Shortest Path Bridging (SPB, мостовое соединение по кратчайшему пути), стандартизованный IEEE как 802.1aq — сетевая технология, которая упрощает построение и конфигурацию сетей, одновременно используя преимущества многотрактовой маршрутизации (multipath routing).
Мостовое соединение по кратчайшему пути является современной альтернативой старому семейству протоколов, основанных на остовном дереве (IEEE 802.1D STP, IEEE 802.1w RSTP, IEEE 802.1s MSTP), которые умеют использовать только один маршрут пересылки трафика к корневому коммутатору (root bridge) и блокируют любые альтернативные пути, так как это может привести к образованию сетевой петли на 2-м уровне. SPB же активно использует все имеющиеся маршруты пересылки с одинаковой «стоимостью» (equal cost multipathing), и позволяет строить гораздо более масштабные топологии на 2-м уровне (до 16 миллионов сервисов, что гораздо больше традиционного ограничения 802.1Q в 4,096 виртуальных сетей/VLAN). Он так же имеет очень быстрое время сходимости и увеличивает эффективность многосвязных (mesh) топологий путём использования большей полосы пропускания между всеми устройствами и большей отказоустойчивости, так как трафик использует и балансируется между всеми доступными путями пересылки в многосвязной (mesh) сети. Для повышенной надежности уровень доступа в SPB можно применять технологии агрегирования каналов, такие как стандарт 802.1AX или проприетарные реализации механизмов MC-LAG.
SPB позволяет развертывать логические сети Ethernet поверх физической Ethernet инфраструктуры, используя протокол состояний соединений (link state protocol) для объявления как физической топологии, так и членства в логических/виртуальных сетях. Пакеты инкапсулируются на границе либо в кадр MAC-in-MAC 802.1ah, либо тегированные кадры 802.1Q/802.1ad и передаются только другим членам той же логической сети. Поддерживается одноадресная, многоадресная, и широковещательная пересылки и вся маршрутизация производится по симметричным (в прямом и обратном направлениях) кратчайшим путям.
Управляющая плоскость (control plane) базируется на протоколе Intermediate System to Intermediate System (IS-IS) и использует небольшое количество расширений, определённых в стандарте RFC 6329.
История В декабре 2011 Shortest Path Bridging (SPB) был оценен JITC и одобрен для развертывания в пределах Министерства обороны США из-за простоты в интегрированном OA&M и совместимостью с текущими протоколами . В марте 2012 IEEE одобрил новый стандарт 802.1aq.
Высокий уровень 802.1aq является управляющем уровнем по состоянию канала для всех IEEE VLAN описанных в IEEE 802.1Q . SPBV (Shortest Path Bridging - VID) обеспечивает возможность обратной совместимости с технологиями spanning tree. SPBM (Shortest Path Bridging - MAC, ранее известный как SPBB) обеспечивает дополнительные величины, которые извлекают выгоду из возможностей Provider Backbone Bridges (PBB). SPB (общее обозначение для обоих) комбинирует канал передачи данных Ethernet (или IEEE 802.1Q в случае SPBV или Provider Backbone Bridges (PBBs) IEEE 802.1ah в случае SPBM) с управляющим протоколом состояния канала IS-IS, работающим между мостами кратчайшего пути (ссылки NNI). Протокол маршрутизации по состоянию канала используется, чтобы обнаружить и распространить топологию сети и вычислить деревья кратчайшего пути от всех мостов в SPB Region.
