IEEE802.1aq 規格

IEEE 802.1aqはIEEE 802.1Q ネットワーク規格の修正版であり、最短パスブリッジング（SPB ）のサポートが追加されています。この技術は、マルチパスルーティングを可能にしながら、イーサネットネットワークの作成と構成を簡素化することを目的としています。^{[1] [2] [3]}

SPB は、IEEE 802.1D STP、IEEE 802.1w RSTP、IEEE 802.1s MSTPなどの古いスパニング ツリー プロトコルを置き換えるために設計されています。これらのプロトコルは、スイッチング ループの原因となる冗長パスをブロックしますが、SPB では、複数の等コスト パスを使用してすべてのパスをアクティブにすることができ、はるかに大規模なレイヤー 2トポロジを提供し、^{[4]収束時間が短縮され、}メッシュ ネットワークのすべてのパスでトラフィックの負荷分散が可能になるため効率が向上します。^{[5] [6] [7] [8]}これは、レイヤー 2 のデファクト プロトコルとしてイーサネットを確立したプラグ アンド プレイの性質を維持するように設計されています。

このテクノロジーは、リンクステート プロトコルを使用してトポロジと VLAN メンバーシップの両方をアドバタイズし、ネイティブ イーサネット インフラストラクチャ上でVLAN を提供します。パケットは、 IEEE 802.1ahに従って MAC-in-MAC でエッジでカプセル化されるか、IEEE 802.1QまたはIEEE 802.1adに従ってタグ付けされ、VLAN の他のメンバーにのみ転送されます。ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャストがサポートされ、すべてのルーティングは対称の最短パスで行われます。

コントロールプレーンは、 Intermediate System to Intermediate System (IS-IS)ルーティングプロトコルに基づいており、 RFC  6329で定義された少数の拡張機能を活用しています。^[9]

2006年3月4日、ワーキンググループは802.1aqドラフト0.1を公開した。^[10] 2012年3月、IEEEは802.1aq規格を承認した。^[11]

2013年5月、SPBがラスベガスで開催されたInterop 2013のバックボーンとして機能し、最初の公開マルチベンダー相互運用性が実証されました。^[12] 2013年と2014年には、SPBを使用して、前年の10分の1のリソースでInteropNetバックボーンを構築しました。^[13] Interop 2014では、 SPBがソフトウェア定義ネットワーク（SDN）機能を有効にするバックボーンプロトコルとして使用されました。 ^{[14] [15]}

2014年冬季オリンピックは、 SPB「IEEE 802.1aq」技術を使用した最初の「ファブリック対応」オリンピックでした。^{[16] [17]}大会中、このファブリックネットワークは最大54Tbit/sのトラフィックを処理できました。^[18]

• IEEE 802.1Q-2014 - ブリッジとブリッジネットワーク - この規格は、最短パスブリッジング (IEEE 802.1aq) と、IEEE Std 802.1Q-2011、IEEE Std 802.1Qbe-2011、IEEE Std 802.1Qbc-2011、IEEE Std 802.1Qbb-2011、IEEE Std 802.1Qaz-2011、IEEE Std 802.1Qbf-2011、IEEE Std 802.1Qbg-2012、IEEE Std 802.1Q-2011/Cor 2–2012、IEEE Std 802.1Qbp-2014、および以前 802.1D で規定されていた多くの機能を組み込んでいます。^[19]
• IEEE 802.1ag - 接続障害管理 (CFM)
• IEEE 802.1Qbp - 最短パスブリッジングにおける等コスト複数パス^[20]
• IEEE P802.1Qcj - プロバイダバックボーンブリッジング（PBB）サービスへの自動接続^[21]
• RFC 6329 - IEEE 802.1aq 最短パス ブリッジングをサポートする IS-IS 拡張

IETF提案標準RFC  6329で定義されているIntermediate System to Intermediate System（IS-IS）プロトコルは、SPBの制御プレーンとして使用されます。[ 22 ] [ ^{23 ] [24] [25] SPBは、IS-ISに対するステートマシンやその他の実質的な変更を必要とせず、新しいネットワーク層プロトコル識別子（NLPID）と}TLV のセットのみを必要とします。^{[9] ：セクション13}

SPB は、複数の等コスト パスを利用して、メッシュ接続されたイーサネット ネットワークで最短パス転送を可能にします。これにより、SPB は、スパニング ツリー プロトコルで構成されたネットワークと比較して、より高速なコンバージェンスとメッシュ トポロジの使用の改善により、大規模なレイヤー 2 トポロジをサポートできます。SPB は、少数の TLV とサブ TLV で IS-IS を拡張し、2 つのイーサネット カプセル化データ パス、802.1adプロバイダー ブリッジ (PB) と802.1ahプロバイダー バックボーン ブリッジ (PBB) をサポートします。

SPB は、 IPv4やIPv6などの他のネットワーク層プロトコルと並行して実行されるように設計されています。標準では、2 つのノードが SPB 隣接関係を確立できない場合でも、他のネットワーク層プロトコル ( OSPFなど) の隣接関係が拒否されるなどの副次的な影響が生じないことが義務付けられています。

RFC 6329 で定義され、802.1aq SPB の標準化されたサポートを提供する IS-IS 拡張機能は次のとおりです。

• IS-IS Hello (IIH) プロトコル拡張
• ノード情報拡張
• 隣接情報拡張
• サービス情報拡張

802.1aq は、IPv4 や IPv6 などの他のネットワーク層プロトコルと並行して動作するように設計されているため、2 つのノードが SPB 隣接関係を確立できなかった場合でも、ネットワーク層プロトコルが隣接関係を拒否することはありません。RFC 6328 では、802.1aq にネットワーク層プロトコル ID (NLPID) 値 0xC1 が割り当てられています。^[26]この NLPID は、SPB ブリッジが隣接関係を形成し、802.1aq ドメインの一部として動作する能力を示すために使用されます。802.1aq フレームは、この NLPID を両方向に通知する隣接関係上を流れ、ノードは両方向に通知されていない隣接関係を存在しないものと見なします (無限リンク メトリックを使用)。 802.1aq では、通常の IIH PDU に 3 つの新しい TLV が追加されました。これらの TLV は、他のすべての SPB TLV と同様に、マルチトポロジ TLV内で伝送されるため、単一の IS-IS プロトコル インスタンス内で複数の SPB 論理インスタンスが可能になります。

SPB は、どの VID をどの目的に使用するか合意することで、多くの VID を使用できます。IIH PDU は、802.1Qから再利用された共通のコンパクトなエンコーディングを使用する、マルチ スパニング ツリー構成 TLVと呼ばれる、使用されているすべての VID のダイジェストを伝送します。

ループ防止の目的で、SPB ネイバーは、トポロジ データベースの内容が同期されていることを確認するメカニズムもサポートする場合があります。オプションのSPB-Digest サブ TLV を使用して SPB トポロジ情報のダイジェストを交換すると、ノードは情報を比較し、トポロジの不一致が示された場合に特定のアクションを実行できます。

最後に、SPB はどの最短パス ツリー (SPT) セットがどの VID によって使用されているかを認識する必要があり、これはベース VLAN 識別子 TLVで伝達されます。

すべての SPB ノード情報拡張は、新しいマルチトポロジ (MT) 機能 TLV内で伝送されます。伝送する必要がある情報の量に応じて、1 つまたは複数の MT 機能 TLV が存在する場合があります。

SPBインスタンス サブ TLV は、このノードまたはトポロジ インスタンスの最短パス ソース ID (SPSourceID) を提供します。これは、このノードまたはインスタンスから発信されるフレームのマルチキャスト宛先アドレス (DA) の形成に使用されます。

