4.1. L2-Only Designs

4.1. L2-Only Designs

Ursprünglich nutzten die meisten Rechenzentrumsdesigns das in [IEEE8021D-1990] zuerst definierte Spanning Tree Protocol (STP) zur schleifenfreien Topologieerstellung, typischerweise mit Varianten der traditionellen DC-Topologie aus Abschnitt 3.1. Damals unterstützten viele DC-Switches entweder keine Layer-3-Routingprotokolle oder nur gegen Zusatzlizenzgebühren, was die Designwahl beeinflusste. Obwohl durch Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) in der neuesten Fassung von [IEEE8021D-2004] und Multiple Spanning Tree Protocol (MST) gemäß [IEEE8021Q] viele Verbesserungen für Konvergenz, Stabilität und Lastverteilung in größeren Topologien erreicht wurden, schränken viele Grundlagen des Protokolls die Eignung in großen DCs ein. STP und neuere Varianten nutzen einen Aktiv/Standby-Ansatz für die Pfadwahl und sind daher schwer in horizontal skalierten Topologien gemäß Abschnitt 3.2 einzusetzen. Darüber hinaus haben Betreiber oft schwere Ausfälle durch falsche Verkabelung, Fehlkonfiguration oder fehlerhafte Software auf einem einzelnen Gerät erlebt. Diese Ausfälle betrafen regelmäßig die gesamte Spanning-Tree-Domäne und waren aufgrund der Protokollnatur schwer zu analysieren. Aus diesen Gründen und weil nahezu der gesamte DC-Verkehr heute IP ist und damit ein Layer-3-Routingprotokoll am Netzrand für externe Konnektivität erforderlich ist, erfüllen STP-basierte Designs in der Regel nicht alle Anforderungen großer DC-Betreiber. Verschiedene Erweiterungen von Link-Aggregationsprotokollen wie [IEEE8023AD], allgemein als Multi-Chassis Link-Aggregation (M-LAG) bekannt, ermöglichten Layer-2-Designs mit aktiv-aktiven Netzpfaden bei STP als Backup zur Schleifenvermeidung. Die Hauptnachteile sind die fehlende lineare Skalierbarkeit über zwei hinaus in den meisten Implementierungen, fehlende standardbasierte Implementierungen und das zusätzliche Ausfallrisiko durch Zustandssynchronisation zwischen Geräten.

Kürzlich wurde es durch das Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL)-Protokoll in [RFC6325] möglich, große, horizontal skalierbare reine L2-Netze ohne STP zu bauen. TRILL behebt viele STP-Probleme für große DC-Designs; aufgrund begrenzter Implementierungszahl und oft spezieller Geräteanforderungen blieb die Anwendbarkeit begrenzt und die Kosten stiegen.

Weder die TRILL-Basisspezifikation noch M-LAG beseitigen vollständig das Problem der gemeinsamen Broadcast-Domäne, die den Betrieb jeder Ethernet-L2-Lösung stark beeinträchtigt. Spätere TRILL-Erweiterungen adressieren diese Problemstellung, vor allem nach [RFC7067], begrenzen aber die verfügbaren interoperablen Implementierungen für einen Fabric weiter. Daher haben TRILL-basierte Designs Schwierigkeiten, REQ2, REQ3 und REQ4 zu erfüllen.