Группа ведущих сетевых инженеров приступила к реализации исследовательского проекта, который может привести к радикальному изменению изначальной базовой архитектуры маршрутизации Internet, разработанной еще в 80-х годах.
Рабочая группа Internet Research Task Force (IRTF) занята поиском новой архитектуры маршрутизации, которая должна повысить масштабируемость Internet и создать условия для работы миллиардов новых пользователей из развивающихся стран. IRTF, как и Internet Engineering Task Force, является одним из ведущих органов стандартизации Internet.
В настоящее время в IRTF обсуждается работа магистральных маршрутизаторов Internet. Магистральные маршрутизаторы, принадлежащие сетевым операторам, а также ряду крупных корпораций и государственных ведомств, осуществляют с помощью протокола Border Gateway Protocol (BGP) обмен информацией о маршрутах, существующих между многочисленными связанными друг с другом сетями, которые и образуют Internet.
Таблица маршрутизации BGP представляет собой базовый список адресов доставки информации, который хранится в магистральных маршрутизаторах и используется для определения наилучшего маршрута от одной сети к другой. Отраслевые эксперты обеспокоены сегодня стремительным ростом размеров этой таблицы, которые предъявляет исключительно высокие требования к производительности и объему памяти магистральных маршрутизаторов Internet.
Последствия роста
Увеличение размеров таблицы маршрутизации BGP требует от операторов дополнительных затрат.
«Что на самом деле беспокоит ИТ-руководителей, так это стоимость подключения к Internet, — отметил сопредседатель группы IRTF Routing Research Group Тони Ли. — Если вследствие стремительного роста размеров таблицы маршрутизации затраты поставщиков услуг связи увеличатся, то это самым непосредственным образом отразится и на расходах всех пользователей Internet. Мы заинтересованы в том, чтобы избежать такого сценария».
Замедление роста объема таблицы предоставит также определенные преимущества владельцам сетей предприятий, которым будет проще применять механизм, получивший название multihoming, обеспечивающий использование услуг сразу нескольких операторов для передачи корпоративного трафика.
Еще одним преимуществом станет упрощение нумерации сетей при «переключении» компаний между операторами.
«Цель нашего проекта состоит также в том, чтобы исключить изменение нумерации сетей при смене оператора, — подчеркнула Занг. — Перенумерация — очень сложный и дорогостоящий процесс».
В поисках новой архитектуры
Группа IRTF Routing Research Group существует уже много лет, но о будущем архитектуры маршрутизации здесь задумались лишь полгода назад.
Для того чтобы активизировать работу IRTF, в феврале бывшего председателя группы, шведского профессора Аври Дориа, заменили двумя высококвалифицированными экспертами — известным разработчиком маршрутизаторов Тони Ли, который успел поработать в Cisco Systems, Juniper и Procket, а потом опять вернулся в Cisco, и профессором Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Ликсией Занг.
С момента активизации деятельности Routing Research Group десятки сетевых инженеров и исследователей из самых разных стран приняли участие в нескольких конференциях, а также в онлайновых дискуссиях. В обсуждениях участвуют также представители производителей сетевого оборудования и операторов, включая Cisco, Juniper, Ericsson, Alcatel-Lucent, Huawei, AT&T, BT и Arbor Networks.
«Сегодня основная цель рабочей группы заключается в рассмотрении возможных вариантов архитектуры маршрутизации, которая предусматривает новые способы адресации, новые методы определения путей передачи информации в Глобальной сети, — пояснил Ли. — IP-адрес одновременно выполняет роль идентификатора узла и средства определения его расположения. Возникают вопросы, можно ли отделить идентификацию от семантики местоположения и способны ли мы управлять Internet при переходе к архитектуре такого рода».
«IRTF Routing Research Group предлагает наиболее радикальный пересмотр маршрутизации, — отметил главный научный сотрудник австралийского центра Asia Pacific Network Information Centre Джефф Хастон. — Концепции маршрутизации и адресации тесно связаны между собой. При разработке IPv6 — обновленной версии основного коммуникационного протокола IPv4 — нам пришлось в значительной степени переосмыслить понятие адресации. Сегодня некоторые из этих идей находят отражение и в реформе маршрутизации. Нужно задуматься о том, зачем нам нужна маршрутизация и что мы делаем в процессе ее реализации. Рабочей группе предстоит рассмотреть весьма значительные изменения архитектуры маршрутизаторов. А это в свою очередь окажет серьезное влияние на работу многих приложений».
Масштабирование таблицы маршрутизации
То, что стремительный рост размеров таблицы маршрутизации BGP представляет собой серьезную проблему, экспертам в области Internet было понятно давно. Эта тема активно обсуждалась еще в 2001 году, однако затем, когда крах «доткомов» привел к замедлению темпов роста Сети, интерес к ней несколько ослабел. За последние же два года размеры таблицы маршрутизации BGP опять заметно увеличились, и сегодня вопрос вновь стоит на повестке дня.
Сейчас в таблице маршрутизации BGP содержится около 240 тыс. маршрутов, в то время как год назад их было 195 тыс., а шесть лет назад — 100 тыс.