SPB には複数の ECT アルゴリズムが定義されており、将来的にはECMPやハッシュベースの動作、(*,G)マルチキャストツリーなど、追加のアルゴリズムが定義される可能性があります。これらのアルゴリズムでは、このオプションの TLV を使用して、新しいアルゴリズム パラメトリック データを定義します。同点決着パラメータには、ノード データを使用して同点決着を行うアルゴリズムと、リンク データを使用して同点決着を行うアルゴリズムの 2 つの広範なクラスがあります。SPBインスタンスの不透明等コスト ツリー アルゴリズム TLV は、不透明な同点決着データをノードに関連付けるために使用されます。

SPBリンク メトリック サブ TLV は、マルチトポロジ中間システム ネイバー TLV 内または拡張 IS 到達可能性 TLV 内にあります。SPB隣接不透明等コスト ツリー アルゴリズム TLVも、マルチトポロジ中間システム TLV 内または拡張 IS 到達可能性 TLV 内にあります。このサブ TLV が IS-IS 隣接に存在しない場合、その隣接は特定のトポロジ インスタンスの SPB トラフィックを伝送しません。

SPBMサービス識別子およびユニキャスト アドレス TLVは、発信元ノードにサービス グループ メンバーシップを導入するため、またはノードに存在するかノードから到達可能な追加の B-MAC ユニキャスト アドレスをアドバタイズするために使用されます。SPBV MAC アドレス TLV は、SPBV モードでグループ MAC アドレスをアドバタイズするために使用される IS-IS サブ TLV です。

最短パス ブリッジング VID (SPBV) と最短パス ブリッジング MAC (SPBM) は、802.1aq の 2 つの動作モードです。どちらもリンク ステート ルーティングの主な利点を継承しています。

• ループ回避ではネットワークトポロジのグローバルビューを備えた制御プレーンを使用するため、利用可能なすべての物理接続を使用できる
• リンクステートルーティングのネットワークトポロジのグローバルビューにより、障害後の接続の迅速な回復が可能
• 障害が発生した場合、復旧時にトラフィックに直接影響するプロパティのみが影響を受ける
• ブロードキャストおよびマルチキャスト接続の迅速な回復。これは、IS-IS が SPB 拡張で必要なすべての情報を IS-IS にフラッディングするため、ユニキャストおよびマルチキャスト接続を並行してインストールでき、マルチキャスト ツリーを計算してインストールするために統合ユニキャスト トポロジ上で第 2 フェーズのシグナリング プロセスを実行する必要がないためです。

SPBM は、透過的なイーサネット LAN セグメントのエミュレーションを提供します。スコープ付きマルチキャスト ツリーを備えた VLAN を実装します。つまり、ブロードキャスト、不明なユニキャスト、およびマルチキャスト トラフィックの出力破棄がなくなり、少数の共有ツリーを使用するアプローチに共通する機能になります。そのため、破棄されるフレームの割合が増加しても、ネットワークのサイズが単純に低下することはありません。

このアプリケーションのキャリア スペースに相当するのは、共通のキャリア インフラストラクチャを介して企業にイーサネット VPNサービスを提供することです。必要な属性は基本的に同じで、顧客のイーサネット サービス (ポイントツーポイントと LAN の両方) の完全な透過性と、1 人の顧客のトラフィックと他のすべての顧客のトラフィック間の完全な分離です。

SPBM のデータ プレーンとコントロール プレーンの両方における透過性により、MEF 6.1サービス セットが実現します。また、通信事業者に地理的に冗長化されたブロードバンド バックホールをサポートするためのツールキットも提供されます。これらのアプリケーションでは、多数の DSLAM またはその他のアクセス機器を複数のブロードバンド リモート アクセス サーバー(BRAS) サイトにバックホールし、アプリケーションで決定されたセッションを BRAS にバインドする必要があります。ただし、DSLAM が相互に通信できないようにする必要があります。そうしないと、通信事業者はピアツーピア接続を制御できなくなります。MEF E-TREE はまさにこれを実現し、さらにIPTVの配信に効率的なマルチキャスト ファブリックを提供します。

SPBM は、メンバーを接続する最短パス ツリーの分岐ポイントでのみパケットが複製される理想的なマルチキャスト レプリケーション モデルと、本質的にはシリアル ユニキャスト パケットが同じ最短パス ファースト ツリーに沿って他のすべてのメンバーに送信される、状態集約度の低いヘッドエンド レプリケーション モデルの両方を提供します。これらの 2 つのモデルは、マルチキャスト状態のインストールに関するトランジット ノードの決定に影響を与えるエッジでのサービスのプロパティを指定することによって選択されます。これにより、最適なトランジット レプリケーション ポイント (状態コストが大きい) と、ヘッドエンド レプリケーション モデルの削減されたコア状態 (ただし、トラフィックははるかに多い) の間でトレードオフを行うことができます。これらの選択は、同じ個別サービス ID (I-SID) の異なるメンバーごとに異なる場合があり、異なるメンバーに対して異なるトレードオフを行うことができます。

下の図 5 は、ネットワーク全体の規模で SPBM が何を実行しているかを簡単に理解するためのものです。図 5 は、エッジ メンバーシップ情報と、トランジット レプリケーションによるソースごと、サービスごとのツリーの決定論的分散計算から、7 メンバーの E-LAN​​ がどのように作成されるかを示しています。ヘッドエンド レプリケーションは単純であり、既存のユニキャスト FIB を使用して、既知の他の受信者にコピーをシリアルに転送するだけなので、示されていません。

802.1aqは、既存のイーサネットの運用、管理、および管理（OA&M）をすべて基盤としています。802.1aqは、特定の仮想LAN （VLAN）のユニキャストおよびマルチキャストパケットが同じ転送パスとリバースパスに従い、完全に標準的な802カプセル化を使用することを保証するため、802.1agおよびY.1731 ^[27]のすべての方法は、802.1aqネットワーク上で変更なく動作します。

802.1aq は、IEEE 802.1Q でカバーされるすべての IEEE VLAN 用の IEEE 認定リンク ステート イーサネット コントロール プレーンです。^[28]最短パス ブリッジング仮想ローカル エリア ネットワーク識別子 (VLAN ID) または最短パス ブリッジング VID (SPBV) は、スパニング ツリーテクノロジと下位互換性のある機能を提供します。SPBM は、プロバイダー バックボーン ブリッジ (PBB) 機能を使用する追加の値を提供します。SPB (両方の総称) は、イーサネット データ パス ( SPBV の場合はIEEE 802.1Q 、SPBM の場合はIEEE 802.1ahごとの PBB) と、最短パス ブリッジ (ネットワーク間インターフェイス(NNI) リンク)間で実行される IS-IS リンク ステート コントロール プロトコルを組み合わせます。リンク ステート プロトコルは、ネットワーク トポロジを検出してアドバタイズし、SPT 領域内のすべてのブリッジから SPT を計算するために使用されます。

SPBM では、参加ノードのバックボーン MAC (B-MAC) アドレスと、参加していないデバイス (ユーザ ネットワーク インターフェイス(UNI) ポート) へのインターフェイスのサービス メンバーシップ情報が配布されます。次に、トポロジ データが計算エンジンに入力され、各参加ノードから他のすべての参加ノードへの最小コストに基づいて対称最短パス ツリーが計算されます。SPBV では、これらのツリーによって、個々のMAC アドレスを学習し、グループ アドレスメンバーシップを配布できる最短パス ツリーが提供されます。SPBM では、最短パス ツリーを使用して、各参加ノードの個々の B-MAC アドレスとグループ アドレスの転送テーブルが作成されます。グループマルチキャストツリーは、(ソース、グループ) ペアリングによって形成されるデフォルトの最短パス ツリーのサブツリーです。トポロジに応じて、複数の異なる等コスト マルチパス ツリーが可能であり、SPB は IS-IS インスタンスごとに複数のアルゴリズムをサポートします。

