เนื้อหา
- ความยืดหยุ่นในการกำหนดเส้นทางข้อมูล
- โปรโตคอลเกตเวย์ของชายแดน
- ส่งต่อการซิงค์ตาราง
- ไม่มีข้อบกพร่องไม่มีความเครียด - คู่มือแบบเป็นขั้นตอนเพื่อสร้างซอฟต์แวร์ที่เปลี่ยนแปลงชีวิตโดยไม่ทำลายชีวิตของคุณ
Takeaway:
ความยืดหยุ่นในการกำหนดเส้นทางสามารถได้รับการช่วยเหลืออย่างมากจาก Border Gateway Protocol ซึ่งช่วยในการกำหนดเส้นทางแพ็คเก็ตได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ในวิทยาการคอมพิวเตอร์แนวคิดที่สำคัญคือ ความยืดหยุ่นหรือวิธีการจัดการงานบางอย่างให้ทำงานได้ดีขึ้นเมื่อขนาดของงานเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่นการเขียนหมายเลขโทรศัพท์บนเศษกระดาษทำงานได้ค่อนข้างดีเมื่อคุณต้องการติดตามหมายเลขโทรศัพท์โหล: ใช้เวลาเพียงสิบวินาทีในการค้นหาหมายเลขที่กำหนด แต่สำหรับเมืองที่มี 100,000 คนตอนนี้ใช้เวลานับแสนวินาที (ประมาณหนึ่งวัน) ในการค้นหาตัวเลข การใช้สมุดโทรศัพท์สำหรับเมืองที่มีประชากร 100,000 คนใช้เวลาประมาณครึ่งนาทีในการค้นหาหมายเลขโทรศัพท์ที่มีชื่อระบุ ข้อได้เปรียบที่สำคัญไม่มากนักเมื่อใช้หนังสือเล่มหนึ่งเร็วกว่าการใช้เศษกระดาษแต่ละเล่ม แต่เมื่อเพิ่มขนาดของปัญหาเป็นสองเท่าคุณจะไม่เพิ่มปริมาณงานที่จะแก้มันเป็นสองเท่า: ค้นหาทางโทรศัพท์ หนังสือที่ใหญ่เป็นสองเท่าใช้เวลาเพียงสองสามวินาทีพิเศษ: ชื่อฉันกำลังมองหาในครึ่งแรกของครึ่งหลังหรือไม่? มันใช้เวลาไม่นานเป็นสองเท่าและทำให้สมุดโทรศัพท์สามารถปรับขนาดได้ แต่ไม่มีเศษ ความยืดหยุ่นในการกำหนดเส้นทางกำลังใช้ความคิดเรื่องความสามารถในการปรับขนาดกับปัญหาการส่งแพ็กเก็ตไปยังปลายทางที่ถูกต้องบนอินเทอร์เน็ต
ความยืดหยุ่นในการกำหนดเส้นทางข้อมูล
ความยืดหยุ่นในการกำหนดเส้นทางประกอบด้วยสองประเด็น: ระนาบการจัดการและระนาบข้อมูล
data plane เป็นโมดูลส่วนกลางหรือโมดูลกระจายในเราเตอร์ที่นำแพ็กเก็ตขาเข้าและส่งต่อไปยังเราเตอร์ถัดไปเพื่อไปยังปลายทาง ฟังก์ชั่นนี้จะต้องสำหรับแต่ละแพ็คเก็ตที่ส่งต่อพบกระโดดต่อไปในตารางการส่งต่อ กลไกหลักสองประการสำหรับการทำเช่นนี้คือ TCAM ซึ่งเป็นหน่วยความจำเฉพาะที่มีฮาร์ดแวร์ในตัวสำหรับการค้นหาผ่านและหน่วยความจำปกติที่ค้นหาโดยใช้อัลกอริธึมขั้นสูง ความเร็วของการค้นหาไม่ลดลงเมื่อขนาดของตารางเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามขนาด TCAM หรือหน่วยความจำเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรง (หรือเร็วกว่าเล็กน้อยสำหรับการค้นหาหลายระดับ) ซึ่งเพิ่มค่าใช้จ่ายและการใช้พลังงาน นอกจากนี้เมื่อจำนวนการค้นหาตารางการส่งต่อเพิ่มขึ้นต่อวินาทีจะต้องใช้เทคโนโลยีที่มีราคาแพงและใช้พลังงานมากขึ้น การเพิ่มขึ้นดังกล่าวไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้เนื่องจากความเร็วของอินเตอร์เฟสเพิ่มขึ้น แต่ยังขึ้นอยู่กับขนาดแพ็กเก็ตเฉลี่ยหรือแย่ที่สุดและจำนวนอินเตอร์เฟสต่ออุปกรณ์หรือต่อเบลด / โมดูลในสถาปัตยกรรมเราเตอร์บางรุ่น
