5월, 라스베이거스에서 열린 Interop 2013에서 SPB가 백본으로 사용되면서 최초의 공개 멀티벤더 상호 운용성이 시연되었다.[12] 2013년과 2014년에 SPB는 이전 연도 자원의 10분의 1만 사용하여 InteropNet 백본을 구축하는 데 사용되었다.[13] 2014년 Interop에서 SPB는 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 기능을 가능하게 하는 백본 프로토콜로 사용되었다.[14][15]

2014년 동계 올림픽은 SPB "IEEE 802.1aq" 기술을 사용한 최초의 "패브릭 지원" 게임이었다.[16][17] 게임 기간 동안 이 패브릭 네트워크는 최대 54Tbit/s의 트래픽을 처리할 수 있었다.[18]

2. 2. 초기 도입 및 상용화

2006년 3월 4일, 워킹 그룹은 802.1aq 초안 0.1을 게시했다.[10] 2012년 3월, IEEE는 802.1aq 표준을 승인했다.[11]

IEEE 802.1aq의 최초 공개 상호 운용성 테스트는 2010년 10월 캐나다 오타와에서 진행되었다. 두 공급업체가 SPBM(Shortest Path Bridging MAC) 구현을 제공했으며, 총 5개의 물리적 스위치와 32개의 에뮬레이션된 스위치에 대한 제어/데이터 및 OA&M(Operation, Administration, and Maintenance) 테스트가 수행되었다.[29]

2011년 1월 오타와에서 5개 공급업체와 6개의 구현을 대상으로 추가적인 행사가 진행되었으며,[30] 2013년 5월, 라스베이거스에서 열린 Interop 2013에서 SPB가 백본으로 사용되면서 최초의 공개 멀티벤더 상호 운용성이 시연되었다.[12] 2013년과 2014년에 SPB는 이전 연도의 자원 중 10분의 1만 사용하여 InteropNet 백본을 구축하는 데 사용되었다.[13] Interop 2014 동안 SPB는 소프트웨어 정의 네트워킹 (SDN) 기능을 가능하게 하는 백본 프로토콜로 사용되었다.[14][15]

2014년 동계 올림픽은 SPB "IEEE 802.1aq" 기술을 사용한 최초의 "패브릭 지원" 게임이었다.[16][17] 게임 기간 동안 이 패브릭 네트워크는 최대 54Tbit/s의 트래픽을 처리할 수 있었다.[18]

2. 3. 주요 도입 사례

IEEE 802.1aq는 여러 주요 행사 및 기관에서 도입되어 그 성능과 안정성을 입증받았다.

  • 2014년 동계 올림픽: SPB "IEEE 802.1aq" 기술을 사용한 최초의 "패브릭 지원" 게임이었다.[16][17] 게임 기간 동안 이 패브릭 네트워크는 최대 54Tbit/s의 트래픽을 처리할 수 있었다.[18]
  • Interop: 2013년과 2014년에 SPB는 이전 연도의 자원 중 10분의 1만 사용하여 InteropNet 백본을 구축하는 데 사용되었다.[13] 2014년에는 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 기능을 가능하게 하는 백본 프로토콜로 사용되었다.[14][15]


이 외에도, Avaya (Extreme Networks에 인수됨)는 SPB/Fabric Connect 솔루션을 여러 산업 분야에 배포했다.[39] 주요 도입 사례는 다음과 같다.

분야주요 도입 사례
교육리즈 메트로폴리탄 대학교,[40] 맥쿼리 대학교,[41] Pearland 독립 학교 구역,[42] 아지만 과학 기술 대학교[43]
운송스키폴 텔레매틱스,[44] 라인반,[45] 센다이 시 교통국,[46] NSB[47]
은행 및 금융Fiducia,[48] 스파르방켄 베스트[49]
주요 행사2013 & 2014 Interop (InteropNet 백본),[50] 2014년 동계 올림픽,[51] 두바이 세계 무역 센터[52][53]
의료오슬로 대학교 병원,[54][55] Concord Hospital,[56] Franciscan Alliance,[57] 시드니 어드벤티스트 병원[58]
제조후지쯔 테크놀로지 솔루션[59]
미디어시브스테드,[37] Medienhaus Lensing,[60] 삼립 엔터테인먼트 텔레비전[61]
정부레돈도 비치 시,[62] 브레다 시,[63] 베지르크암트 노이쾰른[64]


3. 관련 프로토콜


  • IEEE 802.1Q-2014 - 브리지 및 브리지 네트워크 - 이 표준은 최단 경로 브리징(IEEE 802.1aq)을 IEEE Std 802.1Q-2011, IEEE Std 802.1Qbe-2011, IEEE Std 802.1Qbc-2011, IEEE Std 802.1Qbb-2011, IEEE Std 802.1Qaz-2011, IEEE Std 802.1Qbf-2011, IEEE Std 802.1Qbg-2012, IEEE Std 802.1Q-2011/Cor 2–2012, IEEE Std 802.1Qbp-2014, 그리고 이전에 802.1D에 명시된 많은 기능과 통합한다.[19]
  • IEEE 802.1ag - 연결성 장애 관리 (CFM)
  • IEEE 802.1Qbp - 최단 경로 브리징에서 동일 비용 다중 경로[20]
  • IEEE P802.1Qcj - 프로바이더 백본 브리징(PBB) 서비스에 자동 연결[21]
  • RFC 6329 - IEEE 802.1aq 최단 경로 브리징을 지원하는 IS-IS 확장


SPB는 IEEE 802.1D 등에서 규정된 스패닝 트리 프로토콜(STP, RSTP, MSTP)을 발전시킨 기능이다.

3. 1. RFC 6329

중간 시스템 간 프로토콜(IS-IS)은 인터넷 엔지니어링 태스크 포스(IETF)의 제안 표준에 정의된 대로 SPB의 제어 평면으로 사용된다.[22][23][24][25] SPB는 IS-IS에 대한 상태 머신이나 기타 실질적인 변경이 필요하지 않으며, 새로운 네트워크 계층 프로토콜 식별자(NLPID)와 일련의 TLV만 필요하다.[9]

SPB는 여러 개의 동일 비용 경로를 활용하여 메시 연결된 이더넷 네트워크에서 최단 경로 포워딩을 허용한다. 이를 통해 스패닝 트리 프로토콜로 구성된 네트워크에 비해 더 빠른 수렴과 메시 토폴로지의 향상된 사용으로 대규모 레이어 2 토폴로지를 지원할 수 있다. SPB는 소수의 TLV 및 하위 TLV로 IS-IS를 보강하며, 802.1ad 프로바이더 브리지(PB)와 802.1ah 프로바이더 백본 브리지(PBB)의 두 가지 이더넷 캡슐화 데이터 경로를 지원한다.

SPB는 IPv4 및 IPv6와 같은 다른 네트워크 계층 프로토콜과 병렬로 실행되도록 설계되었다. 표준에 따르면 두 노드가 SPB 인접성을 설정하지 못하더라도 다른 네트워크 계층 프로토콜(예: OSPF)의 인접성이 거부되는 등 부수적인 영향이 없도록 한다.

SPB는 IEEE 802.1D 등에서 규정된 스패닝 트리 프로토콜(STP, RSTP, MSTP)을 발전시킨 기능이다. 과거의 스패닝 트리에서는 여러 경로의 라우팅이 불가능했고, 링 형태로 루프 연결된 경로상의 스위치에서는 한 포트를 제외한 모든 포트가 차단되어 통신에 사용할 수 없었다.

SPB에서는 반대로 여러 경로가 모두 등가로 처리되어 수렴 시간도 빠르고, 네트워크 효율을 향상시킨다. SPB에서 처리할 수 있는 레이어 2 네트워크는 기존의 VLAN에서 처리할 수 있는 4096개에서 대폭 확장되어 4096×4096개의 LAN을 구성할 수 있으며[90], 메시 네트워크에 의한 트래픽 분산도 가능해졌다. 링크 어그리게이션(802.1AX)과 조합하여 액세스 측을 더욱 이중화할 수도 있다.

