Contribuciones en arquitectura de redes de conmutadores transparentes ethernet de altas prestaciones

Abstract

Las redes campus y de centros de datos requieren hoy en día un alto rendimiento y gestionabilidad, todo ello dentro de un coste razonable, especialmente en redes de centros de datos, en las que se tiende a utilizar un mayor número de dispositivos genéricos (commodity) en lugar de alternativas más complejas y de mayor precio por tanto. Las redes de conmutadores transparentes Ethernet se presentan como la primera opción en este ámbito. Sin embargo, el empleo del protocolo de árbol de expansión (Spanning Tree Protocol, STP) como paradigma para propagar los mensajes a través de la red y evitar bucles es una evidente limitación del desempeño y el tamaño de las redes Ethernet. Mientras que los dos recientes y principales estándares Shortest Path Bridging (SPB) y Routing Bridges (RBridges, TRILL) permiten la utilización de los todos los enlaces de la infraestructura para obtener caminos mínimos, pero utilizan un protocolo de estado de enlace, operando en capa dos, y no cumplen con el principio básico de simplicidad de los conmutadores transparentes puros de capa dos. Esta tesis presenta diversas contribuciones en conmutadores transparentes Ethernet del tipo genéricamente denominado por puentes de caminos mínimos (shortest path bridges) para resolver las grandes restricciones que impone el protocolo de árbol de expansión, pero que se caracterizan por evitar el uso de algoritmos de encaminamiento, enfoque actualmente predominante en las propuestas tanto estándar como propietarias. Se evita así la complejidad de utilizar un protocolo de estado de enlace (como IS-IS en SPB y TRILL), mientras que a la vez se aprovecha el concepto básico de ¿difundir para aprender¿ de los conmutadores transparentes puros para explorar todos los caminos en la red usando todos los enlaces de la topología. Con este principio, introducimos la familia All-Path, una familia de protocolos de puentes transparentes que ofrece caminos de mínima latencia con reparto de carga automático y que se adapta a diferentes requirimientos de escalabilidad y balanceo de carga de las topologías. También presentamos Torii-HLMAC, un protocolo distribuido, tolerante a fallos, sin configuración, con direccionamiento y encaminamiento basado en árboles múltiples y reparación sobre la marcha, específico para redes de centros de datos, principalmente los llamados fat trees. Palabras clave: protocolos, redes de computadores, conmutadores transparentes, direccionamiento jerárquico, caminos de mínima latencia, multicaminos, reparto de carga.