Introduction to Link Aggregation

1. Introduction to Link Aggregation 

• Vendor에 따라 Link Aggregation, Ether Channel, Port Channel, Trunk로 명칭
• IEEE 802.3ad에 표준화된 기술
• 여러 개의 인터페이스를 논리적으로 하나의 인터페이스로 Bundling을 구현하는 기술
• Link Aggregation 장점
  
  • Increases Bandwidth
  • Link Redundancy
  • Provides Link Efficiency
• Static LAG는 프로토콜 사용 없이 Link Aggregation을 구현
• Dynamic LAG는 프로토콜 사용하여 Link Aggregation을 구현
• Link Aggregation 설정 시, 아래 Number는 논리적 인터페이스의 Port ID 역할을 하므로 양단의 장비에서 번호가 달라도 정상 동작 가능
  • Juniper : 'ae' Number
  • Cisco : 'channel-group' Number
  • Nokia : 'LAG' Number
• Juniper는 Link Aggregation 생성 시, Physical Interface의 'unit'에 관련된 모든 Configuration을 제거해야 Commit 가능
• Cisco는 Link Aggregation 생성 시, Port ID가 가장 낮은 Physical Port의 Configuration을 Link Aggregation Interface로 복사하고 다른 Physical Port의 Configuration과 비교
• Physical Interface Configuration을 변경하는 것보다 Link Aggregation Interface Configuration을 변경하는 것을 권장
  • Vendor, 장비, OS마다 다르지만 Physical Interface Configuration을 변경하면 Link Aggregation Interface Configuration이 자동으로 변경될 수도, 아닐 수도 있으니 주의 필요

 

 

2. Link Aggregation 사용 조건

• Link Aggregation의 동일 Member로 사용하기 위해 동일 장비의 모든 인터페이스는 아래 정보가 동일해야 동작 가능
  • Speed
  • Bandwidth
  • Duplex
  • MTU
  • Switch Port
  • Access Mode의 VLAN
  • Trunk Mode의 Native VLAN, Allowed VLAN
• Link Aggregation을 SPAN의 Destination Port로 사용하는 경우, Link Aggregation 사용 불가
  
  • SPAN의 Destination Port는 전기적인 신호만 받게 되어있으므로 L1은 Up이며 L2는 Down 상태

 

 

3. Link Aggregation 필요성

• Bridging Loop 발생 시 Broadcast Storm, MAC Address Flapping, Network 및 Host 장비 Resource 사용량 문제 발생

 

• 대역폭 확장 및 링크 다중화를 위해 장비 간 여러 개의 Link를 연결하면 Loop이 발생하므로 STP에 의해 Block이 걸려 실제로 하나의 Link만 사용
• 사용 중인 Link 장애 시, 다른 Link로 사용이 가능하지만 대역폭 확장 불가 및 Failover Time이 오래 걸린다는 문제가 존재
  • Juniper QFX5100-48S-6Q Junos 21.4R3-S3.4로 Link Aggregation Failover Time이 50ms 이내임을 확인

 

• Switch는 BUM 트래픽을 수신하면 Flooding을 하여 Traffic Loop이 발생
• Link Aggregation은 데이터를 수신한 인터페이스로 전송하지 않는 특징을 이용
• Link Aggregation은 물리적 인터페이스가 Down 되어도 STP 재계산이 불필요

 

• Link Aggregation에서 모든 물리적 링크로 BPDU를 전송하면 한쪽 인터페이스가 Block 되는 문제가 발생하므로 STP는 물리적 인터페이스가 없는 것으로 간주하며 Link Aggregation의 가상 인터페이스만 고려하여 통합 관리

 

 

4. Link Aggregation 동작 과정

• PC1 ARP Table에 PC2의 MAC Address가 없으므로 PC1→PC2로 데이터를 전송하기 위해 ARP Request를 전송
• SW1은 ARP Request를 수신하고 D-MAC이 Broadcast임을 확인하고 Flooding
  • Link Aggregation 동일 Member의 인터페이스는 하나의 인터페이스로 간주되어 동일 Member의 인터페이스 중에 하나의 인터페이스로만 Flooding
• SW1은 ARP Request를 수신하고 S-MAC Learning을 하며 Target Protocol Address가 본인이 아니므로 ARP Learning 불가

 

• Link Aggregation으로 데이터 전송 시, Hash Algorithm 결괏값으로 데이터를 전송하는 물리적 인터페이스를 결정
• 데이터가 순차적으로 도착하는 것을 보장하여 네트워크의 성능을 보장하기 위해 동일 Flow의 패킷은 동일 물리적 인터페이스로 전송
  • same Flow Packet = same hash algorithm value
• 데이터를 전송하는 장비가 Hash Algorithm을 결정하는 것이며 수신하는 장비는 Hash Algorithm 결과에 영향을 미칠 수 없으며 단순히 데이터를 수신하는 것
• Hash Algorithm 결괏값에 의해 데이터가 비대칭으로 통신이 되어도 정상인 환경
• Juniper는 RE에서 생성되는 트래픽은 항상 가장 낮은 Member Link로 전송

 

• SW2는 ARP Request를 수신하고 D-MAC이 Broadcast임을 확인하고 Flooding
  • Link Aggregation 동일 Member인 인터페이스는 하나의 인터페이스로 간주되어 동일 Member인 인터페이스로 Flooding 불가
• SW2는 ARP Request를 수신하고 S-MAC Learning을 하며 Target Protocol Address가 본인이 아니므로 ARP Learning 불가
  • 물리적 인터페이스가 아닌 Link Aggregation으로 Learning

 

• PC2는 ARP Request를 수신하고 D-MAC이 Broadcast이고 Target Protocol Address가 본인이므로 ARP Learning을 하며 ARP Request에 대응되는 ARP Reply를 전송

 

• ARP Reply도 ARP Request와 비슷한 동작 과정으로 전송

 

 

5. Link Aggregation Scale

1) MX Series

Switch	Maximum Interface per LAG	Maximum LAGs
MX 5, 10, 40, 80	16	Limited by the interface capacity.
MX 104	16	80
MX 150	10	10
MX 204, 240, 304, 480, 960	64	128 (Before 14.2R1) 1000 (14.2R1 and Later)
MX 2010, 2020, 10003, 10008, 10016	64	128 (Before 14.2R1) 1000 (14.2R1 and Later)

 

2) QFX Series

Switch	Maximum Interface per LAG	Maximum LAGs
QFX 3500	64	60
QFX 3600	64	60
QFX 5100	64	96
QFX 5110	64	96
QFX 5120	64	72
QFX 5200	64	128
QFX 5700	128	144
QFX 10002	64	150
QFX 10008	64	1000
QFX 10016	64	1000

 

3) EX Series

Switch	Maximum Interface per LAG	Maximum LAGs
EX 2200	8	32
EX 2300	8	128
EX 3200	8	32
EX 3300 and EX 3300 Virtual Chassis	8	32
EX 3400	16	128
EX 4200 and EX 4200 Virtual Chassis	8	111
EX 4300 and EX 4300 Virtual Chassis	16	128
EX 4500 and EX 4500 Virtual Chassis	8	111
EX 4550 and EX 4550 Virtual Chassis	8	111
EX 4400	16	128
EX 4600	32	128
EX 6200	8	111
EX 8200	12	255
EX 8200 Virtual Chassis	12	239
EX 9200	64	150