Port Aggregation — агрегирование портов

Агрегирование портов — объединение пропускной способности нескольких портов коммутатора в единый высокоскоростной канал передачи данных — применяется для достижения следующих целей:

— Увеличение пропускной способности канала;
— Увеличение отказоустойчивости канала.

В настоящее время в коммутаторах компании Cisco Systems используются две модификации технологии объединения портов: Fast Ethernet Channel и Gigabit Ethernet Channel. Эти технологии позволяют объединять в группу от 2 до 8 портов, достигая при этом производительности 800 (1600)Мбит/с и 8 (1,6)Гбит/с соответственно (в скобках приведены значения с учетом двунаправленного режима).

Включенные в группу (bundle) порты называются членами группы. Все порты — члены группы должны быть настроены для работы в одинаковом режиме, то есть иметь одинаковые значения скорости, дуплекса, VLAN и параметров STP, а в случае использования транковых портов, иметь одинаковый «родной» (native) VLAN и идентичные настройки отсечения (pruning) неиспользуемых VLAN.

В случае отказа одного или нескольких портов, составляющих группу, трафик будет перераспределен между остальными портами. Переключение происходит в течение нескольких микросекунд.

В зависимости от модели коммутатора можно использовать различное количество транковых групп. При использовании в ЛВС протокола Spanning Tree группа портов выступает как логически единый порт доступа или транковый порт.

Схема балансировки загрузки (Load Balancing) портов, входящих в группу, автоматически отслеживает порты, вышедшие из строя и динамически распределяет нагрузку на оставшиеся порты. Для балансирования загрузки в оборудовании Cisco Systems используется хеш-алгоритм (хеш — англ. hash — в данном случае означает «перемешивание»). В рамках данного алгоритма каждому порту в группе присвоен уникальный индекс, в соответствии с которым данные адресуются в порт.

Для вычисления индекса порта, в который нужно направить кадр данных, алгоритм использует следующие параметры источника или пункта назначения:

MAC-адрес источника или пункта назначения кадра данных;
IP-адрес источника или пункта назначения пакета;
TCP/UDP-порт источника или пункта назначения сегмента данных.

Если используется один параметр (скажем, IP-адрес пункта назначения), индексом порта являются младшие биты адреса. При использовании двух параметров (источник и пункт назначения), индексом является младшие биты, полученные в результате операции «Исключающее ИЛИ» над двумя параметрами.

По умолчанию почти все коммутаторы Cisco используют метод двух IP-адресов. Если же в трафике отсутствуют IP-адреса как таковые (например, при использовании IPX или AppleTalk), алгоритм автоматически переходит на использование MAC-адресов для вычисления индекса порта.

Существует целое семейство протоколов, предназначенных для автоматического согласования параметров группы портов. Международным стандартом является протокол Link Aggregation Control Protocol (LACP), описанный в спецификации IEEE 802.3ad, Clause 43. Оборудование Cisco Systems также использует протокол собственной разработки под названием Port Aggregation Protocol (PAgP).

Оба протокола позволяют согласовывать параметры группы на обеих сторонах линка и каждый протокол имеет свои особенности. Так, протокол LACP при инициализации сравнивает приоритеты коммутаторов, образующих группу. Коммутатор с низким приоритетом является задающим. Именно на нем определяется, какие порты будут использоваться для передачи данных, а какие — находиться в режиме «горячего резервирования» на случай отказа одного или нескольких основных портов. Таким образом, для участия в группе можно сконфигурировать 16 портов, активными из которых будут не более 8.

В протоколе PAgP подобная возможность отсутствует, зато есть возможность автоматически распространить изменение параметров одного порта из группы на все порты, принадлежащие данной группе.

Оборудование, использующее эту технологию, производится компанией Cisco Systems.

Прочие компании, такие как Allied Telesyn, 3COM, D-Link, также используют похожие технологии для объединения пропускной способности нескольких портов.