«В последние полтора года наблюдается очень быстрый рост, — отметил Хастон, на которого в сообществе Internet возложен контроль за размерами таблицы BGP. — Когда число элементов таблицы перевалит за 244 тыс., некоторые старые маршрутизаторы могут не справиться с нагрузкой. Верхний предел адресуемого пространства памяти у части имеющегося оборудования ограничен именно этим числом маршрутов, и когда данная величина будет превышена, мы столкнемся с серьезными затруднениями. Мы вплотную подошли к черте, при переходе которой часть установленных маршрутизаторов перестанет нормально функционировать».
Нынешний рост таблиц маршрутизации BGP связан с увеличением числа компаний, использующих множественные соединения своих сетей с Internet, а также с увеличением соединений между операторами.
Таблица маршрутизации BGP никем не регулируется. Любая организация может добавить в нее новый маршрут, не внося за это никакой платы, и владельцы маршрутизаторов магистральных сетей должны будут поддерживать его за свой счет.
По словам Хастона, продолжающееся стремительное расширение таблицы приводит к сокращению срока службы маршрутизаторов и предъявляет дополнительные требования к их производительности, что влечет за собой удорожание оборудования: «Не секрет, что при росте возможностей маршрутизаторов возрастает и их стоимость».
Джон Скаддер, ведущий инженер из компании Juniper, принимающий участие в работе IRTF, убежден в том, что в течение ближайших пяти лет производителям маршрутизаторов удастся решить проблему экспоненциального роста BGP.
«Мы имеем все необходимое для того, чтобы справиться с расширением таблицы, — отметил он. — Маршрутизаторы Juniper MX 960 и MX120 способны управлять миллионами маршрутов… А существующие уже сегодня процессоры позволяют поднять эту планку до 10 миллионов».
По словам Скаддера, у IETF есть ряд идей в области повышения уровня масштабируемости протокола BGP. Тем не менее он признал, что состояние таблицы маршрутизации вызывает определенное беспокойство.
«Всякий раз, когда рост ускоряется, это настораживает, — пояснил он. — Но поскольку мы внимательно следим за ситуацией, думаю, что и дальше удастся удерживать ее под контролем».
Основные предложения
Группа IRTF Routing Research Group находится пока на начальном этапе исследований и занимается изучением альтернативных архитектур маршрутизации, предлагаемых крупными компаниями и академическим сообществом. Наибольший интерес вызывают два предложения.
-
Группой инженеров из Cisco Systems под руководством Дино Фариначчи создан протокол Locator/ID Separation Protocol (LISP). Протокол LISP представляет собой технологию разделения адресов Internet на идентификаторы конечных точек и механизмы поиска маршрутов. Предлагается концепция туннельных маршрутизаторов, которые добавляют к пакетам заголовки LISP и удаляют эти заголовки при доставке их в конечный пункт маршрута. Такой подход позволяет уменьшить размеры таблицы маршрутизации за счет сокращения числа глобальных префиксов маршрутов.
-
Кристиан Вогт из компании Ericsson предлагает альтернативный подход к организации множественной адресации при реализации механизма multihoming, который разработан для сетей, поддерживающих протокол IPv6. Технология Six/One предусматривает использование предприятиями IP-адресов, зависящих от конкретных операторов. В этом случае их сетевые узлы будут работать поочередно с адресными пространствами различных сетевых операторов. Адреса таких узлов отличаются только набором старших разрядов. Предусматривается изменение «на лету» адреса в пакете в зависимости от конечной сети или оператора, через сеть которого пролегает маршрут прохождения пакета.
Впрочем, пока нет уверенности в том, что одно из этих предложений будет утверждено.
«Пока рабочая группа находится на первом этапе исследований, — отметил сопредседатель IRTF Routing Research Group Тони Ли. — Мы выслушали многочисленные предложения. Некоторые из них заслуживают внимания, но процесс перехода от идей к конкретной реализации достаточно долог».
Возможно, Routing Research Group предложит вообще отказаться от BGP.
«Мы пытаемся рассмотреть фундаментальную архитектуру маршрутизации в целом и внести в нее соответствующие изменения, — пояснила Занг. — После принятия решения о том, какой должна быть архитектура маршрутизации, можно будет подумать и о возможных изменениях в BGP и о том, каким из них следует отдать предпочтение».
Хастон полагает, что масштабы любых изменений в BGP будут весьма значительными.
«Сегодня протокол BGP поддерживается сотнями тысяч маршрутизаторов, и вносить в него какие-либо коррективы будет нелегко», — подчеркнул он. Вот почему Хастон рекомендует сохранить BGP, но сделать так, чтобы этот протокол содержал несколько иную информацию, желательно, меньшего объема.
«Возможно, BGP будет обслуживать не всю Глобальную сеть и не все пункты назначения и сможет поддерживать значительно меньшее число ‘видимых ориентиров’», — отметил он. В IRTF Routing Research Group надеются, что решение удастся принять в ближайшие два-три года.
«Пока мы не можем сказать, есть ли в поступивших предложениях действительно работоспособное решение, которое в перспективе удастся внедрить, — сообщил Ли. — И пока такое решение не найдено, преждевременно говорить о конкретных сроках».
Эксперты полагают, что в любом случае на подготовку коммерческого использования предложенного решения уйдет не менее пяти лет. Тем не менее Ли и Занг оптимистично оценивают способность группы решить задачу, связанную с ростом таблицы маршрутизации. Они полагают, что какое бы решение ни было принято в конечном счете, оно в любом случае будет внедряться поэтапно и прозрачным для конечных пользователей образом.