SPB에서는 이더넷 연결 위에 IS-IS를 사용한 링크 상태형 라우팅으로 VLAN을 구축하며, 토폴로지 정보와 VLAN ID를 통지한다. 동일 VLAN의 패킷은 MAC-in-MAC(802.1ah)로 캡슐화되어 통신한다. 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트 모두에 대응한다. IS-IS를 일부 확장한 기능은 RFC 6329 사양에 정의되어 있다.

3. 1. 1. 프로토콜 확장

IEEE 802.1aq는 다음과 같은 표준들과 통합되거나 확장된다.

  • IEEE 802.1Q-2014: 이 표준은 최단 경로 브리징(IEEE 802.1aq)을 IEEE Std 802.1Q-2011, IEEE Std 802.1Qbe-2011, IEEE Std 802.1Qbc-2011, IEEE Std 802.1Qbb-2011, IEEE Std 802.1Qaz-2011, IEEE Std 802.1Qbf-2011, IEEE Std 802.1Qbg-2012, IEEE Std 802.1Q-2011/Cor 2–2012, IEEE Std 802.1Qbp-2014, 그리고 이전에 802.1D에 명시된 많은 기능과 통합한다.[19]
  • IEEE 802.1ag: 연결성 장애 관리 (CFM)
  • IEEE 802.1Qbp: 최단 경로 브리징에서 동일 비용 다중 경로[20]
  • IEEE P802.1Qcj: 프로바이더 백본 브리징(PBB) 서비스에 자동 연결[21]
  • RFC 6329: IEEE 802.1aq 최단 경로 브리징을 지원하는 IS-IS 확장


RFC 6329에 정의된 IS-IS 확장 기능은 802.1aq SPB에 대한 표준화된 지원을 제공하며, 다음을 포함한다.

프로토콜 확장
IS-IS Hello (IIH) 프로토콜 확장
노드 정보 확장
인접 정보 확장
서비스 정보 확장


4. 특징 및 장점

링크 상태 라우팅의 주요 이점을 상속하여 다음과 같은 특징을 갖는다.


  • 네트워크 토폴로지에 대한 전체적인 시각을 가진 제어 평면을 사용하여 루프 회피가 가능하므로 사용 가능한 모든 물리적 연결을 사용할 수 있다.
  • 링크 상태 라우팅의 네트워크 토폴로지에 대한 전체적인 시각 덕분에 장애 발생 후 빠르게 연결을 복구할 수 있다.
  • 장애 발생 시 복구 중 직접 영향을 받는 트래픽만 영향을 받는다.
  • IS-IS가 SPB 확장 기능에 필요한 모든 정보를 IS-IS로 플러딩하므로 유니캐스트 및 멀티캐스트 연결을 병렬로 설치할 수 있어, 브로드캐스트 및 멀티캐스트 연결을 빠르게 복구할 수 있다. 멀티캐스트 트리를 계산하고 설치하기 위해 수렴된 유니캐스트 토폴로지에서 실행되는 두 번째 단계의 시그널링 프로세스가 필요하지 않다.


SPBM은 투명한 이더넷 LAN 세그먼트의 에뮬레이션을 제공한다. 범위가 지정된 멀티캐스트 트리를 사용하여 VLAN을 구현한다. 즉, 브로드캐스트, 알 수 없는 유니캐스트 및 멀티캐스트 트래픽의 출력 폐기 기능이 없다. 이는 소수의 공유 트리를 사용하는 방식에서 흔히 볼 수 있는 기능이며, 프레임 폐기 비율이 증가함에 따라 네트워크가 단순히 성능이 저하되지 않는다.

SPBM은 데이터 평면과 제어 평면 모두에서 투명성을 제공하며, MEF 6.1 서비스 세트를 제공한다. 또한 통신 사업자에게 지리적 중복 광대역 백홀을 지원하는 도구 모음을 제공한다.

SPBM은 멤버를 연결하는 최단 경로 트리에서 패킷이 분기 지점에서만 복제되는 이상적인 멀티캐스트 복제 모델과 본질적으로 직렬 유니캐스트 패킷이 동일한 최단 경로 첫 번째 트리를 따라 다른 모든 멤버에게 전송되는 덜 상태 집약적인 헤드 엔드 복제 모델을 모두 제공한다.

SPB는 IEEE 802.1D 등에서 규정된 스패닝 트리 프로토콜(STP, RSTP, MSTP)을 발전시킨 기능이다. 과거의 스패닝 트리에서는 여러 경로의 라우팅이 불가능했고, 링 형태로 루프 연결된 경로상의 스위치에서는 한 포트를 제외한 모든 포트가 차단되어 통신에 사용할 수 없었다.

SPB에서는 반대로 여러 경로가 모두 등가로 처리되어 수렴 시간도 빠르고, 네트워크 효율을 향상시킨다. 또한, SPB에서 처리할 수 있는 레이어 2 네트워크는 기존의 VLAN에서 처리할 수 있는 4096개에서 대폭 확장되어 4096×4096개의 LAN을 구성할 수 있으며[90], 메시 네트워크에 의한 트래픽 분산도 가능해졌다. 링크 어그리게이션(802.1AX)과 조합하여 액세스 측을 더욱 이중화할 수도 있다.

SPB에서는 이더넷 연결 위에 IS-IS를 사용한 링크 상태형 라우팅으로 VLAN을 구축할 수 있으며, 토폴로지 정보와 VLAN ID를 통지한다. 동일 VLAN의 패킷은 MAC-in-MAC(802.1ah)로 캡슐화되어 통신한다. 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트 모두에 대응한다.

5. 동작 방식

IEEE 802.1aq는 SPBV(Shortest Path Bridging VLAN ID)와 SPBM(Shortest Path Bridging MAC)이라는 두 가지 작동 모드를 가진다. 이 두 모드는 모두 링크 상태 라우팅의 장점을 상속받아 다음과 같은 특징을 가진다.


  • 루프 방지 및 모든 연결 사용: 네트워크 토폴로지에 대한 전체적인 정보를 바탕으로 루프(loop)를 방지하고, 사용 가능한 모든 물리적 연결을 활용할 수 있다.
  • 빠른 연결 복구: 장애 발생 시 링크 상태 라우팅의 네트워크 토폴로지에 대한 전체적인 정보를 활용하여 빠르게 연결을 복구한다.
  • 장애 영향 최소화: 장애 발생 시 직접 영향을 받는 트래픽만 영향을 받는다.
  • 유니캐스트 및 멀티캐스트 병렬 설치: IS-IS 프로토콜이 SPB 확장에 필요한 모든 정보를 IS-IS로 플러딩(flooding)하므로, 유니캐스트 및 멀티캐스트 연결을 병렬로 설치할 수 있다. 멀티캐스트 트리를 계산하고 설치하기 위해 별도의 시그널링 과정이 필요하지 않다.


SPBM은 투명한 이더넷 LAN 세그먼트처럼 동작하며, 범위가 지정된 멀티캐스트 트리를 사용하여 VLAN을 구현한다. 이는 브로드캐스트, 알 수 없는 유니캐스트 및 멀티캐스트 트래픽의 출력 폐기 기능이 없다는 것을 의미한다. 소수의 공유 트리를 사용하는 방식과 달리, 프레임 폐기 비율이 증가해도 네트워크 성능이 저하되지 않는다.[28]

SPBM은 기업에 이더넷 VPN 서비스를 제공하는 데 적합하며, 다음과 같은 특징을 가진다.

  • 완전한 투명성: 고객 이더넷 서비스(점대점 및 LAN)에 대한 완전한 투명성을 제공한다.
  • 트래픽 격리: 한 고객의 트래픽과 다른 모든 고객의 트래픽을 완전히 격리한다.
  • MEF 6.1 서비스 세트 제공: 데이터 평면과 제어 평면 모두에서 투명성을 제공한다.
  • 지리적 중복 광대역 백홀 지원: 통신 사업자에게 지리적 중복 광대역 백홀을 지원하는 도구를 제공한다. 예를 들어, 여러 DSLAM 또는 기타 액세스 장비를 여러 광대역 원격 액세스 서버(BRAS) 사이트로 백홀하고, 세션을 BRAS에 바인딩해야 하는 경우, MEF E-TREE를 사용하여 DSLAM 간 통신을 차단하고, IPTV 배포를 위한 효율적인 멀티캐스트 패브릭을 제공할 수 있다.


