ویژگی تجمیع لینک در سوییچ‌ها چه قابلیتی ارائه می‌کند؟

در شبکه‌های کامپیوتری، قابلیت تجمیع لینک که گاهی اوقات به‌نام تجمیع ارتباطات نیز از آن نام برده می‌شود به روش‌های مختلف ترکیب (تجمیع) اتصال موازی چند شبکه با هدف افزایش ظرفیت موجود و فراهم آوری افزونگی در شرایطی که یکی از ارتباط‌ها با مشکل مواجه می‌شود، اعمال می‌شود. یک گروه لینک‌های تجمیع شده (LAG) تعدادی پورت فیزیکی را با هم ترکیب می‌کند تا یک مسیر داده با پهنای باند زیاد ایجاد کند، به‌طوری که می‌تواند تساوی بار ترافیکی بین پورت‌های عضو در گروه را اجرا کند و قابلیت اطمینان ارتباط را افزایش دهد. البته دقت کنید که اصطلاح تجمیع لینک به نام‌های دیگری همچون پورت ترانکینگ (port trunking)، مقیدسازی لینک (link bundling)، مقیدسازی اترنت، مقیدسازی، مقیدسازی کانال (channel bonding)، مقیدسازی پورت (port channeling) و تیم‌سازی کارت شبکه (NIC teaming) نیز نامیده می‌شود. این واژگان عمومی نه تنها استانداردهای مستقل از سازنده، مانند پروتکل کنترل تجمیع ارتباط (LACP) که در IEEE 802.1AX برای اترنت تعریف شده یا استاندارد قدیمی تر IEEE 802.3ad، شامل می‌شود، بلکه راه‌حل‌های مختلف اختصاصی شرکت‌ها را شامل می‌شود.

چرا تجمیع لینک استفاده می‌شود؟

تجمیع ارتباط برای پاسخ‌گویی به دو مشکل محدودیت‌های پهنای باند و عدم انعطاف‌پذیری استفاده می‌شود. به لحاظ تئوری پهنای باند اترنت افزایش‌های ده برابری داشته که دسترسی به سرعت‌های ۱۰ مگابیت در ثانیه، ۱۰۰ مگابیت در ثانیه، ۱٬۰۰۰ مگابیت در ثانیه، ۱۰٬۰۰۰ مگابیت در ثانیه را شامل شده است. اگر کاربری به حداکثر میزان ظرفیت ارائه شده توسط دستگاه تحت شبکه خود بررسد، تنها گزینه پر سرعت در دسترس او عزیمت به نسل بعدی (سرعت ده برابر بیشتر) تا بتواند بر مشکل سرعت و ظرفیت غلبه کند. شرکت‌ها برای حل این مشکل که در اغلب اوقات هزینه‌بر است، راهکار جالبی را ابداع کردند. این راه‌حل جایگزین که در اوایل دهه 90 توسط بیشتر تولیدکنندگان تجهیزات شبکه ارائه شد، ترکیب دو پیوند اترنت فیزیکی و ایجاد یک لینک منطقی از طریق اتصال کانال‌ها است. اکثر این راه‌حل‌ها نیاز به پیکربندی دستی و تجهیزات یکسان در هر دوطرف ارتباط دارد. مشکل دوم شامل سه نقطه تکی شکست در یک اتصال معمولی کابلی و پورت معمولی است. در زمان پیکربندی تجهیزات شبکه همچون سوییچ‌ها و حتا کابل‌ها این احتمال وجود دارد که هر یک از پورت‌های متصل به کابل‌ها خراب شده باشد که دسترسی کلاینت‌ها به شبکه را مختل می‌کند. برای رفع مشکل اتصالات فیزیکی این امکان وجود دارد که تعداد آن‌‌ها را زیاد کرد، با این حال بسیاری از پروتکل‌های سطح بالاتر به گونه‌ای طراحی نشده‌اند که با روش فوق سازگار باشند.

معماری تجمیع لینک

معماران شبکه می‌توانند تجمیع را در هر یک از سه لایه اول مدل OSI اجرا کنند. نمونه‌هایی از تجمع در لایه ۱ (لایه فیزیکی) شامل تجهیزات شبکه‌ای در خطوط انتقال کابلی یا بیسیم است که چند باند فرکانس را با هم ترکیب می‌کنند. در لایه ۲ تجمیع معمولاً در درگاه‌های سوئیچ اتفاق می‌افتد که می‌تواند پورت‌های فیزیکی یا معادل مجازی‌های آن باشد که توسط سیستم‌عامل اداره می‌شوند. لایه پیوند داده دومین سطح از مدل اتصال متقابل سامانه‌های باز است. این لایه سه وظیفه اصلی ارائه سرویس‌های مشخص به لایه شبکه، مدیریت خطاهای انتقال و تنظیم جریان داده‌ها عهده‌دار است. ‌تجمیع در لایه ۳ (لایه شبکه) در مدل OSI می‌تواند از زمان‌بندی نوبت گردشی، مقادیر هش محاسبه شده از قسمت‌های موجود در سرباره بسته شبکه، یا ترکیبی از این دو روش استفاده کند. صرف نظر از لایه‌ای که روی آن تجمیع صورت گرفته، این امکان وجود دارد که بار شبکه را در کلیه پیوندها متعادل کرد. با این حال، همه این راه‌حل‌ها راهگشا نیستند و در بیشتر موارد با شکست روبرو می‌شوند.

