Link Aggregation/Link Aggregation Control Protocol: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 21. März 2023, 11:38 Uhr

Link Aggregation (LA) - Ethernet-Schnittstellen zu einem logischen Übertragungskanal bündeln

Beschreibung

Ziele

Erhöhung des Datendurchsatzes
Erhöhung der Ausfallsicherheit

Abhängig vom verwendeten Lastverteilungs-Algorithmus

Implementierungen

Implementierung	Beschreibung
Link Aggregation nach IEEE 802.1AX-2008	Link Aggregation Control Protocol (LACP) Standard zur parallelen Bündelung von mehreren Netzwerkverbindungen herstellerübergreifende Implementierung früher IEEE 802.3ad
Proprietäre Lösungen	PAgP von Cisco MESH von HP
Statische Link-Aggregation-Verfahren	mehr oder weniger proprietär nicht herstellerübergreifend einsetzbar

Bezeichnungen

Je nach Hersteller oder Kontext werden für die Bündelung von Ethernet-Schnittstellen verschiedene Bezeichnungen als Synonyme für Link Aggregation benutzt.

Bezeichnung	Beschreibung
Link Aggregation (LA) Link Aggregation Control Protocol (LACP)	Normierte Begriffe der IEEE
Bündelung	Deutsche Bezeichnung
Bonding	Linux
Etherchannel	Cisco
Port Aggregation	Hewlett-Packard
Trunking	Brocade, Sun Microsystems und einigen anderen Herstellern
Teaming	Novell Netware und Microsoft Windows

Allgemeines

Die einzelnen Links einer Link Aggregation Group müssen immer parallele Punkt-zu-Punkt Verbindungen sein.

Logischen Endpunktverbindung zwischen zwei Geräten

Etwa einen PC mit zwei Kabeln an einen Switch

Datendurchsatz

Durch die parallelen Verbindungen kann, der Anzahl der zusammengefassten Verbindungen entsprechend, der Gesamtdurchsatz höher sein

Erhöhte Verfügbarkeit

So können bei einigen Verfahren eine oder mehrere physische Schnittstellen ausfallen, ohne dass der logische Kanal unterbrochen wird, solange zumindest noch eine physische Verbindung besteht.
Lediglich der Datendurchsatz vermindert sich entsprechend den fehlenden Verbindungen.

Voraussetzungen

Anforderungen an verwendeten Links

Full-duplex Modus
Identische Datenrate
Parallele Punkt-zu-Punkt Verbindungen
- Endpunkt immer genau ein Switch oder Server

Link Aggregation mit mehreren Switches

Link Aggregation mit mehreren Switches an einem Ende der Link Aggragation wie etwa bei Split Multi-Link Trunking (SMLT) von Nortel ist nicht möglich.
Einzige Ausnahme sind virtuelle Switche, die zwar aus mehreren physischen Switchen bestehen, nach außen sich aber wie ein einzelner Switch verhalten (z.B. Cisco Virtual Switching System 1440 (VSS1440)).

Link Aggregation Group nach IEEE 802.1AX-2008

Im Netzwerk-Stack ist der Link Aggregation Sublayer innerhalb des Data Link Layers (Sicherungsschicht) implementiert, konkret zwischen dem MAC Client und MAC Sublayern

früher IEEE 802.3ad

Link Aggregation Group (LAG)

Eigenschaften

LAG bietet ein automatisches Recovery bei Ausfällen von einzelnen physischen Links
Solange zumindest ein physischer Link vorhanden ist, bleibt die LAG Verbindung aufrecht
Der Datenverkehr wird frameweise über die physischen Links verteilt
Alle Frames, die zu einer bestimmten Datenkommunikation gehören, werden aber über dieselbe physische Verbindung (Kabel) übertragen.
Das gewährleistet die Zustellung der einzelnen Frames einer Datenkommunikation in der richtigen Reihenfolge (verhindert misordering)

Verteilung des Datenverkehrs

Link Aggregation erlaubt die Verteilung von Ethernet Frames auf alle verfügbaren physischen Links einer LAG

Damit übersteigt der mögliche Datendurchsatz die Datenrate eines einzelnen physischen Links.

Für die Verteilung (Frame Distributor) definiert der IEEE Standard allerdings keine konkreten Algorithmen

Vorgaben

Die Reihenfolge von Frames einer bestimmten Datenkommunikation darf nicht vertauscht werden

Frames dürfen nicht dupliziert werden

Kapitel 5.2.4 Frame Distributor beschreibt das folgendermaßen

This standard does not mandate any particular distribution algorithm(s); however, any distribution algorithm shall ensure that, when frames are received by a Frame Collector as specified in 5.2.3, the algorithm shall not cause

a) Misordering of frames that are part of any given conversation, or

b) Duplication of frames.