SPBM은 다음과 같은 두 가지 멀티캐스트 복제 모델을 제공한다.

  • 이상적인 멀티캐스트 복제 모델: 패킷이 최단 경로 트리에서 분기 지점에서만 복제된다.
  • 헤드 엔드 복제 모델: 직렬 유니캐스트 패킷이 동일한 최단 경로 첫 번째 트리를 따라 전송된다.


이 두 모델은 서비스 속성에 따라 선택되며, 최적 전송 복제 지점(더 큰 상태 비용)과 헤드 엔드 복제 모델의 감소된 코어 상태(더 많은 트래픽) 간의 균형을 이룰 수 있다.

802.1aq는 기존의 모든 이더넷 운용, 관리 및 유지보수(OA&M)를 기반으로 구축된다. 802.1aq는 특정 가상 LAN(VLAN)에 대한 유니캐스트 및 멀티캐스트 패킷이 동일한 순방향 및 역방향 경로를 따르고 완전히 표준 802 캡슐화를 사용하므로, 802.1ag 및 Y.1731[27]의 모든 방법이 802.1aq 네트워크에서 변경 없이 작동한다.
SPBM 동작 예시그림 1의 네트워크는 8개의 참여 노드(0~7)로 구성되며, 각 노드는 여러 인접 관계(1~5)를 가진다. 노드 식별자는 MAC 주소(00:00:00:00:N:00, N은 노드 ID)로 사용된다.

IS-IS 프로토콜은 참여 노드 간에 실행되며, 802.1aq에 추가 기능을 가진다. 이 네트워크에서는 백본 VID 101과 102가 사용된다.

노드는 MAC 주소를 IS-IS SysId로 사용하고, 링크 상태 패킷(LSP)을 교환하여 네트워크 토폴로지를 학습한다. 링크 가중치는 지정되지 않았으므로, IS-IS 프로토콜은 모든 링크에 대해 기본 링크 메트릭을 선택하여 최소 홉 카운트 라우팅을 수행한다.

토폴로지 검색 후, ECMP VID 모두에 대한 유니캐스트 경로의 분산 계산과 유니캐스트 전달 테이블(FIB) 채우기가 수행된다.

노드 7에서 노드 5로의 경로는 여러 동일 비용 경로(ECMP)가 존재한다. 802.1aq는 낮은 PATH ID 경로(7->0->1->5, 그림 2에서 빨간색)와 높은 PATH ID 경로(7->2->3->5, 그림 2에서 파란색)를 선택한다.

노드 7과 노드 5의 FIB는 다음과 같다.

노드MAC 주소VID다음 홉
700:00:00:05:00101인터페이스/1
00:00:00:05:00102인터페이스/2
500:00:00:07:00101인터페이스/1
00:00:00:07:00102인터페이스/2



중간 노드(1, 2)도 일관된 결과를 생성한다.

노드 7에 연결된 비참여 장치(A)가 노드 5에 연결된 비참여 장치(C)와 통신하는 경우(그림 3), MAC-in-MAC 캡슐화 프레임을 통해 통신한다. NNI 링크의 MAC 헤더는 외부 소스 주소 00:00:00:70:00, 외부 대상 주소 00:00:00:50:00 및 BVID 101 또는 102를 표시한다.

비참여 클라이언트 주소로의 유니캐스트 전달은 첫 번째 홉 참여 노드가 원하는 비참여 노드에 연결된 마지막 홉 참여 노드를 알 수 있을 때만 가능하다. 이 정보는 IEEE 802.1aq에 의해 광고되지 않으므로 학습해야 한다. 학습 메커니즘은 IEEE 802.1ah와 동일하며, 알려지지 않은 외부 MAC 유니캐스트 DA는 멀티캐스트 DA로 대체되고, 응답을 받으면 해당 응답의 SA가 응답을 보낸 비참여 노드에 도달하기 위해 사용할 DA를 알려준다.

IEEE 802.1aq는 소스별, 서비스별 멀티캐스트 전달 메커니즘을 제공하며, 특수 멀티캐스트 대상 주소 형식을 정의한다. 멀티캐스트 주소는 트리를 고유하게 식별하며, 소스별로 고유한 서비스마다 트리가 있으므로 멀티캐스트 주소는 낮은 순서의 24비트에 서비스 구성 요소와 상위 22비트에 네트워크 전체의 고유 식별자를 포함한다. (DA=\[7,O], 7은 노드 7에서 시작하는 패킷, O는 범위가 지정된 E-LAN 서비스)

서비스에 대한 멀티캐스트 전달을 생성하기 전에, 해당 서비스에 직면한 포트가 있는 노드는 해당 서비스의 멤버임을 알려야 한다. 예를 들어, 노드 7, 4, 5 및 6은 서비스 200의 멤버이며, BVID 101을 사용해야 한다고 알려진다. ISIS는 이를 광고하고, 모든 노드는 SPBM 계산을 수행하여 헤드 엔드, 테일 엔드 또는 탠덤 지점으로 참여하는지 여부를 결정한다.

그림 3은 단일 E-LAN 서비스와 구성원 중 하나의 트리만 보여주지만, 멤버십을 광고하고, 탠덤 동작을 계산하고, 알려진 멀티캐스트 주소를 제조하고, FIB를 채움으로써 네트워크의 2개부터 모든 노드까지의 멤버십을 가진 매우 많은 수의 E-LAN 서비스를 지원할 수 있다.

5. 1. SPBV (Shortest Path Bridging VLAN ID)

SPBV(Shortest Path Bridging VLAN ID)는 IEEE 802.1aq의 두 가지 작동 모드 중 하나로, 스패닝 트리 기술과 하위 호환되는 기능을 제공한다.[28] SPBV는 IEEE 802.1Q 데이터 경로를 사용하며, 최단 경로 브리지(네트워크 간 인터페이스 (NNI) 링크) 간에 실행되는 IS-IS 링크 상태 제어 프로토콜과 결합한다. 이 프로토콜은 네트워크 토폴로지를 검색하고 알리며, SPT 영역의 모든 브리지에서 SPT를 계산하는 데 사용된다.

SPBV는 각 소스 브리지에 대해 다른 SPVID(최단 경로 VLAN ID)를 사용하여 트리를 식별한다. IS-IS 토폴로지는 고유한 SPVID를 할당하고 개별 및 그룹 주소에 대한 최단 경로 포워딩을 활성화하는 데 사용된다. SPB는 최단 경로 영역을 정의하고, SPB 기능을 갖춘 브리지를 학습하여 영역을 확장한다.

SPBV는 루프 방지를 지원하고, 선택적으로 SPVID에서 루프 완화를 지원하는 최단 경로 트리를 구축한다. 또한 이더넷 MAC 주소를 학습할 수 있으며, 다중 MAC 등록 프로토콜(MMRP) 또는 IS-IS를 통해 멀티캐스트 멤버십에 따라 최단 경로 트리를 제거하는 데 사용할 수 있는 멀티캐스트 주소를 분배할 수 있다.

SPBV는 MSTP 영역의 기술을 사용하여 비-SPT 영역과 상호 작용하며, 영역 외부에서는 논리적으로 대규모 분산 브리지처럼 동작한다. CIST를 계산하여 다른 레거시 브리지와 상호 작용하고, 구성 문제 발생 시 대체 스패닝 트리 역할도 수행한다.

SPBV는 적당한 수의 브리지를 관리하도록 설계되었으며, 공유 VLAN 학습을 사용한다. SPBV 영역 외부에서도 포워딩하는 모든 MAC을 학습한다.

5. 2. SPBM (Shortest Path Bridging MAC)

SPBM(Shortest Path Bridging MAC)은 투명한 이더넷 LAN 세그먼트처럼 동작하며, 범위가 지정된 멀티캐스트 트리를 사용하여 VLAN을 구현한다. 이는 브로드캐스트, 알 수 없는 유니캐스트 및 멀티캐스트 트래픽의 출력 폐기 기능이 없다는 것을 의미한다. 소수의 공유 트리를 사용하는 방식과 달리, 프레임 폐기 비율이 증가해도 네트워크 성능이 저하되지 않는다.[28]

SPBM은 통신 사업자 인프라를 통해 기업에 이더넷 VPN 서비스를 제공하는 데 적합하다. 고객 이더넷 서비스(점대점 및 LAN)에 대한 완전한 투명성과 고객 간 트래픽 격리를 보장한다.