В SPBM Backbone MAC (B-MAC) адреса участвующих узлов. Также распространена служба членской информации для интерфейсов к не участвующим устройствам (порты UNI). Данные топологии входные к механизму расчета, который вычисляет симметричные деревья кратчайшего пути, основанные на минимальной стоимости от каждого участвующего узла до всех других участвующих узлов. В SPBV эти деревья обеспечивают дерево кратчайшего пути, где отдельный MAC-адрес может быть изучен, и Group Address членство может быть распределено. В SPBM деревья кратчайшего пути тогда используются, чтобы заполнить таблицы переадресации для отдельных B-MAC-адресов каждого участвующего узла и для Group адресов; Group multicast деревья — поддеревья дерева кратчайшего пути по умолчанию, сформированного парой (Source, Group). В зависимости от топологии несколько различной равной стоимости мульти деревья пути возможны, и SPB поддерживает разнообразные алгоритмы на экземпляр IS-IS.
В SPB как и в других протоколах состояния канала, вычисления сделаны распределённым способом. Каждый узел вычисляет Ethernet совместимое передающее поведение, независимо основанное на обычно синхронизируемом общем представлении сети (в масштабах приблизительно 1000 узлов или меньше) и точек подключения службы (UNI порты). Таблицы базы данных фильтрации Ethernet заполнены локально, независимо и детерминировано реализуют её часть передающего поведения сети.
Две различных разновидности канала передачи данных дают начало двум немного отличающимся версиям этого протокола. Один (SPBM) предназначен где требуется полная изоляция многих отдельных экземпляров клиентских LAN и их связанных MAC-адресов устройства, и поэтому он использует полную инкапсуляцию (MAC-in-MAC a.k.a. IEEE 802.1ah). Другой (SPBV) предназначен где такая изоляция клиентских MAC-адресов устройства не нужна, и он повторно использует только существующий тег VLAN a.k.a. IEEE 802.1Q на участвующих (NNI) ссылках.
Хронологически SPBV появился первым с проектом первоначально задумываемым, чтобы адресовать масштабируемость и сходимость MSTP.
В то время, когда спецификация Provider Backbone bridging прогрессировала, и стало очевидно, что усиление уровня данных PBB и уровня управления состоянием канала значительно расширило бы возможности и приложения Ethernet.
Эти две разновидности (SPBV и SPBM) будут описаны отдельно, хотя различия находятся почти полностью в уровне данных.
Shortest Path Bridging-VID — SPBV Shortest Path bridging включает деревья кратчайшего пути для мостов VLAN, все уровни данных IEEE 802.1 и SPB — термин, использованный в общем. В последнее время было много внимания на SPBM в связи с его способностью управлять новым уровнем данных PBB и использовать определённые возможности, такие как устранение потребности делать B-MAC обучение и автоматического создания отдельных (одноадресная передача) и групповых (многоадресная передача) деревьев. SPBV был фактически исходным проектом, который пытался позволить Ethernet VLAN лучше использовать ячеистые сети.
Основная функция Shortest Path bridging — возможность использовать IS-IS состояния канала, чтобы изучить топологию сети. В SPBV механизм, используемый, чтобы идентифицировать дерево, должен использовать различные Shortest Path ID VLAN (VID) для каждого исходного моста. Топология IS-IS использована чтобы выделить уникальные SPVID и включить передачу по кратчайшему пути для отдельных и групповых адресов. Первоначально предназначенный для маленьких низких конфигураций сетей SPB превратился в больший проект, охватывающий последний уровень управления провайдером для SPBV и согласовывающий понятие уровня данных Ethernet. Сторонники SPB полагают, что Ethernet может использовать состояние канала и поддерживать атрибуты, которые сделали Ethernet одной из самых всеобъемлющих уровень данных транспортных технологий. Когда мы обращаемся к Ethernet, это — уровень 2 (Layer 2) формата кадра, определённые IEEE 802.3 и IEEE 802.1. Образующий мост IEEE 802.1Q Ethernet VLAN — парадигма пересылки кадров, которая полностью поддерживает высокоуровневые протоколы, такие как IP.
SPB определяет область кратчайшего пути, которая является границей топологии кратчайшего пути и остальной части топологии VLAN (который может быть любым числом наследуемых мостов). SPB работает, изучая способные мосты SPB и увеличивая область, чтобы включать способные мосты SPB, у которых есть тот же самый Base VID и сборник конфигурации MSTID (выделение VID в целях SPB).
