Link Aggregation

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Link Aggregation (LA) bezeichnet im Rahmen der Netzwerktechnik verschiedene Verfahren zur Bündelung mehrerer physischer LAN-Schnittstellen zu einem logischen Kanal zum Zweck den Datendurchsatz und die Ausfallsicherheit gegenüber einer einfachen Netzwerkschnittstelle zu erhöhen. Eine verbreitete und herstellerübergreifende Implementierung stellt das Link Aggregation Control Protocol (LACP) dar, welches im Rahmen der IEEE als IEEE 802.3ad, seit dem Jahr 2008 als IEEE 801.1AX bezeichnet, normiert ist.[1][2]

Geschichte und Bezeichnungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die ersten Implementierungen dieser Technik stammen von Kalpana (heute Cisco) und dienten ursprünglich ausschließlich der Erhöhung des Datendurchsatzes zwischen zwei Ethernet-Switches, welche ebenfalls von Kalpana erfunden wurden. Heutige Implementierungen können auch Server und andere Systeme wie Network Attached Storage (NAS) per Link Aggregation mit höheren Durchsatz an eine Netzwerkstruktur anbinden.

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

  • Link Aggregation (LA) und Link Aggregation Control Protocol (LACP), als normierter Begriff bei IEEE.
  • Bündelung, als deutscher Begriff für die Ethernet-Kanal-Bündelung.
  • Bonding, im Linux-Umfeld.
  • Etherchannel, bei Cisco.
  • Port Aggregation, bei Hewlett-Packard.
  • Trunking, bei Brocade, Sun Microsystems und einigen anderen Herstellern.
  • Teaming, bei Novell Netware und Microsoft Windows

Neben LACP bestehen noch proprietäre Lösungen zur dynamischen Bündelung, zum Beispiel das PAgP von Cisco, MESH von HP. Weiterhin existieren noch statische Link Aggregation-Verfahren, die alle mehr oder weniger proprietär sind und somit nicht herstellerübergreifend eingesetzt werden können.

Allgemeines[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ein PC ist mittels zweier Ethnernet-Verbindungen und der Link Aggregation mit einem zentralen Switch verbunden

Allgemein werden mehrere physische Ethernet-Schnittstellen welche alle als Fullduplex-Verbindungen ausgeführt sein müssen zur einer logischen Endpunktverbindung zwischen zweier Geräte zusammengeschaltet, beispielsweise einem PC mit zwei Ethnernet-Schnittstellen welche parallel an zwei Ports an einem Netzwerk-Switch verbunden werden. Üblicherweise wird LA bei Datenraten von 1 GBit/s und darüber bei Gigabit-Ethernet eingesetzt.

Durch die parallele Verbindungen kann entsprechend der Anzahl der zusammengefassten Verbindungen der Gesamtdurchsatz entsprechend höher sein. Ein weiterer Vorteil ist eine erhöhte Verfügbarkeit dieser Art der Verbindung. So können bei einigen Verfahren ein oder mehrere physische Schnittstellen ausfallen, ohne dass der logische Kanal unterbrochen wird so zumindest noch eine physische Verbindung besteht. Lediglich der Datendurchsatz vermindert sich entsprechend der fehlenden Verbindungen.

Bündelungs-Verfahren[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Roundrobin: Hier werden alle zur Verfügung stehenden Leitungen abwechselnd der Reihe nach benutzt.
  • DA-Trunking: Hier wird anhand des Modulo der Destination-MAC-Adresse die elementare Schnittstelle gewählt.
  • SA-Trunking: Hier wird anhand des Modulo der Source-MAC-Adresse die elementare Schnittstelle gewählt.
  • SA-DA-Trunking: Hier wird anhand des Modulo der Source-MAC-Adresse und der Destination-MAC-Adresse die elementare Schnittstelle gewählt.
  • Adaptives Trunking: Hier wird erst bei 100 % Auslastung der ersten elementaren Schnittstelle eine weitere zugeschaltet.
  • Dynamisches Trunking ist im Standard Link Aggregation Control Protocol (LACP) und bei proprietären Verfahren wie PAgP möglich.

Grundlegende Implementierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die grundlegende Implementierung einer Kanalbündelung zwischen zwei Ethernet-Switches kommt mit erstaunlich geringen Änderungen (im Vergleich zu einem normalen Switch) aus. Natürlich muss das Management Interface zur Definition des Trunks erweitert werden. Dann ist die Art und Weise, wie ein Switch seine SAT (engl. Source Address Table – Tabelle mit den MAC-Adressen der Absender) erlernt betroffen, und schließlich werden Broadcasts 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 Absender-Adresse, so wird diese nicht automatisch dem Adressstapel (SAT) dieses Ports zugeordnet, vielmehr versucht der Switch allen Mitgliedern des Trunks eine gleiche Netz-Last zuzuordnen und wird daher neue Absender-Adressen gleichmäßig auf allen zum Trunk gehörenden Ports verteilen. Beispielsweise erhält also 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 Bündelungs-Verfahren.
  • 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 Bündelungs-Verfahren.

Interessanterweise sind keine weiteren Maßnahmen nötig, um eine einfache Implementierung zu realisieren. Die Implementierung der Transportmechanismen (cut through, store and forward usw.) benötigt keine Änderung. Dennoch, diese grundlegende Implementierung ist 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 als gesamtes profitiert. Weiter kann es vorkommen, dass die aktivsten Stationen zufällig alle dem gleichen Port zugeordnet sind, folglich wird die Last nicht gleichmäßig innerhalb des Trunks verteilt. Auch gibt es Bündelungsverfahren, die leistungsstarke Server anbinden können. All diese Fakten haben dazu geführt, dass viele Hersteller verschiedene, aber auch weiter entwickelte Implementierungen anbieten. Diese sind in der Regel nicht zueinander kompatibel. Diese Inkompatibilitäten haben dazu geführt, dass sich das IEEE mit dem Problem befasst hat und das LACP (IEEE 802.3ad) spezifiziert hat.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. IEEE P802.3ad Link Aggregation Task Force. Abgerufen am 19. September 2017.
  2. IEEE Std 802.1AX-2008 - IEEE Standard for Local and metropolitan area networks - Link Aggregation. IEEE, 2008, abgerufen am 19. September 2017.