SPBM은 데이터 평면과 제어 평면 모두에서 투명성을 제공하며, MEF 6.1 서비스 세트를 제공한다. 또한 통신 사업자에게 지리적 중복 광대역 백홀을 지원하는 도구를 제공한다. 예를 들어, 여러 DSLAM 또는 기타 액세스 장비를 여러 광대역 원격 액세스 서버(BRAS) 사이트로 백홀하고, 세션을 BRAS에 바인딩해야 하는 경우, MEF E-TREE를 사용하여 DSLAM 간 통신을 차단하고, IPTV 배포를 위한 효율적인 멀티캐스트 패브릭을 제공할 수 있다.

SPBM은 이상적인 멀티캐스트 복제 모델(패킷이 최단 경로 트리에서 분기 지점에서만 복제됨)과 헤드 엔드 복제 모델(직렬 유니캐스트 패킷이 동일한 최단 경로 첫 번째 트리를 따라 전송됨)을 모두 제공한다. 이 두 모델은 서비스 속성에 따라 선택되며, 최적 전송 복제 지점(더 큰 상태 비용)과 헤드 엔드 복제 모델의 감소된 코어 상태(더 많은 트래픽) 간의 균형을 이룰 수 있다.

802.1aq는 IEEE 802.1Q에서 다루는 모든 IEEE VLAN에 대한 링크 상태 이더넷 제어 평면이다. SPBM은 프로바이더 백본 브리지(PBB) 기능을 사용하며, 이더넷 데이터 경로(SPBM의 경우 IEEE 802.1ah당 PBB)를 최단 경로 브리지(네트워크 간 인터페이스 (NNI) 링크) 간에 실행되는 IS-IS 링크 상태 제어 프로토콜과 결합한다. 링크 상태 프로토콜은 네트워크 토폴로지를 검색하고 알리며, SPT 영역의 모든 브리지에서 SPT를 계산하는 데 사용된다.

SPBM에서는 참여 노드의 백본 MAC(B-MAC) 주소와 참여하지 않는 장치(사용자-네트워크 인터페이스 (UNI) 포트)에 대한 인터페이스의 서비스 멤버십 정보가 배포된다. 토폴로지 데이터는 각 노드에서 다른 모든 노드까지 최소 비용을 기반으로 대칭 최단 경로 트리를 계산하는 엔진에 입력된다. SPBM에서 최단 경로 트리는 각 참여 노드의 개별 B-MAC 주소와 그룹 주소에 대한 전달 테이블을 채우는 데 사용된다. 그룹 멀티캐스트 트리는 (소스, 그룹) 페어링으로 형성된 기본 최단 경로 트리의 서브트리이다.

SPBM은 클라이언트 LAN의 여러 개별 인스턴스와 관련 장치 MAC 주소의 완전한 격리가 필요한 경우에 사용되며, IEEE 802.1ah(MAC-in-MAC) 캡슐화를 사용한다.

SPBM 가장자리에서 수신된 이더넷 연결 장치의 개별 MAC 프레임(유니캐스트 트래픽)은 PBB(IEEE 802.1ah) 헤더로 캡슐화된 후 IEEE 802.1aq 네트워크를 통과하며, 참여 네트워크의 반대편에 있는 참여하지 않는 연결된 네트워크로 다시 빠져나갈 때까지 변경되지 않는다.

이더넷 대상 주소(UNI 포트 연결 장치에서)는 논리적 LAN을 통해 학습을 수행하고, 먼 끝 이더넷 목적지에 도달하기 위해 해당 참여 B-MAC 주소로 전달된다. 이 방식은 이더넷 MAC 주소가 IEEE 802.1aq 네트워크의 코어에서 조회되지 않는다는 것을 의미한다. SPBM을 PBB와 비교하면 동작은 PBB IEEE 802.1ah 네트워크와 거의 동일하다. 단, SPBM에서는 B-MAC 주소가 제어 플레인에서 배포되거나 계산되어 B-MAC 학습을 제거하고, 경로가 최단 경로 트리임을 보장한다.

IEEE 802.1aq 네트워크에서 유니캐스트 및 멀티캐스트 트래픽에 사용되는 순방향 및 역방향 경로는 대칭이다. 이러한 대칭성은 일반적인 이더넷 연속성 장애 메시지(CFM) IEEE 802.1ag가 SPBM에 대해 변경되지 않고 작동하도록 허용하며, 정밀 시간 프로토콜(PTP 버전 2)과 관련하여 바람직한 속성을 가진다.

그룹 주소 및 알 수 없는 대상 개별 프레임은 동일한 이더넷 서비스의 구성원에게만 최적으로 전송된다. IEEE 802.1aq는 수천 개의 논리적 이더넷 서비스(E-LINE, E-LAN 또는 E-TREE 구조) 생성을 지원한다. 이러한 그룹 주소 패킷은 SA에 소스 참여 주소를 나타내는 PBB 헤더로 캡슐화되는 반면, DA는 이 프레임을 전달해야 하고 어떤 소스 브리지가 프레임을 시작했는지에 대한 로컬로 중요한 그룹 주소를 나타낸다. IEEE 802.1aq 멀티캐스트 전달 테이블은 서비스 그룹 구성원인 브리지 쌍 간 최단 경로에 있는 모든 브리지가 해당 서비스 그룹 구성원에게 수신된 프레임을 전달하거나 복제하기 위해 적절한 전달 데이터베이스(FDB) 상태를 생성하도록 계산을 기반으로 생성된다.

실제 그룹 주소 전달 작업은 클래식 이더넷과 거의 동일하게 작동하며, 백본 대상 주소(B-DA) + 백본 VLAN 식별자(B-VID) 조합을 조회하여 다음 홉의 이그레스 세트를 찾는다. 유일한 차이점은 참여 브리지 백본 미디어 접근 제어(B-MAC) 주소에 대한 역방향 학습이 비활성화되고, 예상치 못한 소스에서 프레임이 들어올 때의 입구 검사 및 폐기로 대체된다는 것이다. 그러나 SPBM 멀티캐스트 트리의 가장자리에서 B-MAC와 MAC 주소 간의 관계를 학습하여 역방향으로 올바른 개별 프레임 캡슐화를 수행한다.

IEEE 802.1aq 네트워크는 최대 1000개의 참여 브리지를 지원하고, 이더넷 장치에 수만 개의 레이어 2 E-LAN 서비스를 제공할 수 있다. 새로운 연결 지점이 오거나 갈 때 서비스의 부착 지점만 구성하면, 계산에서 생성된 트리가 연결을 유지하기 위해 필요에 따라 자동으로 확장되거나 가지치기된다.
SPBM 동작 예시그림 1의 네트워크는 8개의 참여 노드(0~7)로 구성되며, 각 노드는 여러 인접 관계(1~5)를 가진다. 노드 식별자는 MAC 주소(00:00:00:00:N:00, N은 노드 ID)로 사용된다.

IS-IS 프로토콜은 참여 노드 간에 실행되며, 802.1aq에 추가 기능을 가진다. 이 네트워크에서는 백본 VID 101과 102가 사용된다.

노드는 MAC 주소를 IS-IS SysId로 사용하고, 링크 상태 패킷(LSP)을 교환하여 네트워크 토폴로지를 학습한다. 링크 가중치는 지정되지 않았으므로, IS-IS 프로토콜은 모든 링크에 대해 기본 링크 메트릭을 선택하여 최소 홉 카운트 라우팅을 수행한다.

토폴로지 검색 후, ECMP VID 모두에 대한 유니캐스트 경로의 분산 계산과 유니캐스트 전달 테이블(FIB) 채우기가 수행된다.

노드 7에서 노드 5로의 경로는 여러 동일 비용 경로(ECMP)가 존재한다. 802.1aq는 낮은 PATH ID 경로(7->0->1->5, 그림 2에서 빨간색)와 높은 PATH ID 경로(7->2->3->5, 그림 2에서 파란색)를 선택한다.

노드 7의 FIB는 다음과 같다.

  • MAC 00:00:00:05:00 / vid 101 다음 홉은 인터페이스/1
  • MAC 00:00:00:05:00 / vid 102 다음 홉은 인터페이스/2


노드 5의 FIB는 다음과 같다.