SPB では、他のリンク ステート ベースのプロトコルと同様に、計算は分散方式で行われます。各ノードは、ネットワークと UNI ポートの通常同期された共通ビューに基づいて、イーサネット準拠の転送動作を個別に計算します。イーサネット フィルタリング データベース (または転送) テーブルは、ネットワーク転送動作の一部を独立して確定的に実装するためにローカルに設定されます。

データ パスの 2 つの異なるフレーバーにより、このプロトコルのわずかに異なる 2 つのバージョンが生まれます。1 つ (SPBM) は、クライアント LAN の多数の個別のインスタンスとそれらに関連付けられたデバイスの MAC アドレスを完全に分離する必要がある場合に使用し、完全なカプセル化 (MAC-in-MAC、別名IEEE 802.1ah ) を使用します。もう 1 つ (SPBV) は、クライアント デバイスの MAC アドレスのこのような分離が不要な場合に使用し、参加している NNI リンクの既存の VLAN タグのみを再利用します。時系列的には SPBV が最初に登場し、このプロジェクトはもともとMSTPのスケーラビリティとコンバージェンスに対応するために考案されました。

PBB の仕様が進んでいた当時、PBB データ プレーンとリンク ステート コントロール プレーンの両方を活用することで、イーサネットの機能とアプリケーションが大幅に拡張されることが明らかになりました。プロバイダー リンク ステート ブリッジング (PLSB) は、そのようなシステムの具体的な例を示すために、IEEE 802.1aq 最短パス ブリッジング ワーキング グループに持ち込まれた架空の提案でした。IEEE 802.1aq の標準化が進むにつれて、PLSB によって提案された詳細なメカニズムの一部は機能的に同等のものに置き換えられましたが、PLSB に具体化された主要な概念はすべて標準に引き継がれました。

最短パス ブリッジングの主な機能は、リンク ステート IS-IS を使用してネットワーク トポロジを学習できることです。SPBV では、ツリーを識別するために、ソース ブリッジごとに異なる最短パス VLAN ID (SPVID) を使用するメカニズムが使用されます。IS-IS トポロジは、一意の SPVID を割り当てるためと、個々のアドレスとグループ アドレスの最短パス転送を有効にするために使用します。当初は小規模で構成の少ないネットワークを対象としていましたが、SPB は、SPBV の最新のプロバイダー コントロール プレーンを包含し、イーサネットのデータ プレーンの概念を調和させる、より大規模なプロジェクトに成長しました。

SPB は、最短パス トポロジと残りの VLAN トポロジの境界となる最短パス領域を定義します。残りの VLAN トポロジには、任意の数のレガシー ブリッジを含めることができます。SPB は、SPB 対応ブリッジを学習し、同じベース VID と MSTID 構成ダイジェスト (SPB 用の VID の割り当て) を持つ SPB 対応ブリッジを含むように領域を拡大することによって動作します。

SPBV は、ループ防止をサポートし、オプションで SPVID 上のループ緩和をサポートする最短パス ツリーを構築します。SPBV では、イーサネット MAC アドレスの学習は引き続き可能ですが、Multiple MAC Registration Protocol (MMRP) を介して、またはマルチキャスト メンバーシップの IS-IS 配布を直接使用して、マルチキャスト メンバーシップに従って最短パス ツリーをプルーニングするために使用できるマルチキャスト アドレスを配布できます。

SPBV は最短パス ツリーを構築しますが、Rapid Spanning Tree ProtocolおよびMultiple Spanning Tree Protocol (MSTP) を実行する従来のブリッジとも相互運用します。SPBV は、MSTP リージョンの技術を使用して、リージョンの外部から見ると大規模な分散ブリッジとして論理的に動作する非 SPT リージョンと相互運用します。

SPBV は最短パス ツリーをサポートしますが、リンク状態データベースから計算され、ベース VID を使用するスパニング ツリーも構築します。つまり、SPBV は、この従来のスパニング ツリーを使用して、共通内部スパニング ツリー (CIST) を計算できます。CIST は、他のレガシー ブリッジと相互運用するために使用されるデフォルトのツリーです。また、SPBV に構成上の問題がある場合、フォールバック スパニング ツリーとしても機能します。

SPBV は、中程度の数のブリッジを管理するように設計されています。SPBV は、宛先 MAC が複数の SPVID に関連付けられる可能性があるため、最短パスにあるすべてのブリッジで MAC アドレスが学習され、共有 VLAN 学習が使用されるという点で SPBM と異なります。SPBV は、SPBV 領域外であっても転送するすべての MAC を学習します。

SPBM は PBB データ プレーンを再利用します。これにより、バックボーン コア ブリッジ (BCB) がカプセル化されたクライアント アドレスを学習する必要がなくなります。ネットワークのエッジでは、C-MAC (クライアント) アドレスが学習されます。SPBM は、同じデータ プレーンと制御プレーンを使用する PLSB (プロバイダー リンク ステート ブリッジング) と非常によく似ていますが、PLSB の制御メッセージの形式と内容には互換性がありません。

SPBM エッジで受信されるイーサネット接続デバイスからの個々の MAC フレーム (ユニキャストトラフィック) は、PBB (mac-in-mac) IEEE 802.1ahヘッダーにカプセル化され、参加ネットワークの反対側にある非参加接続ネットワークに戻る際にカプセル化が解除されるまで、変更されずに IEEE 802.1aq ネットワークを通過します。

イーサネット宛先アドレス（UNI ポート接続デバイスから）は、論理 LAN 上で学習を実行し、遠端のイーサネット宛先に到達するために適切な参加 B-MAC アドレスに転送されます。このように、イーサネット MAC アドレスは、IEEE 802.1aq ネットワークのコアで検索されることはありません。SPBM と PBB を比較すると、動作は PBB IEEE 802.1ahネットワークとほぼ同じです。PBB では、B-MAC アドレスの学習方法が指定されておらず、PBB はスパニング ツリーを使用して B-VLAN を制御する場合があります。SPBM での主な違いは、B-MAC アドレスが制御プレーンで配布または計算されるため、PBB での B-MAC 学習が不要になることです。また、SPBM では、たどるルートが最短パス ツリーであることを保証します。

IEEE 802.1aq ネットワークのユニキャストおよびマルチキャストトラフィックに使用されるフォワード パスとリバース パスは対称です。この対称性により、通常の Ethernet Continuity Fault Messages (CFM) IEEE 802.1ag はSPBV および SPBM に対して変更なしで動作でき、 Precision Time Protocol ( PTP バージョン 2 )などの時間配信プロトコルに関して望ましい特性を備えています。また、既存の Ethernet ループ防止機能はループ緩和によって強化され、高速データ プレーン コンバージェンスを実現します。

グループ アドレスと不明な宛先の個々のフレームは、同じイーサネット サービスのメンバーにのみ最適に送信されます。IEEE 802.1aq は、IEEE 802.1aq ネットワークの非参加論理ポート間で形成される E-LINE、E-LAN​​、または E-TREE 構造の形式で、何千もの論理イーサネット サービスの作成をサポートします。これらのグループ アドレス パケットは、SA 内のソース参加アドレスを示す PBB ヘッダーでカプセル化され、DA は、このフレームを転送するローカルで重要なグループ アドレスと、フレームを発信したソース ブリッジを示します。IEEE 802.1aq マルチキャスト転送テーブルは、同じサービス グループのメンバーである 2 つのブリッジ間の最短パス上にあるすべてのブリッジが、受信したフレームをそのサービス グループのメンバーに転送または複製するための適切な転送データベース (FDB) 状態を作成するという計算に基づいて作成されます。グループ アドレスの計算によって最短パス ツリーが生成されるため、特定のリンクにはマルチキャスト パケットのコピーが 1 つだけ存在します。参加している論理ポート間の最短パス上のブリッジのみが転送データベース (FDB) 状態を作成するため、マルチキャストではネットワーク リソースが効率的に使用されます。

