Contente
- Escalabilidade no roteamento de dados
- Protocolo de gateway de fronteira
- Sincronização de tabela de encaminhamento
- Sem erros, sem estresse - seu guia passo a passo para criar software que muda vidas sem destruir sua vida
Leve embora:
A escalabilidade de roteamento pode ser bastante auxiliada pelo Border Gateway Protocol, que ajuda a rotear pacotes com mais eficiência.
Na ciência da computação, um conceito importante é escalabilidade, ou até que ponto uma maneira de lidar com uma determinada tarefa continua funcionando à medida que o tamanho da tarefa aumenta. Por exemplo, escrever números de telefone em pedaços de papel funciona bastante bem quando você precisa acompanhar uma dúzia de números de telefone: leva apenas dez segundos para encontrar um determinado. Mas para uma cidade com 100.000 habitantes, agora são necessários cem mil segundos (cerca de um dia) para encontrar um número. Usando uma lista telefônica para uma cidade com 100.000 habitantes, leva cerca de meio minuto para encontrar um número de telefone com um determinado nome. A grande vantagem não é tanto o fato de que usar um livro é muito mais rápido do que usar pedaços de papel individuais, mas, ao dobrar o tamanho do problema, você não está dobrando a quantidade de trabalho para resolvê-lo: pesquisando por telefone um livro duas vezes maior leva apenas alguns segundos extras: é o nome que estou procurando na primeira metade da segunda metade? Não leva o dobro do tempo e, portanto, as agendas telefônicas são escaláveis, mas os recados não. A escalabilidade de roteamento está aplicando a noção de escalabilidade ao problema de entrega de pacotes ao destino certo pela Internet.
Escalabilidade no roteamento de dados
A escalabilidade de roteamento consiste em dois problemas: o plano de gerenciamento e o plano de dados.
O plano de dados é o módulo central ou distribuído em um roteador que leva os pacotes recebidos e os encaminha para o próximo roteador a caminho do destino. Essa função deve, para cada pacote encaminhado, encontrar o próximo salto na tabela de encaminhamento. Os dois principais mecanismos para fazer isso são um TCAM, uma memória especializada com suporte de hardware interno para pesquisar por ele e memória regular que é pesquisada usando algoritmos avançados. A velocidade das pesquisas não diminui à medida que o tamanho da tabela aumenta. No entanto, o TCAM ou o tamanho da memória aumenta linearmente (ou um pouco mais rápido que o das pesquisas em vários níveis), o que aumenta o custo e o uso de energia. Além disso, à medida que aumenta o número de pesquisas na tabela de encaminhamento por segundo, é necessário usar tecnologias mais caras e que consomem muita energia. Esses aumentos são inevitáveis à medida que as velocidades da interface aumentam, mas também dependem dos tamanhos médios ou de pior caso dos pacotes e do número de interfaces por dispositivo ou por blade / módulo em determinadas arquiteturas de roteadores.
Durante o workshop de Roteamento e Endereçamento da Arquitetura da Internet, realizado em Amsterdã em 2006, argumentou-se que a velocidade de memória necessária aumenta mais do que o aumento de desempenho em componentes prontos para uso, especialmente agora que SRAMs separadas não são mais utilizadas. Anteriormente, os computadores usavam SRAM de alta velocidade como cache de memória, mas atualmente essa função está incluída na própria CPU, portanto, a SRAM não é mais um chip de commodity facilmente disponível. Isso significa que os custos dos roteadores de ponta aumentam muito mais rapidamente do que foram até agora. No entanto, após o workshop de roteamento e endereçamento do IAB, vários fornecedores de roteadores apareceram e declararam em conversas e listas de discussão que esse problema não é imediato no momento e que o crescimento nos níveis previstos atualmente não causará problemas no futuro próximo.
Protocolo de gateway de fronteira
O plano de gerenciamento consiste em um processador de rota que executa o protocolo de roteamento BGP e tarefas relacionadas que devem ser executadas por um roteador para poder criar uma tabela de encaminhamento. BGP é o protocolo que os ISPs e algumas outras redes usam para informar uns aos outros quais endereços IP são usados onde, para que os pacotes destinados a esses endereços IP possam ser encaminhados corretamente. A escalabilidade do BGP é afetada pela necessidade de comunicar atualizações, armazená-las no roteador e processá-las. No momento, a largura de banda para propagar atualizações não é um problema. Na prática, os requisitos de memória para armazenar tabelas BGP cada vez maiores podem representar um problema, geralmente devido a limitações de implementação em roteadores disponíveis no mercado, não por problemas tecnológicos inerentes. Um processador de rota é basicamente um computador de uso geral, que agora pode ser facilmente construído com 16 gigabytes ou mais de RAM. Atualmente, o servidor de rota pública do Route Views é executado com 1 GB de RAM e possui cerca de 40 feeds BGP completos de aproximadamente 560.000 prefixos cada (valores de dezembro de 2015).
No entanto, isso deixa o processamento. A quantidade de processamento necessária para o BGP depende do número de atualizações do BGP e do número de prefixos por. Como o número de prefixos por atualização é bastante pequeno, ignoraremos esse aspecto e veremos o número de atualizações. Presumivelmente, além de qualquer crescimento autônomo, o número de atualizações aumenta linearmente com o número de prefixos. O processamento real das atualizações do BGP é muito limitado, portanto, o gargalo é o tempo necessário para acessar a memória para executar uma atualização. Também durante o workshop de roteamento e endereçamento do IAB, foram apresentadas informações que indicam que o aumento na velocidade da DRAM é bastante limitado e não será capaz de acompanhar o crescimento da tabela de roteamento.
Sincronização de tabela de encaminhamento
Além dos problemas separados de encaminhamento e plano de dados, há o problema de sincronizar a tabela de encaminhamento com a tabela BGP / roteamento após as atualizações. Dependendo da arquitetura da tabela de encaminhamento, a atualização pode ser relativamente demorada. O BGP é frequentemente descrito como um protocolo de roteamento de "vetor de caminho", muito semelhante aos protocolos de vetor de distância. Como tal, implementa uma versão ligeiramente modificada do algoritmo Bellman-Ford, que, pelo menos em teoria, requer um número de iterações iguais ao número de nós (no caso do BGP: sistemas autônomos externos, bem como roteadores internos iBGP ) no gráfico menos um para convergir. Na prática, a convergência acontece muito mais rapidamente porque não é um projeto viável usar o caminho mais longo possível entre dois locais na rede. No entanto, um número significativo de iterações na forma de atualizações distintas que devem ser processadas pode ocorrer após um único evento devido aos efeitos de multiplicação. Por exemplo, no caso em que dois ASes se interconectam em dois locais, uma atualização no primeiro AS será propagada duas vezes para o segundo AS através de cada link de interconexão. Isso leva às seguintes opções possíveis:
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Você não pode melhorar suas habilidades de programação quando ninguém se importa com a qualidade do software.
Esse aspecto do BGP não é explicitamente reconhecido por muitas pessoas, embora estudos como o Amortecimento da retalho de rota exacerbem a convergência de roteamento da Internet abordem o comportamento resultante.
Com o exposto, podemos concluir que o BGP tem alguns problemas de dimensionamento: o protocolo e os roteadores que o implementam não estão preparados para uma Internet na qual talvez cinco milhões e certamente 50 milhões de prefixos individuais precisem ser gerenciados pelo BGP. No entanto, o crescimento atual é relativamente estável em cerca de 16% ao ano para o IPv4, portanto, não há motivo para preocupação imediata. Isto é especialmente verdade para o IPv6, que atualmente possui apenas 25.000 prefixos no BGP.