  • MAC 00:00:00:07:00 / vid 101 다음 홉은 인터페이스/1
  • MAC 00:00:00:07:00 / vid 102 다음 홉은 인터페이스/2


중간 노드(1, 2)도 일관된 결과를 생성한다.

노드 7에 연결된 비참여 장치(A)가 노드 5에 연결된 비참여 장치(C)와 통신하는 경우(그림 3), MAC-in-MAC 캡슐화 프레임을 통해 통신한다. NNI 링크의 MAC 헤더는 외부 소스 주소 00:00:00:70:00, 외부 대상 주소 00:00:00:50:00 및 BVID 101 또는 102를 표시한다.

비참여 클라이언트 주소로의 유니캐스트 전달은 첫 번째 홉 참여 노드가 원하는 비참여 노드에 연결된 마지막 홉 참여 노드를 알 수 있을 때만 가능하다. 이 정보는 IEEE 802.1aq에 의해 광고되지 않으므로 학습해야 한다. 학습 메커니즘은 IEEE 802.1ah와 동일하며, 알려지지 않은 외부 MAC 유니캐스트 DA는 멀티캐스트 DA로 대체되고, 응답을 받으면 해당 응답의 SA가 응답을 보낸 비참여 노드에 도달하기 위해 사용할 DA를 알려준다.

IEEE 802.1aq는 소스별, 서비스별 멀티캐스트 전달 메커니즘을 제공하며, 특수 멀티캐스트 대상 주소 형식을 정의한다. 멀티캐스트 주소는 트리를 고유하게 식별하며, 소스별로 고유한 서비스마다 트리가 있으므로 멀티캐스트 주소는 낮은 순서의 24비트에 서비스 구성 요소와 상위 22비트에 네트워크 전체의 고유 식별자를 포함한다. (DA=[7,O], 7은 노드 7에서 시작하는 패킷, O는 범위가 지정된 E-LAN 서비스)

서비스에 대한 멀티캐스트 전달을 생성하기 전에, 해당 서비스에 직면한 포트가 있는 노드는 해당 서비스의 멤버임을 알려야 한다. 예를 들어, 노드 7, 4, 5 및 6은 서비스 200의 멤버이며, BVID 101을 사용해야 한다고 알려진다. ISIS는 이를 광고하고, 모든 노드는 SPBM 계산을 수행하여 헤드 엔드, 테일 엔드 또는 탠덤 지점으로 참여하는지 여부를 결정한다.

그림 3은 단일 E-LAN 서비스와 구성원 중 하나의 트리만 보여주지만, 멤버십을 광고하고, 탠덤 동작을 계산하고, 알려진 멀티캐스트 주소를 제조하고, FIB를 채움으로써 네트워크의 2개부터 모든 노드까지의 멤버십을 가진 매우 많은 수의 E-LAN 서비스를 지원할 수 있다.

5. 3. 장애 복구

SPB는 스패닝 트리 프로토콜(STP, RSTP, MSTP)을 발전시킨 기능이다.

과거의 스패닝 트리에서는 여러 경로의 라우팅이 불가능했고, 링 형태로 루프 연결된 경로상의 스위치에서는 한 포트를 제외한 모든 포트가 차단되어 통신에 사용할 수 없었다.

SPB에서는 반대로 여러 경로가 모두 등가로 처리되어 수렴 시간도 빠르고, 네트워크 효율을 향상시킨다. 또한, SPB에서 처리할 수 있는 레이어 2 네트워크는 기존의 VLAN에서 처리할 수 있는 4096개에서 대폭 확장되어 4096×4096개의 LAN을 구성할 수 있으며[90], 메시 네트워크에 의한 트래픽 분산도 가능해졌다. 링크 어그리게이션(802.1AX)과 조합하여 액세스 측을 더욱 이중화할 수도 있다.

SPB에서는 이더넷 연결 위에 IS-IS를 사용한 링크 상태형 라우팅으로 VLAN을 구축할 수 있으며, 토폴로지 정보와 VLAN ID를 통지한다. 동일 VLAN의 패킷은 MAC-in-MAC(802.1ah)로 캡슐화되어 통신한다. 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트 모두에 대응한다. IS-IS를 일부 확장한 기능으로서 사양이 있다.

6. 세부 사항

IEEE 802.1aq는 순방향 및 역방향 경로의 대칭성으로 인해 IP/MPLS보다 예측 가능하다.[90] IP/MPLS는 로컬/해싱으로 경로를 결정하지만, ECMT는 운영자가 결정한다.

IEEE 802.1aq에서 동일 비용 경로 선택 시, 우선 홉 수가 짧은 경로를 선택한다. 같으면 최소 브리지 식별자(브리지 우선순위+IS-IS SysID)를 가진 경로를 선택한다. 다른 ECMT 알고리즘은 BridgePriority||SysIds 순열로 생성된다. (예: 브리지 식별자 역수 최소화 경로는 최대 노드 식별자 경로 선택과 동일). SPBM에서 각 순열은 별개 B-VID로 인스턴스화된다.

다중 경로 순열은 B-VID 수(최대 4094개)로 제한되지만, 유용한 순열은 B-VID 공간 일부만 필요하다. 브리지 식별자 비트 마스크로 14개 추가 ECMT 알고리즘이 정의되며, 우선순위 필드로 ECMT 동작 조정이 가능하다.

서비스는 네트워크 에지에서 특정 ECMT B-VID에 할당된다. 해당 서비스 관련 패킷은 ECMT 종단 간 경로 관련 VID로 캡슐화된다. 모든 개별/그룹 주소 트래픽은 적절한 ECMT B-VID, 동일 비용 다중 경로를 통해 대칭 전송된다. 운영자는 어떤 서비스가 어떤 ECMT 경로로 갈지 결정한다. 트리는 "분기" 세그먼트 내 링크 집선(LAG) 그룹을 지원한다.

대칭적 ECMT 동작은 예측 가능하며, 오프라인 도구로 정확한 데이터 흐름 모델링이 가능하다. 단방향 지연 측정이 중요한 네트워크에 유리하며(왕복 지연 1/2), IEEE 1588 시간 분배 프로토콜 등에 사용된다.

위 그림은 다양한 토폴로지에서 8, 16 ECT 동작을 보여준다. (802.1aq 에뮬레이터 스크린 캡처 합성, 소스: 보라색, 목적지: 노란색, 최단 경로: 분홍색). 굵은 선은 해당 링크 사용 최단 경로가 많음을 의미. 애니메이션은 3개 네트워크, 다양한 소스/목적지 쌍을 보여준다.

ECT 알고리즘은 OPAQUE 데이터로 무한 확장 가능하며, 기본 16 알고리즘 이상 확장성을 제공. 표준 그룹/공급업체는 정의된 알고리즘 변형 예상. VID, 합의된 알고리즘으로 정의된 공유 트리 모델, 홉별 해시 기반 ECMP 동작도 예상된다.

SPB는 스패닝 트리 프로토콜(STP, RSTP, MSTP) 발전 기능이다.[90] 과거 스패닝 트리는 다중 경로 라우팅 불가, 루프 연결 시 한 포트 제외 모두 차단.[90] SPB는 다중 경로 등가 처리, 빠른 수렴, 네트워크 효율 향상. 레이어 2 네트워크는 VLAN 4096개에서 4096×4096개 LAN으로 확장,[90] 메시 네트워크 트래픽 분산, 링크 어그리게이션(802.1AX) 조합 액세스 측 이중화 가능.[90]

SPB는 이더넷+IS-IS 링크 상태형 라우팅으로 VLAN 구축, 토폴로지/VLAN ID 통지. 동일 VLAN 패킷은 MAC-in-MAC(802.1ah) 캡슐화 통신. 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트 대응. IS-IS 확장 기능 사양 존재.[90]

6. 1. 동일 비용 다중 트리 (Equal Cost Multi Tree, ECMT)

IEEE 802.1aq 네트워크에서 동일 비용 다중 트리(ECMT)는 순방향 및 역방향 경로 간의 대칭성을 가지므로, 인터넷 프로토콜(IP) 또는 다중 프로토콜 레이블 스위칭(MPLS)보다 예측 가능하다.[90] IP/MPLS에서는 로컬/해싱 결정이 이루어지는 반면, ECMT 경로 선택은 운영자가 결정한다.