実際のグループ アドレス転送操作は、従来のイーサネットとほぼ同じように動作します。バックボーン宛先アドレス (B-DA) + バックボーン VLAN 識別子 (B-VID) の組み合わせが検索され、次のホップの出力セットが検索されます。従来のイーサネットとの唯一の違いは、参加ブリッジ バックボーン メディア アクセス コントロール (B-MAC) アドレスの逆学習が無効になっており、代わりに入力チェックと破棄が行われることです (フレームが予期しないソースから着信インターフェイスに到着した場合)。ただし、学習は SPBM マルチキャスト ツリーのエッジで実装され、逆方向 (パケットがインターフェイス経由で到着した場合) で個々のフレームを正しくカプセル化するために、B-MAC と MAC アドレスの関係を学習します。

適切に実装された IEEE 802.1aq ネットワークは、最大 1000 の参加ブリッジをサポートし、イーサネット デバイスに何万ものレイヤー 2 E-LAN​​ サービスを提供できます。これは、イーサネット デバイスに面したポートを、特定のサービスのメンバーであることを示すように構成するだけで実現できます。新しいメンバーが参加したり、メンバーがいなくなったりすると、IS-IS プロトコルは I-SID メンバーシップの変更を通知し、計算によって参加ノード ネットワーク内のツリーが必要に応じて拡大または縮小され、そのサービスの効率的なマルチキャスト プロパティが維持されます。

IEEE 802.1aq には、新しい接続ポイントが出現または消滅したときに、サービスの接続ポイントのみ設定が必要となるという特性があります。計算によって生成されたツリーは、接続を維持するために必要に応じて自動的に拡張または剪定されます。既存の実装の中には、この特性を使用して、リングなどのデュアルホーム テクノロジの接続ポイントを自動的に (設定ではなく) 追加または削除し、セカンダリ接続ポイントをアクティブ化し、プライマリ接続ポイントを非アクティブ化することで、非参加リング プロトコルと IEEE 802.1aq ネットワーク間の最適なパケット フローを維持するものがあります。

障害回復は通常のIS-ISと同様に行われ、リンク障害が通知され、新しい計算が実行されて新しい FDB テーブルが作成されます。このプロトコルではイーサネット アドレスが通知または認識されないため、SPBM コアによる再学習は必要なく、学習されたカプセル化はトランジット ノードまたはリンク障害の影響を受けません。

高速リンク障害検出は、リンク状態をテストし、IS-IS プロトコルに障害を報告するIEEE 802.1ag継続性チェック メッセージ (CCM)を使用して実行できます。これにより、IS-IS hello メッセージ損失メカニズムを使用する場合よりもはるかに高速な障害検出が可能になります。

SPBV と SPBM はどちらも、リンク ステート コントロール プレーンの高速コンバージェンスを継承しています。SPBM の特別な属性は、シグナリングの代わりに計算を行うため、ユニキャスト コンバージェンスと同程度の時間でマルチキャスト ツリーを再構築できることです。SPBM ブリッジは、トポロジ データベースで計算を実行すると、ルートと SPT の 1 つ以上のリーフの間の最短パス上にあるかどうかを認識し、それに応じて状態をインストールできます。コンバージェンスは、個別のシグナリング トランザクションを使用して、マルチキャスト ツリー上のブリッジの位置を段階的に検出することによって制限されるわけではありません。ただし、ノード上の SPBM は、ピアから完全に独立して動作するのではなく、ピアとの現在のネットワーク トポロジに関する合意を強制します。この非常に効率的なメカニズムは、ネットワーク ビュー全体をカバーするリンク ステートの単一のダイジェストの交換を使用し、各ルートへの各パスについて個別に合意する必要はありません。その結果、ネットワークをコンバージェンスするために交換されるメッセージの量は、ネットワーク内のマルチキャスト ツリーの数ではなく、トポロジの段階的な変更に比例します。多くのツリーを変更する可能性のある単純なリンク イベントは、リンク イベントのみを通知することによって伝達されます。その結果生じるツリーの構築は、各ノードでローカル計算によって実行されます。サービス インスタンスに 1 つのサービス アクセス ポイントを追加する場合は、ツリーの数に関係なく、I-SID の通知のみが必要です。同様に、数百から数千のツリーの再構築を伴う可能性のあるブリッジの削除は、いくつかのリンク状態の更新のみで通知されます。

商用製品では、マルチシャーシ ラグを介した SPB が提供される可能性が高くなります。この環境では、複数のスイッチ シャーシが SPB コントロール プレーンに対して単一のスイッチとして表示され、シャーシのペア間の複数のリンクが集約リンクとして表示されます。このコンテキストでは、単一のリンクまたはノードの障害はコントロール プレーンでは認識されず、ローカルで処理されるため、回復時間は 50 ミリ秒未満になります。

以下は、802.1aq の動作を示すのに役立つ 3 つのアニメーション GIF です。

図 5 に示す最初の GIF は、ISID 100 を使用して 7 メンバーの E-LAN​​ を作成した 66 ノード ネットワークでのルーティングを示しています。この例では、各メンバーから他のすべてのメンバーに到達するために作成された等コスト ツリー (ECT) を示しています。各メンバーを循環して、このサービス用に作成されたツリーの完全なセットを示します。2 つのノード間のルーティングの対称性を示すために 1 つのポイントで一時停止し、赤い線で強調します。いずれの場合も、ツリーのソースは小さな紫色の V で強調表示されます。

図 6 に示す 2 番目のアニメーション GIF は、図 4 と同じ 66 ノード ネットワーク内の 8 つの ECT パスを示しています。後続の各アニメーション フレームでは、同じソース (紫色) が使用されていますが、異なる宛先 (黄色) が表示されています。各フレームでは、ソースと宛先の間にすべての最短パスが重ねて表示されます。2 つの最短パスが同じホップを通過する場合、描画される線の太さが増します。66 ノード ネットワークに加えて、サーバー内のソースと宛先 (下部) およびサーバーからルーター レイヤー (上部) の両方を含む小規模なマルチレベル データ センター スタイルのネットワークも表示されます。このアニメーションは、生成される ECT の多様性を示すのに役立ちます。

図 7 に示すこれらのアニメーション GIF の最後は、現在定義されている 16 個の標準アルゴリズムすべてを使用したソース デスティネーション ECT パスを示しています。

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  図5 - 7メンバーの66ノード802.1aqネットワークにおけるアニメーションE-LAN​​の例
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  図6 - 8つのECTを備えた66ノード802.1aqネットワークにおけるECTのアニメーション例
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  図 7 - 16 ECT を備えた 36 ノード 802.1aq ネットワークのアニメーション例

最初は 16 個の等コスト マルチ ツリー (ECMT) パスが定義されていますが、さらに多くのパスが考えられます。IEEE 802.1aq ネットワークの ECMT は、順方向パスと逆方向パスが対称であるため、インターネット プロトコル (IP)やマルチプロトコル ラベル スイッチング (MPLS)よりも予測可能です。したがって、どの ECMT パスを使用するかの選択は、オペレータが割り当てるヘッド エンドの決定ですが、IP/MPLS の場合はローカル/ハッシュの決定になります。

IEEE 802.1aq は、リンク コストが等しい 2 つのパスから選択する必要がある場合、最初の ECMT タイブレーク アルゴリズムとして次のロジックを使用します。まず、ホップ数で一方のパスが他方のパスよりも短い場合は、短い方のパスが選択され、それ以外の場合は、ブリッジ識別子 {BridgePriority と (IS-IS SysID) の連結 } が最小のパスが選択されます。その他の ECMT アルゴリズムは、BridgePriority||SysId の既知の順列を使用するだけで作成されます。たとえば、2 番目に定義されている ECMT アルゴリズムは、BridgeIdentifier の逆数が最小のパスを使用し、ノード識別子が最大のパスを取るものと考えることができます。SPBM の場合、各順列は個別の B-VID としてインスタンス化されます。マルチパス順列の上限は、802.1aq 操作に委任された B-VID の数によって制限され、最大 4094 ですが、有効なパス順列の数には、使用可能な B-VID スペースの一部しか必要ありません。 14 個の追加の ECMT アルゴリズムは、BridgeIdentifiers に適用される異なるビット マスクを使用して定義されます。 BridgeIdentifier には優先度フィールドが含まれているため、BridgePriority を上下に変更することで ECMT の動作を調整できます。