The above requirement to maintain frame ordering is met by ensuring that all frames that compose a given conversation are transmitted on a single link in the order that they are generated by the MAC Client; hence, this requirement does not involve the addition (or modification) of any information to the MAC frame, nor any buffering or processing on the part of the corresponding Frame Collector in order to reorder frames.

Die Qualität, wie gut die einzelnen Frames verteilt werden und wie hoch der praktische mögliche Datendurchsatz steigt, hängt somit von der konkreten Implementierung der Link Aggregation in einem Switch bzw. Treiber ab.

FreeBSD verwendet dazu beispielsweise eine Hash des Protokoll Headers.
Der Hash beinhaltet dabei Ethernet/MAC Quell- und Zieladressen, falls verfügbar ein VLAN-tag, sowie IPv4/IPv6 Quell- und Zieladressen.

siehe auch Lastverteilungs-Algorithmen

Bündelungsverfahren

Option	Beschreibung
Roundrobin	Alle zur Verfügung stehenden Leitungen abwechselnd der Reihe nach nutzen
DA-Trunking	Anhand des Modulo der Destination-MAC-Adresse die elementare Schnittstelle wählen
SA-Trunking	Anhand des Modulo der Source-MAC-Adresse die elementare Schnittstelle wählen
SA-DA-Trunking	Anhand des Modulo der Source-MAC-Adresse und der Destination-MAC-Adresse die elementare Schnittstelle wählen
Adaptives Trunking	Erst bei 100 % Auslastung der ersten elementaren Schnittstelle eine weitere zuschalten
Dynamisches Trunking	Link Aggregation Control Protocol (LACP) und bei proprietären Verfahren wie PAgP möglich

Static Link Aggregation

Bei der statischen Link Aggregation werden alle Konfigurationsparameter einmalig auf beiden beteiligten Komponenten einer LAG eingerichtet.

Anmerkung: VMware ESX/ESXi 4.0, 4.1 & ESXi 5.0 unterstützen ausschließlich Static Link Aggregation.

Der IEEE Standard beschreibt die Steuerung der Link Aggregation in Kapitel 5.3 Link Aggregation Control ab Seite 23.

Dynamic Link Aggregation

Link Aggregation Control Protocol (LACP)

Das Link Aggregation Control Protocol (LACP) erlaubt darüber hinaus den Austausch von Informationen bezüglich der Link Aggregation zwischen den zwei Mitgliedern einer Link Aggregation.
Diese Informationen werden in LACPDUs (Link Aggregation Control Protocol Data Units) verpackt.

Bei LACP kann jeder einzelne Port als Active LACP oder Passive LACP konfiguriert werden

Passive LACP

Der Port bevorzugt von sich aus keine LACPDUs zu übertragen.
Nur wenn die Gegenstelle Active LACP hat, überträgt der Port LACPDUs (preference not to speak unless spoken to).

Active LACP

Der Port bevorzugt LACPDUs zu übertragen und somit das Protokoll zu sprechen - unabhängig davon ob die Gegenstelle Passive LACP hat oder nicht (a preference to speak regardless).

LACP bietet gegenüber einer statischen Link Aggregation folgende Vorteile

Ein Ausfall eines physischen Links wird selbst dann erkannt, wenn die Punkt-zu-Punkt Verbindung über einen Media Konverter läuft und damit der Link-Status am Switchport auf Up bleibt.
Da LACPDUs auf dieser Verbindung damit ausbleiben, wird dieser Link aus der LAG entfernt.
Somit gehen darüber keine Pakete verloren.
Die beiden Geräte können sich gegenseitig die LAG Konfiguration bestätigen.
Bei statischer Link Aggregation werden Konfigurations- oder Verkabelungsfehler oft nicht so schnell erkannt.

Der IEEE Standard beschreibt LACP im Kapitel 5.4 Link Aggregation Control Protocol (LACP) ab Seite 30.

