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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:邱怡嘉
研究生(外文):Yi-Chia Chiu
論文名稱:以VPLS連接SPB網路的互連設計與分析
論文名稱(外文):Interworking Design and Analysis of VPLS Interconnecting SPB Networks
指導教授:侯廷昭
指導教授(外文):Ting-Chao Hou
口試委員:侯廷昭吳承崧李詩偉蘇暉凱
口試委員(外文):Ting-Chao HouCheng-Shong WuSteven S. W. LeeHui-Kai Su
口試日期:2014-07-28
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:通訊工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:最短路徑橋接資料平面控制平面服務案例辨識成員多重等價樹虛擬機器移動性
外文關鍵詞:SPBdata planecontrol planeI-SID memberVPLSECMTVM mobility
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新一代的資料中心面臨虛擬伺服器數量越來越多、服務虛擬化、虛擬機器的移動性、管理等問題,資料中心採用傳統網路LAN/WAN設計遇到VLAN數量不足、傳輸距離等挑戰。最短路徑橋接(Shortest Path Bridging, SPB)是IEEE提出,適用於雲端資料中心網路的一種第二層網路技術架構。
本文提出兩種讓遠端SPBM (SPB MAC-in-MAC)網路經由骨幹VPLS核心網路橋接的方法,第一種方法為SPBM封包進入VPLS核心網路時,SPBM標頭保留B-MAC、B-VID、I-SID;第二種方法為SPBM封包進入VPLS核心網路時,SPBM標頭保留B-MAC,剝除B-VID、I-SID,兩種做法差別在於第一種作法資料平面負荷(Overhead)較重,相對的控制平面設計較簡單,第二種作法則相反。
這兩種VPLS與SPBM互連方法都能讓SPBM服務能夠穿透VPLS網路,參與互連的SPBM網路區段都擁有彼此的拓撲資訊,即區段SPBM網路都能達到互通資訊的效果,區段SPBM網路都能了解彼此有哪些服務案例辨識成員、這些成員使用哪個B-VID與成員的B-MAC位址。本論文提出方法的優點為讓整個VPLS與SPBM互連網路透過多重等價樹路由達到流量負載平衡/訊務工程、增加I-SID可選擇的B-VID數量、VPLS 核心網路中可以做多重路徑選擇、資料平面封包採用MAC- in-MAC減少MAC Address Scalability、增加虛擬機器移動性(VM Mobility)。

The new generation of data center is confronted with the growing numbers of virtual servers, services virtualization, mobility of virtual machine, and management issues. Data centers that adopt traditional LAN or WAN design face challenges like insufficient numbers of VLAN, limited transmission distance, etc.
Shortest Path Bridging (SPB) is the IEEE-sanctioned large-scale layer 2 network technology, which is suitable for next generation cloud data center. This thesis proposes two methods, that allow SPBM(SPB MAC-in-MAC) services to penetrate VPLS Core Network. The first method allows MPLS-encapsulated SPBM data frames to maintain B-MAC, B-VID and I-SID fields in its header. The second method allows MPLS-encapsulated SPBM data frames to keep B-MAC field, while stripping off the B-VID, and I-SID fields. The difference between these two methods is the higher data plane overhead but easier design of control plane in the first method than that in the second method. The two proposed methods to interconnect VPLS and SPB enable SPBM services to penetratie VPLS Core Network. Each participating SPBM network segment owns complete topology information. Each SPBM segment knows members of supported service instances (I-SID), the B-VIDs an I-SID uses and members’s backbone network B-MAC address, B-MAC.
The benefits of the proposed methods include: enabling load balancing and traffic engineering over the entire interconnected network through the use of multiple equal cost tree(ECT) routing, allowing an single I-SID to use multiple B-VIDs, multi-path selection inside the MPLS core network, using MAC-in-MAC to reduce MAC learning table size, increased mobility of virtual machines(VM Mobility).
Key words : SPB, data plane, control plane, I-SID member, VPLS, ECMT, VM mobility.