サービスは、設定によってネットワークのエッジで特定の ECMT B-VID に割り当てられます。その結果、そのサービスに関連付けられた非参加パケットは、目的の ECMT エンドツーエンド パスに関連付けられた VID でカプセル化されます。したがって、このサービスに関連付けられたすべての個別およびグループ アドレス トラフィックは、適切な ECMT B-VID を使用し、適切な等コスト マルチ パスで対称的にエンドツーエンドで伝送されます。基本的に、IP/MPLS などの他のシステムで使用されるハッシュ ソリューションとは異なり、オペレータがどのサービスをどの ECMT パスに配置するかを決定します。ツリーは、何らかの形式のハッシュが発生するツリー「ブランチ」セグメント内で リンク アグリゲーション(LAG) グループをサポートできます。

この対称的でエンドツーエンドの ECMT 動作により、IEEE 802.1aq の動作は予測可能性が高くなり、オフライン エンジニアリング ツールで正確なデータ フローを正確にモデル化できます。この動作は、片道遅延の測定が重要なネットワークにも有利です。片道遅延は往復遅延の 1/2 として正確に計算できるためです。このような計算は、IEEE 1588などの時間配信プロトコルで、高精度クロック ソースと無線基地局の間で必要な周波数と時刻の同期に使用されます。

上記は、異なるネットワーク トポロジにおける 8 および 16 の等コスト ツリー (ECT) の動作を示す 3 つの図 [5、6、7] です。これらは 802.1aq ネットワーク エミュレータのスクリーン キャプチャを合成したもので、送信元は紫、送信先は黄色、計算された利用可能な最短パスはすべてピンクで表示されています。線が太いほど、そのリンクを使用する最短パスが多くなります。アニメーションは、3 つの異なるネットワークと、何が起こっているかを視覚化するために継続的に変化するさまざまな送信元と送信先のペアを示しています。

等コスト ツリー (ECT) アルゴリズムは、OPAQUE データの使用によってほぼ拡張可能であり、これにより、16 進アルゴリズムをほぼ無限に超える拡張が可能になります。他の標準化グループまたはベンダーが、現在定義されているアルゴリズムのバリエーションを作成し、さまざまなネットワーク スタイルに適した動作を実現することが予想されます。多数の共有ツリー モデルも定義され、ホップごとのハッシュ ベースの等コスト マルチパス(ECMP) スタイルの動作も定義される予定です。これらはすべて、VID と、すべてのノードが実行することに同意するアルゴリズムによって定義されます。

802.1aq はホップバイホップ ベースでトラフィックを分散しません。その代わりに、802.1aq では、ネットワークのエッジでサービス ID (ISID) を VLAN ID (VID) に割り当てることができます。VID は、ネットワーク内の最短パス ノードの可能なセットの 1 つに正確に対応し、そのルーティングから外れることはありません。異なるノード間に 10 個程度の最短パスがある場合、異なるサービスを異なるパスに割り当て、特定のサービスのトラフィックが特定のパスに正確に従うことを知ることができます。このようにして、トラフィックを目的の最短パスに簡単に割り当てることができます。パスの 1 つが過負荷になった場合は、ネットワークのエッジでサービスの ISID を別の負荷の少ない VID に再割り当てすることで、一部のサービスをその最短パスから移動することができます。

ルーティングの決定論的な性質により、実際のルートは VLAN 識別子以外のパケット ヘッダーの内容に依存しないため、ネットワーク負荷のオフライン予測/計算/実験がはるかに簡単になります。

図 4 は、ノード 7 と 5 の間の 4 つの異なる等コスト パスを示しています。オペレータは、ノード 7 と 5 のサービスを 4 つの必要な VID の 1 つに割り当てることで、ノード [0 と 2] と [1 と 3] の間のカット全体で比較的良好なトラフィック バランスを実現できます。ネットワークで 4 つ以上の等コスト ツリー (ECT) パスを使用すると、これらの 4 つのパスすべてを使用できる可能性が高くなります。同様の方法で、ノード 6 と 4 の間でもバランスを実現できます。

オペレータがサービスを最短パスに手動で割り当てたくない場合は、スイッチ ベンダーが ISID を利用可能な VIDS の 1 つに単純にハッシュして、非エンジニアリング拡散の程度を与えることは簡単です。たとえば、ECT-VID の数を法とする ISID を使用して、実際に使用する相対 VID を決定できます。

ECT パスが十分に多様でない場合、オペレータは、そのノードのブリッジ優先度を調整することにより、分散 ECT アルゴリズムへの入力を調整して、特定のノードからの魅力または反発を適用するオプションがあります。これは、オフライン ツールを使用して、目的のルートが達成されるまで実験できます。その時点で、バイアスを実際のネットワークに適用し、結果のルートに ISID を移動できます。

図 6 のアニメーションを見ると、66 ノード ネットワークでトラフィック エンジニアリングに使用できる多様性がわかります。このアニメーションでは、強調表示された各ソースから宛先まで 8 つの ECT パスが使用できるため、VID に基づいて 8 つの異なるプールにサービスを割り当てることができます。したがって、図 6 のこのような初期割り当ての 1 つは (ISID モジュロ 8) であり、必要に応じてその後微調整を行うことができます。

ここでは、ユニキャストとマルチキャストの最短パス ツリーに重点を置き、小さな例を使って SPBM の動作を説明します。

図 1 に示すネットワークは、0 から 7 の番号が付けられた 8 つの参加ノードで構成されています。これらは、IEEE 802.1aq プロトコルを実行するスイッチまたはルータです。参加している 8 つのノードのそれぞれには、1..5 の番号が付けられた隣接関係があります。これらは、インターフェイス インデックス、またはポート番号に対応している可能性があります。802.1aq はパラレル インターフェイスをサポートしていないため、各インターフェイスは隣接関係に対応しています。ポート/インターフェイス インデックス番号は当然ローカルであり、計算の出力によってインターフェイス インデックス (ユニキャストの場合) またはインターフェイス インデックスのセット (マルチキャストの場合) が生成されるため、表示されます。これらのインデックスは、宛先 MAC アドレスおよびバックボーン VID とともに、転送情報ベース (FIB) の一部です。

ネットワークには、4 つのノード (0..3) と 4 つの外部ノード (4、5、6、7) からなる完全にメッシュ化された内部コアがあり、各ノードは内部コア ノードのペアに デュアルホーム接続されています。

通常、ノードが工場から出荷されるときに、ノード識別子となる MAC アドレスが割り当てられていますが、この例では、ノードの MAC アドレスが 00:00:00:00:N:00 という形式であると仮定します。ここで、N は図 1 のノード ID (0..7) です。したがって、ノード 2 の MAC アドレスは 00:00:00:00:02:00 です。ノード 2 は、ノード 2 のインターフェイス/5 を介してノード 7 (00:00:00:00:07:00) に接続されています。

IS -ISプロトコルは、参加ノード間のリンクであるため、表示されているすべてのリンクで実行されます。IS-IS hello プロトコルには、プロトコルで使用されるバックボーン VID に関する情報など、802.1aq に関する追加事項がいくつかあります。オペレータがこのネットワーク上の 802.1aq のこのインスタンスにバックボーン VID 101 および 102 を使用することを選択したと仮定します。