SPBV создает деревья кратчайшего пути, которые поддерживают предотвращение цикла и дополнительно поддерживают уменьшение цикла на SPVID. SPBV все ещё позволяет узнавать о MAC-адресах Ethernet, но он может распределить групповой адрес, который может использоваться, чтобы сократить деревья кратчайшего пути согласно многоадресному членству или через MMRP, или через непосредственно использование распределения IS-IS многоадресного членства.
SPBV создает деревья кратчайшего пути, но также и взаимодействует с наследуемыми мостами, выполняющими Rapid Spanning Tree Protocol и Multiple Spanning Tree Protocol. SPBV использует методы от MSTP областей, чтобы взаимодействовать с non-SPB областями, ведущими себя логически как большой распределённый мост, просматривающийся снаружи области.
SPBV поддерживает деревья кратчайшего пути, но SPBV также создает связующее дерево, которое вычислено от базы данных состояния канала и использует Base VID. Это означает, что SPBV может использовать это традиционное связующее дерево для вычисления общего и внутреннего связующего дерева (Common and Internal Spanning Tree — CIST). CIST — дерево по умолчанию, используемое, чтобы взаимодействовать с другими наследуемыми мостами. Это также служит падением назад связующего дерева, если есть проблемы конфигурации с SPBV.
SPBV был разработан, чтобы управлять умеренным числом мостов. SPBV отличается от SPBM, в котором MAC-адреса изучены на всех мостах, которые лежат на кратчайшем пути, и используется совместное изучение VLAN, так как место назначения MAC может быть связано с многократным SPVID. SPBV изучает все MAC, это пересылается даже вне области SPBV.
Shortest Path Bridging-MAC — SPBM SPBM повторно использует уровень данных PBB, который не требует, чтобы Backbone Core Bridges (BCB) изучили инкапсулированные клиентские адреса. В краю сети C-MAC (клиент) изучены адреса. SPBM очень похож на PLSB использованием тех же самых данных и уровнями управления, но формат и содержание сообщений управления в PLSB не совместимые.
Отдельный MAC кадры (одноадресный трафик) от подключенного устройства Ethernet, которые получены в краю SPBM, инкапсулируются в PBB (mac-in-mac) заголовок IEEE 802.1ah и затем пересекают сеть IEEE 802.1aq, неизменную, пока они не лишены инкапсуляции как они исходят назад к не участвующей присоединенной сети в противоположной стороне участвующей сети.
Адреса получателя Ethernet (от подключенных устройств порта UNI) выполняют изучение по логическому LAN и переданы соответствующему участвующему B-MAC-адресу, чтобы достигнуть места назначения Ethernet дальнего конца. Этим способом MAC-адреса Ethernet никогда не смотрят в ядре сети IEEE 802.1aq. Сравнивая SPBM с PBB поведение почти идентично сети IEEE 802.1ah PBB. PBB не определяет, как B-MAC-адреса изучены, и PBB может использовать связующее дерево, чтобы управлять B-VLAN. В SPBM основное различие — то, что B-MAC-адрес распределен или вычислен на уровне управления, устраняя B-MAC, учащийся в PBB. Также SPBM гарантирует, что сопровождаемый маршрут является деревом кратчайшего пути.
Прямые и обратные пути, используемые для одноадресного и многоадресного трафика в сети IEEE 802.1aq, симметричны. Эта симметрия разрешает нормальному Ethernet Continuity Fault Messages (CFM) IEEE 802.1ag, чтобы работать неизменный для SPBV и SPBM и имеет требуемые свойства относительно протоколов распределения во времени, таких как PTP Version 2. Также существующее предотвращение цикла Ethernet дополнено уменьшением цикла, чтобы обеспечить быструю сходимость уровня данных.