誌謝 i
摘要 ii
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 9
1.1 研究動機 9
1.2 論文架構 9
第二章 背景介紹 11
2.1 802.1aq Shortest Path Bridging介紹 15
2.2 Shortest Path Bridging原理 16
2.3 SPBM單播模式(Unicast Mode) 21
2.4 SPBM群播模式(Multicast Mode) 22
2.5 SPBM控制平面運作過程 23
2.6 SPBM資料平面運作過程 28
2.7 虛擬私人區域網路服務(Virtual Private LAN Service, VPLS) 30
2.8 Ethernet VPN的VPLS BGP路由協定 32
2.9 Designs of PBB Interoperating with H-VPLS based on MPLS Networks 35
2.10 802.1aq Support over EVPN 37
2.10.1 EVPN 控制平面 38
2.10.2 EVPN 資料平面 40
第三章 VPLS與SPB互連的資料平面與控制平面設計 42
3.1 方法一:VPLS核心網路的資料平面攜帶B-MAC、B-VID、I-SID 42
3.1.1 VPLS與SPBM互連架構的控制平面 43
3.1.2 VPLS與SPBM互連架構的資料平面 53
3.2 方法二:VPLS核心網路的資料平面只攜帶B-MAC 56
3.3 Multi-Homing 57
3.3.1 方法一的Multi-homing作法 59
3.3.2 方法二的Multi-homing作法 66
第四章 比較與分析 70
4.1 VPLS與SPB互連的資料平面與控制平面分析 70
4.1.1 本論文與其他論文作法分析 70
4.1.2 MAC Table Size分析 72
4.1.3 以Fat Tree案例分析MAC learning Table 74

第五章 結論與未來展望 76
5.1 結論 76
5.2 未來展望 76
參考文獻 77
[1]W. Zhu, "Designs of PBB Interoperating with H-VPLS Based on MPLS Networks", pp.388-390, 2010 Second International Conference on Future Networks, 2010.
[2]D. Allan, J. Tantsura, D. Fedyk, A. Sajassi, "802.1aq Support over EVPN", IETF work in progress, draft-allan-l2vpn-spb-evpn-04, July 2013.
[3]D. Allan, J. Tantsura, D. Fedyk, A. Sajassi, "802.1aq Support over EVPN", IETF work in progress, draft-allan-l2vpn-spb-evpn-02, October 2012.
[4]D. Allan, P. Ashwood-Smith, N. Bragg, J. Farkas, D. Fedyk, M. Ouellete, M. Seaman,and P. Unbehagen, "Shortest path bridging: Efficient control of larger Ethernet networks," IEEE Communications Magazine, October 2010.
[5]R. Lapuh, D. DeBacker, "Network Virtualization using Shortest Path Bridging and IP/SPB", 2011, Avaya, Enterprise Virtualization, White Papers.
[6]D. Fedyk, P. Ashwood-Smith, "IS-IS Extensions Supporting IEEE 802.1aq Shortest Path Bridging", IETF RFC 6329, April 2012.
[7]D. Allan, J. Tantsura, D. Fedyk, A. Sajassi, "BGP MPLS Based Ethernet VPN", IETF work in progress, draft-ietf-l2vpn-evpn-07, May 7, 2014.
[8]J. Farkas, Z. Arato, "Performance Analysis of Shortest Path Bridging Control Protocols", pp.1-6, IEEE GLOBECOM, 2009.
[9]L. Martini, Ed, "Encapsulation Methods for Transport of Layer 2 Frames over MPLS Networks", IETF RFC 4905, June 2007.
[10]侯廷昭, 葉怡欣, "虛擬私有區域網路之第二層行動服務技術文件", 國立中正大學工學院通訊工程研究所, 2009年 七月.
[11]IEEE 802.1aq D4.6, "IEEE Draft Standard for Local and Metropolitan Area Networks: Virtual Bridged Local Area Networks — Amendment 20: Shortest Path Bridging", June 2012.
[12]M. Lasserre, V. Kompella, "Virtual Private LAN Service (VPLS) Using Label Distribution Protocol (LDP) Signaling", IETF RFC 4762, January 2007.
[13]F. Balus, Ed., A. Sajassi, Ed., N. Bitar, Ed., "Extensions to the Virtual Private LAN Service (VPLS) Provider Edge (PE) Model for Provider Backbone Bridging", IETF RFC 7041, November 2013.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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