ノードは、MAC アドレスを IS-IS SysId として使用し、単一の IS-IS レベルに参加してリンク状態パケット (IS-IS 用語では LSP) を交換します。LSP にはノード情報とリンク情報が含まれるため、すべてのノードはネットワークの完全なトポロジを学習します。この例ではリンクの重みを指定していないため、IS-IS プロトコルはすべてのリンクに対してデフォルトのリンク メトリックを選択し、すべてのルーティングは最小ホップ カウントになります。

トポロジ検出後の次のステップは、ECMP VID とユニキャスト転送テーブル (FIB) の両方に対するユニキャスト ルートの分散計算です。

ノード 7 からノード 5 へのルートについて考えてみましょう。等コスト パスが複数あります。802.1aq では、そのうちの 2 つを選択する方法が指定されています。最初のパスは、低 PATH ID パスと呼ばれます。これは、最小のノード ID を持つパスです。この場合、低 PATH ID パスは 7->0->1->5 パスです (図 2 の赤で表示)。したがって、そのパス上の各ノードは、最初の ECMP VID 101 を使用して、ノード 5 の MAC アドレスへの転送エントリを作成します。逆に、802.1aq では、高 PATH ID と呼ばれる 2 番目の ECMP タイブレーク アルゴリズムが指定されています。これは、最大ノード ID を持つパスであり、例では 7->2->3->5 パスです (図 2 の青で表示)。

したがって、ノード 7 には、次のような内容を示す FIB が含まれます。

• MAC 00:00:00:05:00 / vid 101 次のホップは interface/1 です。
• MAC 00:00:00:05:00 / vid 102 次のホップは interface/2 です。

ノード 5 の FIB には、まさにその逆が含まれます。

• MAC 00:00:00:07:00 / vid 101 次のホップは interface/1 です。
• MAC 00:00:00:07:00 / vid 102 次のホップは interface/2 です。

中間ノードも一貫した結果を生成するため、たとえばノード 1 には次のエントリが含まれます。

• MAC 00:00:00:07:00 / vid 101、次のホップは interface/5 です。
• MAC 00:00:00:07:00 / vid 102 次のホップは interface/4 です。
• MAC 00:00:00:05:00 / vid 101 次のホップは interface/2 です。
• MAC 00:00:00:05:00 / vid 102 次のホップは interface/2 です。

ノード 2 には次のエントリが含まれます。

• MAC 00:00:00:05:00 / vid 101 次のホップは interface/2 です。
• MAC 00:00:00:05:00 / vid 102 次のホップは interface/3 です。
• MAC 00:00:00:07:00 / vid 101、次のホップは interface/5 です。
• MAC 00:00:00:07:00 / vid 102 次のホップは interface/5 です。

ノード 7 に接続された非参加デバイスがノード 5 の非参加デバイスと通信する場合 (たとえば、図 3 でデバイス A がデバイス C と通信する場合)、これらのデバイスは MAC-in-MAC カプセル化フレームを使用して、これらの最短パスの 1 つを介して通信します。いずれかの NNI リンクの MAC ヘッダーには、外部送信元アドレス 00:00:00:70:00、外部宛先アドレス 00:00:00:50:00、およびこの非参加ポート/ビデオのセットに選択されたものに応じて 101 または 102 の BVID が表示されます。ノード A から受信されたときにノード 7 で挿入されたヘッダーは、ノード 5 の非参加デバイス C に戻るまで、どのリンクでも変更されません。参加しているすべてのデバイスは、単純な DA+VID ルックアップを実行して送信インターフェイスを決定し、着信インターフェイスがパケットの SA+VID の適切なネクスト ホップであるかどうかも確認します。参加ノードのアドレス 00:00:00:00:00:00 ... 00:00:00:07:00 は学習されませんが、ノードの SysId として IS-IS によってアドバタイズされます。

非参加クライアント (図 3 の A、B、C、D など) アドレスへのユニキャスト転送は、もちろん、最初のホップの参加ノード (7 など) が、最後のホップの参加ノード (5 など) が目的の非参加ノード (C など) に接続されていることを認識できる場合にのみ可能です。この情報は IEEE 802.1aq によって通知されないため、学習する必要があります。学習のメカニズムはIEEE 802.1ahと同じです。つまり、対応する外部 MAC ユニキャスト DA が不明な場合はマルチキャスト DA に置き換えられ、応答を受信すると、その応答の SA によって、応答の送信元である非参加ノードに到達するために使用する DA が通知されます。たとえば、ノード 7 は、ノード 5 が C に到達していることを学習します。

参加していないポートのセットをサービスにグループ化/スコープし、相互にマルチキャストしないようにしたいため、IEEE 802.1aq はソースごと、サービスごとのマルチキャスト転送のメカニズムを提供し、これを実現するための特別なマルチキャスト宛先アドレス形式を定義しています。マルチキャスト アドレスはツリーを一意に識別する必要があり、ソースごとに一意のサービスごとにツリーがあるため、マルチキャスト アドレスには 2 つのコンポーネント、つまり下位 24 ビットのサービス コンポーネントと上位 22 ビットのネットワーク全体の一意の識別子が含まれます。これはマルチキャスト アドレスであるため、マルチキャスト ビットが設定されており、これらの製造アドレスには標準の OUI スペースを使用していないため、これらのアドレスを明確にするためにローカル 'L' ビットが設定されています。上の図 3 では、これは DA=[7,O] で表され、7 はノード 7 から発信されたパケットを表し、色付きの O はスコープされている E-LAN​​ サービスを表します。

サービスに対してマルチキャスト転送を作成する前に、そのサービスに面するポートを持つノードに、メンバーであることを通知する必要があります。たとえば、ノード 7、4、5、および 6 は、特定のサービス (たとえばサービス 200) のメンバーであり、さらに BVID 101 を使用する必要があることが通知されます。これは ISIS によって通知され、すべてのノードは SPBM 計算を実行して、ヘッド エンドまたはテール エンドとして参加しているか、またはサービス内の他のヘッド エンドとテール エンド間のタンデム ポイントとして参加しているかを判断します。ノード 0 はノード 7 と 5 の間のタンデムであるため、このサービスでノード 7 からノード 5 へのパケットの転送エントリを作成します。同様に、ノード 7 と 4 の間のタンデムであるため、このサービスでノード 7 からノード 4 へのパケットの転送状態を作成します。これにより、DA/VID が 2 つのインターフェイス 1 と 2 に出力を持つ真のマルチキャスト エントリが生成されます。一方、ノード 2 はこのサービスで最短パスを 1 つだけ持っているため、このサービスでノード 7 からノード 6 へのパケットの転送エントリを 1 つだけ作成します。

図 3 には、単一の E-LAN​​ サービスと、メンバーの 1 つのツリーのみが表示されていますが、メンバーシップのアドバタイズ、タンデム動作の計算、既知のマルチキャスト アドレスの作成、FIB の設定によって、ネットワーク内の 2 ノードからすべてのノードまでのメンバーシップを持つ非常に多数の E-LAN​​ サービスをサポートできます。唯一の実際の制限要因は、FIB テーブルのサイズと個々のデバイスの計算能力であり、どちらも毎年飛躍的に増加しています。

802.1aq は、サービス アタッチメント (I-SID) 情報で拡張された IS-IS トポロジ情報を取得し、一連の計算を実行して、ユニキャストおよびマルチキャスト エントリの転送テーブル (フィルタリング テーブル) を生成します。

802.1aq で必要な情報を伝達する IS-IS 拡張機能は、以下に示すisis-layer2 IETF ドキュメントに記載されています。

802.1aq の実装では、まず IS-IS hello を変更して、802.1aq 用に予約されているプロトコル サポートタイプ、長さ、値(TLV) (タイプ 129) に 0xC01 の NLPID (ネットワーク層プロトコル識別子) を含めます。hello には MSTID (各 VID の目的を示す) も含める必要があり、最後に各 ECMT 動作を VID に割り当てて hello で交換する必要があります。hello は通常、タグなしで実行されます。IP の NLPID は 802.1aq の隣接関係を形成するために必須ではありませんが、隣接関係が存在する場合は隣接関係を妨げることはありません。