پروتکل تونل‌زنی نقطه به نقطه

پروتکل نقطه‌به‌نقطه (Point to Point Protocol) یک پروتکل ارتباطات برای لایه پیوند داده‌ است که برای ارتباط در خطوط هم‌زمان یا غیر هم‌زمان استفاده می‌شود و پروتکل‌های دیگر شبکه را شامل می‌شود. پروتکل نقطه به نقطه روش برقراری اتصال بین دو نقطه از شبکه را مشخص می‌کند. این پروتکل نخستین بار در دهه ۱۹۹۰ میلادی معرفی شد و با هدف پیاده‌سازی یک مکانیزم افزایش سرعت و پهنای باند پیشنهاد شد. در همین ارتباط پورتکل تونل‌زنی نقطه‌به‌نقطه (Point to Point Tunneling Protocol) پیشنهاد شد که روشی برای پیاده‌سازی شبکه خصوصی مجازی است. PPTP از شناخته شده‌ترین نوع اتصالات مبتنی بر شبکه‌های خصوصی مجازی است که سرعت زیادی ارائه می‌کند و توسط بیشتر تجهیزات شبکه پشتیبانی می‌شود. به دلیل این‌که اتصال فوق نقطه‌به‌نقطه است، راه‌اندازی و پیاده‌سازی آن کار چندان سختی نیست و در مقابل سرعت آن به نسبت سایر اتصالات زیاد است. سرویس‌های دیوار آتش مانند ISA Server یا Cisco PIX و Sonic Wall برای تایید این پروتکل استفاده می‌شوند.

حالت انتقال ناهمگام

حالت انتقال ناهمگام (ATM) سرنام Asynchronous Transfer Mode به پالس‌های ساعت وابسته نیست و در گروه شبکه‌های اتصال‌گرا طبقه‌بندی می‌شود. در این مدل جهت برقراری اتصال در آغاز بسته‌ای به مقصد ارسال می‌شود، این بسته مسیر خود را بین مسیریاب‌های مختلف پیدا می‌کند و مدار مجازی را شکل می‌دهد. این اتصال از این به بعد اتصال فیزیکی نام می‌گیرد. هر یک از این اتصال‌ها دارای یک شماره شناسایی است. در این مدل اطلاعات به صورت بسته‌های ۵۳ بایتی (سلول) ارسال می‌گردد. این بسته‌ها از دو بخش سرآیند و داده‌های کاربر تشکیل شده‌اند. در بخش سرآیند که ۵ بایت است اطلاعاتی همچون شماره شناسایی اتصال ذخیره می‌گردد. ATMها سرعت بالایی دارند، بسته‌ها را در یک مسیر و به ترتیب ارسال می‌کنند و از آن‌جایی که بسته‌ها کوچک اند، کیفیت هم بالا است. این مدل شباهت‌هایی به شبکه‌های گسترده دارد و دارای پهنای باندی حدود ۶۲۲-Mbps است. مدل مرجع ATM که برخلاف مدل مرجع OSI و مدل مرجع TCP/IP، مدلی سه بعدی است، دارای سه لایه‌ لایه فیزیکی، لایه ATM و لایه انطباق ATM است.

صفحه کاربر با انتقال داده، کنترل جریان، تصحیح خطا، و دیگر عملکردهای کاربر سروکار دارد. صفحه کنترل مدیریت اتصال را بر عهده دارد. وظیفه صفحه‌های مدیریت لایه و صفحه، مدیریت منابع سیستم و هماهنگ‌کردن لایه‌های بینابینی است.

لایه فیزیکی

این لایه مشابه لایه فیزیکی در مدل‌ TCP/IP است. لایه فیزیکی در این مدل به دو زیر لایه زیر طبقه‌بندی می‌شود:

زیر لایه فیزیکی(PMD): به شکل مستقیم به کابل شبکه پیوند می‌خورد و با توجه به رسانه انتقال متفاوت است. این زیر لایه وظیفه ارسال و دریافت بیت‌ها، زمان‌بندی بیت‌ها و آماده کردن امکان دسترسی فیزیکی را فراهم می‌کند. زیرلایه همگرایی انتقال(TC): این زیر لایه که مشابه لایه پیوند داده‌ها در مدل پایه OSI است وظیفه ایزوله کردن سرعت سلول، تولید مجموع تطبیقی، تولید سلول یا بسته‌های ۵۳ بایتی، بسته‌بندی و بازکردن بسته‌ها و تولید فریم را عهده‌دار است.

لایه ATM

در این لایه وظایف مهم سیستم مدیریت می‌شود. این لایه وظیفه کنترل جریان، تولید سرآیند سلول و مدار مجازی و مدیریت مسیر مالتی پلکس و دی مالتی پلکس سلول را عهده‌دار است.

لایه انطباق ATM

با توجه به این‌که برنامه‌ها با بسته‌های بزرگ‌تر از ۵۳ بایت کار می‌کنند این لایه بسته‌های اطلاعاتی را در طرف فرستنده به سلول‌های ۵۳ بایتی می‌شکند و طرف گیرنده هم آن‌ها را با هم پیوند می‌دهد. این لایه از دو زیر لایه زیر ساخته شده است:

زیر لایه تقسیم‌بندی و سرهم کردن (SAR) که در طرف فرستنده بسته‌های داده را به سلول می‌شکند و در طرف گیرنده دوباره آن‌ها را به هم می‌چسباند.

زیر لایه واسطه استاندارد(CS) که وظیفه ارائه سرویس‌های مختلف به برنامه‌های کاربردی را بر عهده دارد.