IEEE 802.1aq는 두 개의 동일한 링크 비용 경로 중 하나를 선택할 때, 다음 로직을 첫 번째 ECMT 타이브레이킹 알고리즘으로 사용한다. 먼저, 홉 수가 더 짧은 경로를 선택한다. 그렇지 않으면 최소 브리지 식별자(브리지 우선순위와 IS-IS SysID 연결)를 가진 경로를 선택한다. 다른 ECMT 알고리즘은 BridgePriority||SysIds의 알려진 순열을 사용하여 생성된다. 예를 들어, 두 번째로 정의된 ECMT 알고리즘은 브리지 식별자의 역수를 최소화하는 경로를 사용하며, 이는 최대 노드 식별자를 가진 경로를 선택하는 것으로 생각할 수 있다. SPBM에서 각 순열은 별개의 B-VID로 인스턴스화된다.

다중 경로 순열의 상한은 802.1aq 작동에 위임된 B-VID의 수(최대 4094개)에 의해 제한되지만, 유용한 경로 순열의 수는 사용 가능한 B-VID 공간의 일부만 필요로 한다. 브리지 식별자에 적용된 다른 비트 마스크를 사용하여 14개의 추가 ECMT 알고리즘이 정의된다. 브리지 식별자에는 우선순위 필드가 포함되어 있어, 브리지 우선순위를 변경하여 ECMT 동작을 조정할 수 있다.

서비스는 네트워크 에지에서 구성에 의해 특정 ECMT B-VID에 할당된다. 해당 서비스와 관련된 비참여 패킷은 원하는 ECMT 종단 간 경로와 관련된 VID로 캡슐화된다. 따라서 이 서비스와 관련된 모든 개별 및 그룹 주소 트래픽은 적절한 ECMT B-VID를 사용하고, 적절한 동일 비용 다중 경로를 통해 종단 간 대칭적으로 전송된다. 운영자는 IP/MPLS와 같은 다른 시스템에서 사용되는 해싱 솔루션과 달리, 어떤 서비스가 어떤 ECMT 경로로 이동할지 결정한다. 트리는 해싱이 발생하는 트리 "분기" 세그먼트 내에서 링크 집선 (LAG) 그룹을 지원할 수 있다.

대칭적이고 종단 간 ECMT 동작은 IEEE 802.1aq에 예측 가능한 동작을 제공하며, 오프라인 엔지니어링 도구는 정확한 데이터 흐름을 모델링할 수 있다. 이는 단방향 지연 측정이 중요한 네트워크에 유리하며, 왕복 지연의 1/2로 단방향 지연을 정확하게 계산할 수 있기 때문이다. 이러한 계산은 IEEE 1588과 같은 시간 분배 프로토콜에서 정밀 시계 소스와 무선 기지국 간의 주파수 및 시간 동기화에 사용된다.

위 그림들은 다양한 네트워크 토폴로지에서 8개 및 16개의 동일 비용 트리(ECT) 동작을 보여준다. 802.1aq 네트워크 에뮬레이터의 스크린 캡처를 합성한 것으로, 소스는 보라색, 목적지는 노란색, 계산되고 사용 가능한 모든 최단 경로는 분홍색으로 표시된다. 선이 굵을수록 해당 링크를 사용하는 최단 경로가 많다. 애니메이션은 세 가지 다른 네트워크와 지속적으로 변경되는 다양한 소스 및 목적지 쌍을 보여준다.

동일 비용 트리(ECT) 알고리즘은 OPAQUE 데이터를 사용하여 거의 무한정 확장될 수 있으며, 이는 기본 16개 알고리즘을 넘어서는 확장성을 제공한다. 다른 표준 그룹 또는 공급업체가 현재 정의된 알고리즘을 네트워크 스타일에 맞는 동작으로 변형할 것으로 예상된다. VID와 모든 노드가 실행하기로 동의하는 알고리즘으로 정의된 다양한 공유 트리 모델과 홉별 해시 기반 동일 비용 다중 경로 (ECMP) 스타일 동작도 정의될 것으로 예상된다.

6. 2. 트래픽 엔지니어링

SPB는 IEEE 802.1D 등에서 규정된 스패닝 트리 프로토콜(STP, RSTP, MSTP)을 발전시킨 기능이다.[90]

과거의 스패닝 트리에서는 여러 경로의 라우팅이 불가능했고, 링 형태로 루프 연결된 경로상의 스위치에서는 한 포트를 제외한 모든 포트가 차단되어 통신에 사용할 수 없었다.[90]

SPB에서는 반대로 여러 경로가 모두 등가로 처리되어 수렴 시간도 빠르고, 네트워크 효율을 향상시킨다. 또한, SPB에서 처리할 수 있는 레이어 2 네트워크는 기존의 VLAN에서 처리할 수 있는 4096개에서 대폭 확장되어 4096×4096개의 LAN을 구성할 수 있으며[90], 메시 네트워크에 의한 트래픽 분산도 가능해졌다. 링크 어그리게이션(802.1AX)과 조합하여 액세스 측을 더욱 이중화할 수도 있다.[90]

SPB에서는 이더넷 연결 위에 IS-IS를 사용한 링크 상태형 라우팅으로 VLAN을 구축할 수 있으며, 토폴로지 정보와 VLAN ID를 통지한다. 동일 VLAN의 패킷은 MAC-in-MAC(802.1ah)로 캡슐화되어 통신한다. 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트 모두에 대응한다. IS-IS를 일부 확장한 기능으로서 관련 사양이 있다.[90]

7. 구현

IEEE 802.1aq는 IS-IS 프로토콜을 확장하여 구현되며, 유니캐스트 및 멀티캐스트 경로를 계산하고 전달 테이블을 채운다.
IS-IS 확장802.1aq 구현을 위해 IS-IS는 다음과 같이 확장된다.


  • NLPID (Network Layer Protocol Identifier): 802.1aq를 위해 예약된 TLV (타입 129) 내에 0xC01의 NLPID를 포함하도록 hello 패킷이 수정된다.
  • MSTID (Multiple Spanning Tree Instance Identifier): 각 VID의 목적을 정의하며, hello 패킷에 포함되어야 한다.
  • ECMT (Equal-Cost Multi-Path) 할당: 각 ECMT 동작은 VID에 할당되어 hello에서 교환된다.
  • 링크 메트릭: IP 링크 메트릭과 유사하게, 802.1aq 특정 메트릭이 링크에 할당된다. 양방향 경로 가중치를 위해 두 단방향 링크 메트릭 중 최대값이 사용된다.
  • MAC 주소 (SYSID): 노드는 전역적으로 고유한 MAC 주소를 할당받으며, 이는 IS-IS SYSID를 형성하는 데 사용된다.
  • SPSourceID: 20비트 네트워크 전체 고유 식별자로, SYSID의 하위 20비트일 수 있으며 동적으로 협상되거나 수동으로 구성될 수 있다.
  • I-SID: 서비스 인스턴스 식별자로, ECMT 동작 및 전송/수신 속성과 함께 IS-IS 네트워크에 광고된다.

계산802.1aq 노드는 IS-IS 업데이트를 받으면 다음을 수행한다.

1. 802.1aq를 지원하는 다른 모든 IS-IS 노드에 대한 고유한 최단 경로를 계산한다. ECMT 동작당 하나의 고유한 (대칭적인) 최단 경로가 계산된다.

2. 유니캐스트 FDB/FIB는 이 첫 번째 최단 경로 계산을 기반으로 채워진다. ECMT 동작/B-VID당 항목이 하나씩 생성된다.

3. 전송 멀티캐스트 계산은 여러 방법으로 구현될 수 있지만, 일반적으로 일련의 최단 경로 계산을 수행한다. 기본 요구 사항은 특정 노드가 I-SID를 전송하는 두 노드와 해당 I-SID를 수신하는 다른 노드 사이의 최단 경로에 있는지 여부를 결정하는 것이다.