リンクには、IP リンク メトリックとほぼ同一の独自の TLV (Type Length Value) で伝送される 802.1aq 固有のメトリックが割り当てられます。計算では常に 2 つの単方向リンク メトリックの最大値を使用して、対称ルートの重み付けが強制されます。

ノードには、グローバルに識別するための MAC アドレスが割り当てられ、これが IS-IS SYSID の形成に使用されます。通常、ボックス MAC がこの目的に使用されます。エリア ID は 802.1aq によって直接使用されることはありませんが、もちろん、同じ 802.1aq ネットワーク内のノードでは同じである必要があります。複数のエリア/レベルはまだサポートされていません。

さらに、ノードには、20 ビットのネットワーク全体で一意の識別子である SPSourceID が割り当てられます。これは、多くの場合、SYSID の下位 20 ビット (一意の場合) になりますが、動的にネゴシエートしたり、手動で構成したりすることもできます。

SPSourceID と B-VID への ECMT 割り当ては、独自の 802.1aq TLV で IS-IS ネットワークにアドバタイズされます。

802.1aq の計算は、802.1aq リンク ウェイトを持ち、NLPID 0xC01 をサポートするノード間のリンクに制限されます。前述のように、リンク ウェイトは、計算の目的で 2 つの異なる値の最小値を取ることにより対称になるように強制されます。

サービスが ECMT 動作への I-SID 割り当ての形式で設定されている場合、その I-SID は、必要な ECMT 動作とその送信、受信プロパティの表示とともにアドバタイズされます (もちろん、この目的で新しい TLV が使用されます)。

802.1aq ノードが IS-IS アップデートを受信すると、802.1aq をサポートする他のすべての IS-IS ノードへの一意の最短パスを計算します。ECMT 動作ごとに 1 つの一意の (対称) 最短パスが存在します。この一意性と ECMT を強制するために使用されるタイ ブレークについては、以下で説明します。

ユニキャスト FDB/FIB は、この最初の最短パス計算に基づいて入力されます。生成される ECMT 動作/B-VID ごとに 1 つのエントリが存在します。

トランジット マルチキャスト計算 (トランジット レプリケーションが必要な場合にのみ適用され、ヘッド エンド レプリケーションを選択したサービスには適用されません) はさまざまな方法で実装できます。効率性を保つために注意が必要ですが、一般的には一連の最短パス計算を実行する必要があります。基本的な要件は、「1 つのノードが I-SID を送信し、もう 1 つのノードがその I-SID を受信する 2 つのノード間の最短パス上にあるかどうか」を判断することです。

この計算のパフォーマンスの悪い疑似コードは次のようになります。

少なくとも1つの送信ISIDを発信するネットワーク内の各ノードに対して、
    SPF = すべての ECMT B-VID の NODE から最短パス ツリーを計算します。
    各ECMT動作について、ノードの各NEIGHBORに対して
        、このECMTのノードへのSPFにNEIGHBORが存在する場合は、
            
                T = ノードの送信ISIDとすべての受信ISIDを結合したもの
                    SPF の下位の ISID
                T内の各ISIDに対して
                    マルチキャストエントリを作成/変更します。[
                        MAC-DA = NODE.SpsourceID:20||ISID:24||ローカルビット:1||マルチキャストビット:1
                        B-VID = このECMTに関連付けられたVID
                        出力ポート = NEIGHBORへのインターフェース
                        in port = このECMTのSPF上のNODEへのポート
                    ]

上記の疑似コードは、ほとんどの場合、厳密に必要な数よりも多くの SPF を計算します。ノードが他の 2 つのノード間の最短パス上にあるかどうかを判断するためのより優れたアルゴリズムが知られています。必要な外部反復の数を大幅に削減する、はるかに高速なアルゴリズムを提供する IEEE で発表された論文の参照を以下に示します。

ただし、一般的には、上記の徹底的なアルゴリズムであっても、慎重に作成すれば、1 GHz 以上の一般的な CPU で数十ミリ秒以内に数百のノード ネットワークを処理することは可能です。

ヘッドエンド レプリケーションを選択した ISID の場合、計算は簡単で、その ISID を受信する他の接続ポイントを見つけて、それらに 1 つずつレプリケートするためのシリアル ユニキャスト テーブルを作成するだけです。

802.1aq は、決定論的かつ対称的でダウンストリームの一致する最短パスを生成する必要があります。つまり、特定のノードが順方向と逆方向で同じパスを計算するだけでなく、そのパス上のダウンストリーム (およびアップストリーム) の他のすべてのノードも同じ結果を生成しなければなりません。このダウンストリームの一致は、宛先アドレスと VID のみを使用して次のホップを決定するため、イーサネットのホップバイホップ転送の性質の結果です。802.1aq 用の他の ECMT アルゴリズムを設計しようとするときは、このことを念頭に置くことが重要です。これは陥りやすい罠だからです。^[要出典] まず、ISIS によって 802.1aq 用にアドバタイズされる単方向リンク メトリックを取得し、それらが対称であることを確認します。これは、計算を行う前に両端で 2 つの値の最小値を取得するだけで行われます。ただし、これだけでは対称性が保証されるわけではありません。

802.1aq 標準では、PATHID と呼ばれるメカニズムが説明されています。これは、ネットワーク全体でパスの一意の識別子です。これは、決定論的に同点を決着させる方法を理解するための便利な論理的な方法ですが、実際にこのような同点決着器を実装する方法ではありません。PATHID は、パスを構成する SYSID のシーケンス (エンドポイントは含みません) として定義されます。ソート済みです。^{[説明が必要]}したがって、ネットワーク内のすべてのパスには、ネットワーク内のどこでパスが検出されたかに関係なく、一意の PATHID があります。

802.1aq は、最短パスの計算で選択肢がある場合、常に最も低い PATHID パスを選択します。これにより、すべてのノードが同じ決定を下すことが保証されます。

たとえば、上の図 7 では、ノード 7 とノード 5 の間に、青、緑、ピンク、茶色で示されているように、等コスト パスが 4 つあります。これらのパスの PATHID は次のとおりです。

• PATHID[brown] = {0,1}
• PATHID[pink] = {0,3}
• PATHID[green] = {1,2}
• PATHID[blue] = {2,3}

したがって、最も低い PATHID は茶色のパス {0,1} になります。

この低い PATHID アルゴリズムには、非常に望ましい特性があります。1 つ目は、パスに沿って最も低い SYSID を探すだけで段階的に実行できること、2 つ目は、競合する 2 つのパスをバックトラックし、2 つのパスの最小 SYSID の最小値を探すだけで段階的に動作する効率的な実装が可能であることです。

低 PATHID アルゴリズムは、すべての 802.1aq タイブレークの基礎です。ECMT も、ECMT アルゴリズムごとに 1 つずつ異なる SYSID 順列を入力するだけで、低 PATHID アルゴリズムに基づいています。最も明白な順列は、2 つの最小値の最小値を探す前に、0xfff... と XOR 演算して SYSID を完全に反転することです。このアルゴリズムは、2 つの等コストの選択肢が提示された場合に、論理的に最大の PATHID パスを選択するため、高 PATHID と呼ばれます。

図 7 の例では、PATHID が最も高いパスは、PATHID が {2,3} である青いパスです。すべての SYSID を反転して、低い PATHID アルゴリズムを実行すると、同じ結果が得られます。

