Cisco Nederland / Algemeen / Waarom het IS-IS routeringsprotocol zo populair is bij de nieuwste datacenter technieken

[vc_row][vc_column][vc_column_text]In een datacenter is (vrijwel) altijd behoefte aan een laag-twee-netwerk dat het hele datacenter omspant. Het Spanning Tree protocol vormt de basis voor alle laag-twee-netwerken, maar alleen omdat er (nog) geen andere mogelijkheid is.

Voor datacenternetwerken wordt gekeken naar alternatieven voor Spanning Tree, zoals FabricPath, Dynamic Fabric Automation of TRILL. Voor al deze protocollen geldt:

• Ze zijn bedacht om laag-twee connectiviteit te bieden in een groot, plat netwerk, zonder geblokkeerde paden en met meer stabiliteit dan Spanning Tree;
• Dit gebeurt steeds door een extra header te plakken voor het oorspronkelijke Ethernetpakket, wat het pakket ‘routeerbaar’ maakt. Routeerbaar wil zeggen: aan de hand van deze extra header kan iedere switch in het netwerk bepalen waar het pakket afgeleverd moet worden;
• Ze hebben met elkaar gemeen dat ze IS-IS gebruiken als routeringsprotocol om de topologie van het netwerk te ontdekken en te adverteren.

Een vraag die men regelmatig hoort is: waarom IS-IS? In enterprise-netwerken is IS-IS zo ongeveer het minst gebruikte routeringsprotocol. Dit protocol is onbekend en dus onbemind en heeft een imago van ‘het is in gebruik bij service providers, dus het zal wel ingewikkeld zijn.’

Dus, waarom wel IS-IS? Nou, laten we de alternatieven bekijken.

Men had een heel nieuw protocol kunnen ontwikkelen om Spanning Tree te vervangen. Had gekund, maar dat zou jaren van overleg hebben gevergd, gevolgd door testen en het uitbrengen van een twede een derde versie voordat er ook maar een stabiele versie zou zijn. Waarschijnlijk was er dan op dit moment nog steeds geen vervangend protocol geweest.

Er bestaan vele routeringsprotocollen om de topologie van een netwerk in kaart te brengen. In enterprise-netwerken zijn de meest voorkomende EIGRP en OSPF. Men zou verwachten dat voor een vervanger van Spanning Tree in het enterprise-datacenter voor een van deze twee protocollen gekozen zou worden.

• EIGRP is heel sterk in het afhandelen van grote hub-en-spoke netwerken met veel noord-zuid verkeer. EIGRP is heel schaalbaar wanneer adressen in een hiërarchische netwerk kunnen worden geaggregeerd. Echter, in het datacenter is heel veel oost-west verkeer en is er behoefte aan platte netwerken waar virtuele machines vrij heen en weer geplaatst kunnen worden. Dit heeft als gevolg dat er geen adressen geaggregeerd kunnen worden.
• OSPF schaalt door een netwerk op te splitsen in een backbone area met daaraan vast andere area’s. Iedere area moet in principe een aaneengesloten deel van het netwerk zijn. Nu past een aaneengesloten backbone niet zo goed op het moderne datacenter design met leafs en onderling onafhankelijke spines. Ook sluiten van elkaar gescheiden area’s niet goed aan bij het idee dat virtuele machines vrij moeten kunnen bewegen in het datacenter.

Verder geldt voor zowel OSPF als voor EIGRP dat ze zorgen voor de uitwisseling van informatie over IP-adressen. Dat is voor een routeringsprotocol normaal, maar in een datacenter moet ook MAC-adresinformatie uitgewisseld worden en moet de mogelijkheid bestaan om broadcasts en niet-IP-multicasts te versturen. Daar is binnen de bestaande definities van OSPF of EIGRP niet in voorzien.

Dan het IS-IS protocol: het IS-IS protocol werkt net als OSPF met een shortest path first algoritme. Echter, terwijl OSPF bij een verandering binnen een area altijd een complete herberekening van het algoritme maakt, kent IS-IS een zogenaamde ‘partial route calculation’: in een situatie waarin wel de adressen, maar niet de topologie verandert, wordt alleen een gedeelte van de berekening overgedaan. En dat is heel mooi in een datacenter, waar – als virtuele machines verplaatst worden – wel de adressen veranderen, maar niet de topologie.

In de praktijk is gebleken dat in netwerken met enkele honderden routers in één enkele area het IS-IS protocol geen performance-probleem heeft, terwijl in zo’n netwerk voor OSPF allang een opsplitsing in meerdere area’s aan te raden is. Vertaald naar datacenters: IS-IS kan een groot datacenter met honderden switches probleemloos als één area behandelen.

Nog een puntje in het voordeel van IS-IS is dat alle informatie in de IS-IS-pakketten expliciet gelabeld is: voor ieder veld in een pakket staat een label dat het type informatie en de lengte aangeeft. Deze flexibiliteit maakt het mogelijk om binnen de standaard extra labels te definiëren, zodat ook andere gegevens tussen de switches uitgewisseld kunnen worden, zoals – voor het datacenter belangrijk – informatie over hoe broadcasts en multicasts rondgestuurd moeten worden.

Samengevat

Het IS-IS protocol schaalt probleemloos naar honderden switches in een plat netwerk, zodat virtuele machines probleemloos verplaatst kunnen worden en oost-west verkeer optimaal afgehandeld kan worden.

Het IS-IS protocol is flexibel in het doorgeven van andere informatie dan alleen IP-adressen, zodat in een datacenter alles wat nodig is voor laag-twee connectiviteit moeiteloos ingepast kan worden.

Kortom, ideaal voor de nieuwe laag-twee-protocollen voor het datacenters.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

Authors

Fred Rabouw

Systems Engineer

Sales - Netherlands