4. 헤드 엔드 복제를 선택한 ISID의 경우, 해당 ISID를 수신하는 다른 연결 지점을 찾아 하나씩 복제하는 일련의 유니캐스트 테이블을 생성한다.
타이 브레이킹 (동일 비용 다중 경로)802.1aq는 결정적이고 대칭적인 다운스트림 일치 최단 경로를 생성하기 위해 타이 브레이킹 메커니즘을 사용한다.

  • PATHID: 경로를 구성하는 SYSID의 정렬된 시퀀스로 정의되는 네트워크 전체 고유 식별자이다. 802.1aq는 최단 경로 계산에서 선택 사항이 제시될 때 항상 가장 낮은 PATHID 경로를 선택한다.
  • 낮은 PATHID 알고리즘: 경로를 따라 가장 낮은 SYSID를 찾는 방식으로 점진적으로 수행될 수 있다.
  • 높은 PATHID 알고리즘: SYSID를 반전시킨 후 낮은 PATHID 알고리즘을 실행하여 논리적으로 가장 큰 PATHID 경로를 선택한다.
  • ECT 알고리즘: SYSID의 서로 다른 순열을 사용하여 다양한 타이 브레이킹을 제공한다. ECT-MASK[17] 배열에 정의된 17개의 64비트 마스크가 사용된다.
  • BridgePriority: ECT 알고리즘의 입력으로 BridgePriority 필드를 SYSID와 함께 포함하여 인간의 재정의 또는 조정을 허용한다.

구현 예시그림 1의 네트워크는 8개의 노드(0-7)로 구성되며, 각 노드는 여러 인터페이스(1-5)를 가진다. 노드 2는 인터페이스/5를 통해 노드 7에 연결된다.

노드 7에서 노드 5로의 경로는 여러 동일 비용 경로가 존재한다. 802.1aq는 낮은 PATHID 경로(7->0->1->5, 빨간색)와 높은 PATHID 경로(7->2->3->5, 파란색)를 선택한다.

노드 7의 FIB 예시는 다음과 같다.

  • MAC 00:00:00:05:00 / vid 101 다음 홉은 인터페이스/1
  • MAC 00:00:00:05:00 / vid 102 다음 홉은 인터페이스/2


그림 3은 E-LAN 서비스에 대한 소스별, 서비스별 멀티캐스트를 보여준다. 노드 7, 4, 5, 6은 서비스 200의 멤버이며, BVID 101을 사용한다. 노드 0은 노드 7과 5 사이, 노드 7과 4 사이의 탠덤 노드이다.

8. 경쟁 기술

MC-LAG, VXLAN, 그리고 QFabric이 모두 제안되었지만, IETF TRILL 표준(Transparent Interconnect of Lots of Links, 대규모 링크의 투명 상호 연결)이 IEEE 802.1aq의 주요 경쟁자로 간주되며, "두 표준 제안의 상대적 장점과 차이점에 대한 평가는 현재 네트워킹 업계에서 뜨겁게 논의되는 주제입니다."[33]

SPB는 IEEE 802.1D 등에서 규정된 스패닝 트리 프로토콜(STP, RSTP, MSTP)을 발전시킨 기능이다. 과거의 스패닝 트리에서는 여러 경로의 라우팅이 불가능했고, 링 형태로 루프 연결된 경로상의 스위치에서는 한 포트를 제외한 모든 포트가 차단되어 통신에 사용할 수 없었다.

SPB에서는 반대로 여러 경로가 모두 등가로 처리되어 수렴 시간도 빠르고, 네트워크 효율을 향상시킨다. 또한, SPB에서 처리할 수 있는 레이어 2 네트워크는 기존의 VLAN에서 처리할 수 있는 4096개에서 대폭 확장되어 4096×4096개의 LAN을 구성할 수 있으며[90], 메시 네트워크에 의한 트래픽 분산도 가능해졌다. 링크 어그리게이션(802.1AX)과 조합하여 액세스 측을 더욱 이중화할 수도 있다.

SPB에서는 이더넷 연결 위에 IS-IS를 사용한 링크 상태형 라우팅으로 VLAN을 구축할 수 있으며, 토폴로지 정보와 VLAN ID를 통지한다. 동일 VLAN의 패킷은 MAC-in-MAC(802.1ah)로 캡슐화되어 통신한다. 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트 모두에 대응한다. IS-IS를 일부 확장한 기능으로서 RFC 6329 사양이 있다.