他の 14 個の定義済み ECMT アルゴリズムは、SYSID のさまざまな順列を、比較的良好なビット配分を作成するように設計されたさまざまなビット マスクと XOR 演算して使用します。順列が異なると、紫と緑のパスが順に最も低くなることは 明らかです^{[引用が必要] 。}

ECT アルゴリズムで使用される 17 個の個別の 64 ビット マスクは、各 64 ビット マスクを埋めるために同じバイト値が 8 回繰り返されて構成されます。これらの 17 個のバイト値は次のとおりです。

ECT-マスク[ 17 ] = { 0x00、0x00、0xFF 、0x88、0x77、0x44、0x33、0xCC 、0xBB 、0x22、0x11、0x66、0x55、0xAA 、0x99、0xDD 、0xEE } ;​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​      
                    
                    
                    
                  

ECT-MASK[0]は共通のスパニングツリーアルゴリズム用に予約されており、ECT-MASK[1]は最短パス優先ツリーの低PATHIDセットを作成し、ECT-MASK[2]は最短パス優先ツリーの高PATHIDセットを作成し、他のインデックスは最短パス優先ツリーの比較的多様な順列を作成します。

さらに、ECMT タイブレーク アルゴリズムでは、ある程度の人間によるオーバーライドや調整も許可されています。これは、BridgePriority フィールドを SYSID と一緒に含めることで実現され、BridgeIdentifier と呼ばれる組み合わせが ECT アルゴリズムの入力になります。BridgePriority を上下に調整することで、パスの PATHID を他のパスに対して上げたり下げたりすることができ、かなりの調整が可能になります。

上記の説明は、タイブレークを簡単に理解できる方法を示しています。実際の実装では、競合する 2 つの等コスト パス (通常はDijkstra 最短パスの計算中) で分岐点から結合点までバックトラックし、(マスク後の) BridgePriority|SysId が最も低いパスを選択します。

IEEE 802.1aqの最初の公開相互運用性テストは2010年10月にオタワで開催されました。2つのベンダーがSPBM実装を提供し、合計5台の物理スイッチと32台のエミュレートされたスイッチが制御/データとOA&M用にテストされました。^[29]

さらに2011年1月にはオタワで5つのベンダーと6つの実装によるイベントが開催され、^[30] 2013年にラスベガスで開催されたInteropイベントではSPBMネットワークがバックボーンとして使用されました。^{[31] [32]}

MC-LAG、VXLAN、QFabricはすべて提案されていますが、IETF TRILL標準（Transparent Interconnect of Lots of Links）はIEEE 802.1aqの主要な競合相手と見なされており、「2つの標準提案の相対的なメリットと違いの評価は、現在、ネットワーク業界で熱く議論されているトピックです。」^[33]

^{導入の検討事項と相互運用性のベストプラクティスは、IETFの「SPB導入の検討事項」 [34]}という文書に記載されている。

• 2013 Interop : ネットワークリーダーによる最短経路ブリッジングのデモ^[35]
• 2014 Interop : InteropNetがIPv6に対応、最短パスブリッジングも搭載^[36]

Extreme Networks は、Avaya Networking の事業と資産を買収したことにより、現在 SPB ベースの導入を主導しています。統合されたレイヤー 3 IP ルーティングと IP マルチキャスト機能を含む、強化および拡張された SPB の実装は、「Fabric Connect」テクノロジの名で販売されています。さらに、Extreme Networks は、802.1AB LLDPベースの通信プロトコルを活用し、従来のイーサネット スイッチを介してエンド デバイスに自動的に拡張された SPBM ベースのサービスを定義するIETF インターネット ドラフトドラフトをサポートしています。この機能 (マーケティングの「Fabric Attach」テクノロジ) により、エンド デバイスの自動接続が可能になり、VLAN/I-SID (VSN) マッピングの動的構成が含まれます。^{[37] [38]}

Avaya（エクストリームネットワークスが買収）は、さまざまな業界の企業向けにSPB/Fabric Connectソリューションを導入しています。^[39]

• 教育、例としては、リーズメトロポリタン大学、^[40]、マッコーリー大学、^[41]、パールランド独立学区、^[42]、アジュマーン科学技術大学^{[43]などがある。}
• 交通機関、例: スキポール テレマティクス、^[44]ラインバーン、^[45]仙台市交通局、^[46] NSB ^[47]
• 銀行・金融業、例としては、Fiducia、^[48] Sparebanken Vest ^{[49]などがある。}
• 主なイベントの例としては、2013年と2014年のInterop（InteropNet Backbone）^[50] 、 2014年ソチ冬季オリンピック^[51] 、ドバイ世界貿易センター^{[52] [53]などがある。}
• ヘルスケアの例としては、オスロ大学病院、^{[54] [55]}コンコード病院、^[56]フランシスコ会アライアンス、^[57]シドニーアドベンティスト病院^{[58]などがある。}
• 製造業、例としては富士通テクノロジーソリューションズが挙げられる^[59]
• メディア、例: Schibsted、^[37] Medienhaus Lensing、^[60] Sanlih Entertainment Television ^[61]
• 政府、例: レドンドビーチ市、^[62]ブレダ市、^[63]ベジルクサムト ノイケルン^[64]

• アルカテル・ルーセント7750-SR、
• アルカテル・ルーセントエンタープライズオムニスイッチ9900、^[65]オムニスイッチ6900、^[66]オムニスイッチ6860、^[67]オムニスイッチ6865 ^[68]
• Extreme Networks 5000 シリーズ (5720、5520、5420、5320)
• エクストリームネットワークスVSP 9000シリーズ^[69]
• エクストリームネットワークス VSP 8400 シリーズ
• Extreme Networks VSP 8000 シリーズ(VSP 8284XSQ、VSP 8404C)
• エクストリームネットワークスVSP 7200シリーズ^[70]
• エクストリームネットワークスVSP 4000シリーズ^{[71] [72] [73] [74]}（VSP 4450GSX-PWR+、VSP 4450GSX-DC、VSP 4450GTX-HT-PWR+、VSP 4850GTS、VSP 4850GTS-PWR+、VSP 4850GTS-DC）^[75]
• エクストリームネットワーク ERS ​​5900 シリーズ
• エクストリームネットワークERS ​​4900 シリーズ
• エクストリームネットワークスERS ​​4800シリーズ^[76]
• エンテラシスネットワークS140およびS180 ^{[77] [78] [79]}
• エクストリームネットワークスKシリーズ^[80]
• Huawei S9300（現時点ではプロトタイプのみ）
• ソラナ^[81]
• スピレント^[82]
• HP5900、5920、5930、11900、^{[83] [84]} 12500、^[31] 12900
• IP InfusionのZebOSネットワークプラットフォーム^[85]
• イクシア^[86]
• JDSU ^[87]

• コネクション指向イーサネット
• プロバイダー バックボーン ブリッジ トラフィック エンジニアリング(PBB-TE)
• 仮想エンタープライズネットワークアーキテクチャ

• 「Avaya と SPB の魔法」。The Networking Nerd。2013年 10 月 14 日。2013年10 月 14 日に閲覧。
• 「Paul Unbehagen が SPB について語る」。Interop New york 2013 Tech Field Day。2013年 10 月 3 日。2013年10 月 3 日に閲覧。
• 「ショー 158: Avaya ソフトウェア定義データセンターと Fabric Connect」。Packet Pushers ポッドキャスト。2013 年 8 月 21 日。2013年8 月 21 日に取得。
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• 大論争: TRILL 対 802.1aq (SBP)、NANOG 50 セッション (2010 年 10 月)

ウィキメディア・コモンズには、 IEEE 802.1aqに関連するメディアがあります。

• 802委員会のウェブサイト
• Avaya、Alcatel-Lucent、Huawei、Solana、Sprientが最短パスブリッジングの相互運用性を紹介 2011年9月28日、 Wayback Machineにアーカイブ; Marketwatch、2011年9月7日 - 2011年9月7日閲覧