Siehe auch

Dokumentation

RFC

Man-Pages

Info-Pages

Links

Einzelnachweise

Projekt

Weblinks

IEEE 802.x Standards (LAN)
Link Aggregation und LACP Grundlagen (Thomas Krenn Wiki)
Etherchannel und Load Balancing bei Cisco
Port Trunking bei Hewlett-Packard
IEEE 802.3ad Link Aggregation (LAG) what it is, and what it is not (Präsentation von Howard Frazier und anderen, Ottawa 17. April 2007)

Allgemein

Link Aggregation steigert Sicherheit und erhöht Durchsatz (ADMIN Magazin 4/2012)
LACP (de.wikipedia.org)
Network Connectivity: IEEE 802.3AD Dynamic and Static Switch configuration for different team modes (intel.com/support)
Network Connectivity: How do I use Teaming with Advanced Networking Services (ANS)? (intel.com/support)
Moderne LAN-Technologien: IEEE 802.1ad Link Aggregation (ip-insider.de, Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 24)
Link Aggregation Control Protocol (LACP) (802.3ad) for Gigabit Interfaces (Cisco IOS Software Releases 12.2 SB)

Linux

Linux Ethernet Bonding Driver HOWTO (kernel.org)
Link Aggregation and High Availability with Bonding (Guide to IP Layer Network Administration with Linux)
How to configure network bonding in Linux (backdrift.org)
NIC Bonding unter Debian

Testfragen

Testfrage 1

Antwort1

Testfrage 2

Antwort2

Testfrage 3

Antwort3

Testfrage 4

Antwort4

Testfrage 5

Antwort5

@@ Zeile 104: / Zeile 104: @@
 siehe auch [[Link Aggregation/Algorithmen|Lastverteilungs-Algorithmen]]
-== Grundlegende Implementierung ==
-; Kanalbündelung zwischen zwei Ethernet-Switches
-* kommt mit geringen Änderungen aus
-* Management Interface zur Definition des Trunks
-* Art und Weise, wie ein Switch seine SAT (Source Address Table) – Tabelle mit den MAC-Adressen der Absender) erlernt, betroffen, und schließlich werden [[Broadcast]]s und Pakete, die an unbekannte Ziel-MAC-Adressen gerichtet sind, vom Trunk gesondert behandelt.
-; Management Interface
-* Es müssen Menüstrukturen zur Verwaltung der Trunks geschaffen werden.
-; Adress-Lernphase
-* Empfängt ein Switch auf einem Trunk-Port eine unbekannte Absenderadresse, so wird diese nicht automatisch dem Adressstapel (SAT) dieses Ports zugeordnet, vielmehr versucht der Switch allen Mitgliedern des Trunks eine gleiche Netzlast zuzuordnen und wird daher neue Absenderadressen gleichmäßig auf alle zum Trunk gehörenden Ports verteilen.
-* So erhält also etwa der Port, der momentan die wenigsten Einträge in seiner SAT führt, die neue Adresse.
-* Je nach Implementierung kommen auch andere Verteilungsstrategien zum Einsatz, siehe Abschnitt ''Bündelungsverfahren''.
-* Broadcasts und unbekannte Adressen: Diese werden bei einem Trunk nicht über alle Ports geschickt, sondern pro Trunk nur über eine Leitung, im Allgemeinen wird der Port mit der niedrigsten Port-Nummer gewählt.
-* Je nach Implementierung werden zur Auswahl des Ports auch andere Strategien genutzt, siehe Abschnitt ''Bündelungsverfahren''.
-; Keine weiteren Maßnahmen nötig, um eine einfache Implementierung zu realisieren
-* Die Implementierung der Transportmechanismen ({{lang|en|cut through}}, {{lang|en|store and forward}} usw.) benötigt keine Änderung.
-; Dennoch ist diese grundlegende Implementierung bei Weitem nicht optimal und eignet sich eigentlich nur für das Koppeln zweier Netze.
-* Ein Nachteil besteht darin, dass je MAC-Adresse nur ein Port des Trunks benutzt wird – für eine einzelne Station bedeutet es, dass sie keine Vorteile hat – nur das Netz insgesamt profitiert.
-; Weiterhin kann es vorkommen, dass die aktivsten Stationen zufällig alle dem gleichen Port zugeordnet sind, so dass folglich die Last nicht gleichmäßig innerhalb des Trunks verteilt wird.
-* Auch gibt es Bündelungsverfahren, die leistungsstarke Server anbinden können.
-; All diese Fakten haben dazu geführt, dass viele Hersteller verschiedene, aber auch weiterentwickelte Implementierungen anbieten.
-* Diese sind in der Regel nicht miteinander kompatibel.
-; Diese Inkompatibilitäten haben dazu geführt, dass sich das IEEE mit dem Problem befasst und das Link Aggregation Control Protocol (LACP, IEEE 802.3ad) spezifiziert hat.
 == Bündelungsverfahren ==