ในระหว่างการกำหนดเส้นทางสถาปัตยกรรมอินเทอร์เน็ตและการประชุมเชิงปฏิบัติการที่จัดขึ้นในกรุงอัมสเตอร์ดัมในปี 2549 มันเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าความเร็วหน่วยความจำที่ต้องการจะเพิ่มขึ้นมากกว่าประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในส่วนประกอบนอกชั้นวางโดยเฉพาะอย่างยิ่งตอนนี้ ก่อนหน้านี้คอมพิวเตอร์ใช้ SRAM ความเร็วสูงเป็นแคชหน่วยความจำ แต่ทุกวันนี้ฟังก์ชั่นนั้นรวมอยู่ใน CPU เองดังนั้น SRAM จึงไม่เป็นสินค้าชิปที่ใช้ง่ายอีกต่อไป ซึ่งหมายความว่าค่าใช้จ่ายสำหรับเราเตอร์สูงสุดจะสูงขึ้นเร็วกว่าที่เคยเป็นมา อย่างไรก็ตามหลังจากการกำหนดเส้นทาง IAB และเวิร์กช็อปที่อยู่ผู้ขายเราเตอร์หลายรายได้ออกมาและระบุไว้ในการสนทนาและในรายชื่อผู้รับจดหมายว่าปัญหานี้ไม่ได้เกิดขึ้นทันทีในขณะนี้และการเติบโตในระดับที่คาดการณ์ไว้ในปัจจุบัน
โปรโตคอลเกตเวย์ของชายแดน
ระนาบการจัดการประกอบด้วยตัวประมวลผลเส้นทางที่ดำเนินการโปรโตคอลการกำหนดเส้นทาง BGP และงานที่เกี่ยวข้องที่ต้องดำเนินการโดยเราเตอร์เพื่อให้สามารถสร้างตารางการส่งต่อได้ BGP เป็นโปรโตคอลที่ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตและเครือข่ายอื่น ๆ ใช้เพื่อบอกกันว่าจะใช้ที่อยู่ IP ใดดังนั้นแพ็กเก็ตที่กำหนดไว้สำหรับที่อยู่ IP เหล่านั้นสามารถส่งต่อได้อย่างถูกต้อง ความสามารถในการขยาย BGP ได้รับผลกระทบจากความจำเป็นในการสื่อสารการอัพเดตจัดเก็บไว้ในเราเตอร์และประมวลผล ในขณะนี้แบนด์วิดท์เพื่อเผยแพร่การปรับปรุงไม่ได้เป็นปัญหาเลย ในทางปฏิบัติความต้องการหน่วยความจำในการจัดเก็บตาราง BGP ที่มีขนาดใหญ่มากขึ้นอาจทำให้เกิดปัญหาซึ่งมักเกิดจากข้อ จำกัด ในการใช้งานในเราเตอร์ที่มีวางจำหน่ายทั่วไปไม่ใช่เพราะปัญหาทางเทคโนโลยีโดยธรรมชาติ ตัวประมวลผลเส้นทางนั้นเป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานทั่วไปซึ่งสามารถสร้างได้อย่างง่ายดายด้วย 16 กิกะไบต์หรือมากกว่า RAM ในปัจจุบันเซิร์ฟเวอร์เส้นทางสาธารณะของ Route Views ทำงานด้วย RAM 1 GB และมีฟีด BGP ประมาณ 40 ตัวโดยมีจำนวนหน้าประมาณ 560,000 คำนำหน้า (ตัวเลขธันวาคม 2015)
อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ทำให้การประมวลผล จำนวนของการประมวลผลที่จำเป็นสำหรับ BGP ขึ้นอยู่กับจำนวนของการอัปเดต BGP และจำนวนคำนำหน้าต่อ เนื่องจากจำนวนของคำนำหน้าต่อการอัปเดตค่อนข้างเล็กเราจะไม่สนใจภาพนั้นและเพียงดูที่จำนวนการอัปเดต สันนิษฐานว่านอกเหนือจากการเติบโตแบบอัตโนมัติจำนวนการอัพเดตจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามจำนวนของคำนำหน้า การประมวลผลการอัพเดต BGP ที่เกิดขึ้นจริงนั้นมี จำกัด มากดังนั้นคอขวดคือเวลาที่ใช้ในการเข้าถึงหน่วยความจำเพื่อทำการอัปเดต นอกจากนี้ในระหว่างการกำหนดเส้นทาง IAB และการประชุมเชิงปฏิบัติการการเสนอข้อมูลที่บ่งชี้ว่าการเพิ่มความเร็ว DRAM นั้นค่อนข้าง จำกัด และจะไม่สามารถติดตามการเติบโตของตารางเส้นทางได้
ส่งต่อการซิงค์ตาราง
นอกเหนือจากปัญหาการส่งต่อและแยกต่างหากระหว่างเครื่องบินข้อมูลแล้วยังมีปัญหาในการซิงค์ตารางการส่งต่อกับตาราง BGP / การกำหนดเส้นทางหลังจากการอัปเดต ขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมของตารางการส่งต่อการอัพเดตอาจใช้เวลาค่อนข้างนาน BGP มักถูกอธิบายว่าเป็น "เส้นทางเวกเตอร์" โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางคล้ายกับโปรโตคอลเวกเตอร์ระยะทาง เช่นนี้จะใช้อัลกอรึทึมของ Bellman-Ford ที่ได้รับการแก้ไขเล็กน้อยซึ่งโดยทางทฤษฎีแล้วอย่างน้อยต้องมีการวนซ้ำจำนวนเท่ากับจำนวนโหนด (ในกรณีของ BGP: ระบบปกครองตนเองภายนอกเช่นเดียวกับเราเตอร์ iBGP ภายใน ) ในกราฟลบหนึ่งเพื่อรวมเข้าด้วยกัน ในทางปฏิบัติการลู่เข้าเกิดขึ้นเร็วขึ้นมากเพราะมันไม่ใช่การออกแบบที่ใช้งานได้จริงที่จะใช้เส้นทางที่ยาวที่สุดระหว่างสองตำแหน่งในเครือข่าย อย่างไรก็ตามการวนซ้ำจำนวนมากในรูปแบบของการอัปเดตที่แตกต่างที่ต้องดำเนินการสามารถเกิดขึ้นได้หลังจากเหตุการณ์เดียวเนื่องจากเอฟเฟกต์การคูณ ตัวอย่างเช่นในกรณีที่สอง ASes เชื่อมต่อระหว่างกันในสองตำแหน่งหนึ่งอัปเดตใน AS แรกจะถูกแพร่กระจายไปยัง AS ที่สองผ่านการเชื่อมโยงแต่ละการเชื่อมต่อ สิ่งนี้นำไปสู่ตัวเลือกที่เป็นไปได้ดังต่อไปนี้:
ไม่มีข้อบกพร่องไม่มีความเครียด - คู่มือแบบเป็นขั้นตอนเพื่อสร้างซอฟต์แวร์ที่เปลี่ยนแปลงชีวิตโดยไม่ทำลายชีวิตของคุณ
คุณไม่สามารถพัฒนาทักษะการเขียนโปรแกรมของคุณเมื่อไม่มีใครใส่ใจคุณภาพของซอฟต์แวร์
BGP ไม่ได้รับการยอมรับอย่างชัดเจนจากหลาย ๆ คนแม้ว่าการศึกษาเช่น Route Flap Damping ทำให้การบรรจบกันของการกำหนดเส้นทางอินเทอร์เน็ตเลวร้ายยิ่งขึ้น
ด้วยเหตุผลข้างต้นเราสามารถสรุปได้ว่า BGP มีปัญหาในการปรับขนาด: โปรโตคอลและเราเตอร์ที่ใช้งานนั้นไม่ได้จัดทำขึ้นสำหรับอินเทอร์เน็ตซึ่งอาจมีห้าล้านคนและ 50 ล้านคำนำหน้าอย่างแน่นอนจะต้องได้รับการจัดการโดย BGP อย่างไรก็ตามการเติบโตในปัจจุบันค่อนข้างคงที่ที่ประมาณ 16% ต่อปีสำหรับ IPv4 ดังนั้นจึงไม่มีความกังวลเกิดขึ้นในทันที นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ IPv6 ซึ่งปัจจุบันมีคำนำหน้า 25,000 BGP เท่านั้น