참조

[1] 뉴스 Alcatel-Lucent, Avaya, Huawei, Solana and Spirent Showcase Shortest Path Bridging Interoperability http://www.marketwir[...] Huawei 2011-09-07
[2] 서적 The International Conference on Information Networking 2011 (ICOIN2011) IEEE Xplore 2011-03-03
[3] 웹사이트 Lab Testing Summary Report; Data Center Configuration with SPB http://docs.media.bi[...] Miercom 2011-12-25
[4] 웹사이트 IEEE approves new IEEE 802.1aq™ Shortest path bridging http://standards.iee[...] IEEE Standards Association 2012-06-19
[5] 웹사이트 Shortest Path Bridging IEEE 802.1aq Overview http://meetings.apni[...] Huawei 2012-05-11
[6] 웹사이트 Largest Illinois healthcare system uproots Cisco to build $40M private cloud http://www.pcadvisor[...] PC Advisor 2012-05-11
[7] 뉴스 IEEE Approves New IEEE 802.1aq Shortest Path Bridging Standard http://www.techpower[...] Tech Power Up 2012-05-11
[8] 웹사이트 IS-IS Extensions Supporting IEEE 802.1aq http://www.ietf.org/[...] IETF 2012-05-12
[9] IETF IS-IS Extensions Supporting IEEE 802.1aq Shortest Path Bridging IETF 2012-04
[10] 웹사이트 802.1aq - Shortest Path Bridging http://www.ieee802.o[...]
[11] 웹사이트 Shortest Path Bridging 802.1aq - IEEE REVCOM approval today http://www.ietf.org/[...] 2012-04-02
[12] 웹사이트 Interop: Networking Leaders Demo Shortest Path Bridging http://www.cio-today[...]
[13] 웹사이트 Avaya Extends the Automated Campus to End the Network Waiting Game http://www.avaya.com[...] Avaya 2014-04-18
[14] 웹사이트 Avaya Networking Solutions Close the Gap between Data Center and End Devices http://www.avaya.com[...] Avaya 2014-04-18
[15] 웹사이트 Can I use Shortest Path Bridging hardware to build my SDN network http://rtomaszewski.[...] 2014-04-18
[16] 웹사이트 Sochi 2014 Olympic Winter Games http://www.avaya.com[...] Avaya 2013-12-10
[17] 웹사이트 Avaya at Sochi 2014 http://www2.avaya.co[...] Avaya 2014-05-01
[18] 뉴스 Avaya builds massive Wi-Fi net for 2014 Winter Olympics http://www.networkwo[...] Network World 2016-08-11
[19] 웹사이트 802.1Q-2014 - Bridges and Bridged Networks http://www.ieee802.o[...]
[20] 웹사이트 802.1Qbp - Equal Cost Multiple Paths http://www.ieee802.o[...]
[21] 웹사이트 P802.1Qcj – Automatic Attachment to Provider Backbone Bridging (PBB) services https://1.ieee802.or[...]
[22] 웹사이트 Shortest Path Bridging IEEE 802.1aq Tutorial and Demo http://www.nanog.org[...] 2010-10
[23] 웹사이트 Introduction to Shortest Path Bridging http://www.netnod.se[...] 2012-10
[24] 웹사이트 Avaya - Considerations for Turning your Network into an Ethernet Fabric http://packetpushers[...] 2013-02-18
[25] 웹사이트 SDN, NFV & Network Virtualization Technologies http://www.sdncentra[...] 2014-08-22
[26] 간행물 IANA Considerations for Network Layer Protocol Identifiers http://tools.ietf.or[...] 2011-07
[27] 문서 ITU-T Recommendation Y.1731 OAM functions and mechanisms for Ethernet based networks http://www.itu.int/r[...]
[28] 웹사이트 802.1aq - Shortest Path Bridging http://www.ieee802.o[...] 2011-07-20
[29] 웹사이트 Brief Update on 802.1aq SPB (M) First Interop http://www.ieee802.o[...] 2011-07-20
[30] 웹사이트 Brief Update on 802.1aq SPB (M) Third Interop http://ieee802.org/1[...] 2011-07-20
[31] 웹사이트 Networking Industry Leaders to Showcase Shortest Path Bridging Interoperability at Interop 2013 https://www.avaya.co[...] Avaya 2015-02-01
[32] 웹사이트 Interop: Networking Leaders Demo Shortest Path Bridging http://www.newsfacto[...] NewsFactor Network 2015-02-01
[33] 서적 Handbook of Data Intensive Computing https://books.google[...] Springer
[34] 뉴스 SPB Deployment Considerations http://tools.ietf.or[...] IETF 2012-05-29
[35] 웹사이트 Interop: Networking Leaders Demo Shortest Path Bridging http://www.newsfacto[...] 2013-05-30
[36] 웹사이트 InteropNet Goes IPv6, Includes Shortest Path Bridging http://www.enterpris[...] Enterprise Networking Planet 2014-04-07
[37] 웹사이트 Avaya Networking Solutions Close the Gap between Data Center and End Devices http://www.avaya.com[...] 2014-03-26
[38] 뉴스 Avaya Fabric Connect extends SPB to wiring closets http://searchnetwork[...] 2014-04-08
[39] 웹사이트 Avaya – Considerations for Turning your Network into an Ethernet Fabric http://packetpushers[...] 2013-02-18
[40] 웹사이트 Network Downtime Results in Job, Revenue Loss http://www.avaya.com[...] 2014-03-05
[41] 웹사이트 Macquarie University Delivers Enhanced Student Collaboration and Services with Avaya Networking Solutions http://www.avaya.com[...] 2012-11-08
[42] 웹사이트 Texas School District Embraces Avaya Networking Infrastructure to Enable 21st-Century Learning Models http://www.avaya.com[...] 2014-05
[43] 웹사이트 Avaya's Fabric Connect solution helps University transition to next-generation technology-enabled learning methods http://www.avaya.com[...] 2013-05
[44] 웹사이트 Avaya Network Powers New Luggage Handling System at Schiphol Airport http://www.avaya.com[...] 2012-04-25
[45] 웹사이트 Transport company gets data communications moving http://www.avaya.com[...] 2013-10
[46] 웹사이트 Transportation Bureau Sendai City Enhancing the passenger experience http://www.avaya.com[...] 2014-07
[47] 웹사이트 Rapid Transit http://www.avaya.com[...] 2014-06
[48] 웹사이트 Avaya Announces Software-Defined Data Center Framework and Roadmap http://www.avaya.com[...] 2013-08-21
[49] 웹사이트 Sparebanken Vest Banks on Avaya for Future-Proofed Network Infrastructure Upgrade http://www.avaya.com[...] 2012-05-08
[50] 웹사이트 InteropNet 2013: Unbreakable! Avaya Fabric Connect Delivers on All Fronts http://www.avaya.com[...] 2013-05-15
[51] 웹사이트 US firm Avaya named as Sochi 2014 network equipment supplier http://www.insidethe[...] 2011-11-30
[52] 웹사이트 Dubai World Trade Centre to deploy conferencing solution based on Avaya's Virtual Enterprise Network Architecture http://techchannelme[...] 2013-10-23
[53] 웹사이트 Perfectly provisioned http://www.avaya.com[...] 2014-07
[54] 웹사이트 Avaya Networking Transforms Oslo University Hospital Network http://www.avaya.com[...] 2012-05-08
[55] 웹사이트 Avaya Networking Transforms Oslo University Hospital Network http://www.firmenpre[...] 2012-05-08
[56] 웹사이트 Concord Hospital Boosts Bandwidth and Reduces Costs with Avaya's Virtual Enterprise Network Architecture Solutions http://www.avaya.com[...] 2012-05-08
[57] 웹사이트 Franciscan Alliance & Fabric Connect: Redefining the Delivery of Healthcare Services http://www.avaya.com[...] 2013-05
[58] 웹사이트 Strong, Stable Network Underpins Sydney Adventist Hospital http://www.avaya.com[...] 2012-05
[59] 웹사이트 Avaya Extends the Automated Campus to End the Network Waiting Game http://www.avaya.com[...] 2014-04-01
[60] 웹사이트 Good news for data communication https://sales.avaya.[...] 2014-05
[61] 웹사이트 Enabling Sanlih Entertainment Television New Digital Broadcasting System http://www.avaya.com[...] 2012-06
[62] 웹사이트 Coastal Californian Community Deploys Avaya Network to Enable Mission-Critical Applications http://www.avaya.com[...] 2014-06
[63] 웹사이트 Breda City Council looks forward to a more agile future with Avaya VENA Fabric Connect http://www.avaya.com[...] 2013-12
[64] 웹사이트 On their own initiative forward-looking https://sales.avaya.[...] 2014-02
[65] 웹사이트 Alcatel-Lucent OmniSwitch 9900 Datasheet EN https://www.al-enter[...]
[66] 웹사이트 Alcatel-Lucent OmniSwitch 6900 DataSheet EN https://www.al-enter[...] 2013-01-07
[67] 웹사이트 Alcatel-Lucent OmniSwitch 6860 Data Sheet EN https://www.al-enter[...]
[68] 웹사이트 Alcatel-Lucent OmniSwitch 6865 Data Sheet EN https://www.al-enter[...]
[69] 웹사이트 Avaya rolls out networking blueprint for data centre http://www.ciol.com/[...] 2010-11-11
[70] 웹사이트 Avaya Virtual Service Platform 7000 Switch Delivers Real Performance http://www.enterpris[...] 2011-05-04
[71] 웹사이트 Avaya aims to boost IP multicast methods with new network fabric https://www.zdnet.co[...] 2013-04-13
[72] 웹사이트 Avaya Announces New Innovations in Fabric-Enabled Networking http://www.benzinga.[...] 2013-04-17
[73] 웹사이트 Avaya unveils new offerings for fabric-enabled networking http://www.telecompa[...] 2013-04-17
[74] 웹사이트 Avaya's new network fabric supports tens of thousands of video streams for IP multicasting http://www.fierceent[...] 2013-04-18
[75] 웹사이트 Virtual Services Platform 4000 https://support.avay[...] Avaya
[76] 웹사이트 Avaya Networking Solutions Close the Gap between Data Centre and End Devices http://www.sdnzone.c[...] SDN Zone 2014-03-26
[77] 웹사이트 Enterasys enhances data center offerings http://www.networkwo[...]
[78] 문서 McGillicuddy, Shamus "Shortest Path Bridging: The interoperable alternate to spanning tree", ''Alcatel-Lucent and Huawei also support SPB and Enterasys Networks has SPB in its roadmap''
[79] 웹사이트 Shortest Not all Unified Network Architectures are really so simple http://blogs.enteras[...] 2012-05-09
[80] 웹사이트 K-Series Firmware Version 8.62.02.0022 http://documentation[...] Extreme Networks 2017-03
[81] 뉴스 Alcatel-Lucent, Avaya, Huawei, Solana and Spirent Showcase Shortest Path Bridging Interoperability http://www.itnewslin[...] IT News Link 2012-05-13
[82] 웹사이트 SPIRENT TESTCENTER SHORTEST PATH BRIDGING TEST PACKAGE http://www.spirent.c[...] Spirent N 2012-05-13
[83] 웹사이트 HP FlexFabric 11900 Switch Series http://h17007.www1.h[...] 2013-11-04
[84] 웹사이트 HP Discover 2012 http://www.slideshar[...] HP 2012-06-15
[85] 웹사이트 Shortest Path Bridging (SPB) http://www.ipinfusio[...] 2012-10-07
[86] 웹사이트 IxNetwork: Specifications http://www.ixiacom.c[...] IXIA 2013-07-25
[87] 웹사이트 QT-600 Ethernet Probe http://www.repcom.co[...] JDSU 2013-08-26
[88] 웹사이트 8 Reasons To Choose Avaya Instead of Cisco for Your Data Network – NJ IT Support http://www.bluesodiu[...] 2017-02-05
[89] 서적 Amendment 20: Shortest Path Bridging https://standards.ie[...] IEEE Xplore 2012-03-29
[90] 웹사이트 IEEE approves new IEEE 802.1aq™ Shortest path bridging https://www.business[...] IEEE Standards Association 2024-01-01


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