MPLS-TE快速重路由技術(shù)白皮書-D

1、，MPLS-TE快速重路由技術(shù)白皮書MPLS TE快速重路由技術(shù)白皮書杭州華三通信技術(shù)有限公司 HYPERLINK / 第 PAGE 10頁(yè)，共10頁(yè)MPLS TE快速重路由技術(shù)白皮書關(guān)鍵詞：MPLS，MPLS TE，RSVP TE，F(xiàn)RR，Detour，F(xiàn)acility摘 要：MPLS TE快速重路由是一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)MPLS網(wǎng)絡(luò)局部保護(hù)的技術(shù)，在布署了MPLS TE快速重路由的MPLS網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)某處出現(xiàn)鏈路或節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，經(jīng)過(guò)失效的鏈路或節(jié)點(diǎn)的LSP上承載的流量將重新快速地切換到保護(hù)鏈路上。本文結(jié)合H3C公司的MPLS TE FRR實(shí)現(xiàn)，對(duì)MPLS TE FRR技術(shù)的各個(gè)方面進(jìn)行了介紹，并給出了相關(guān)

2、的應(yīng)用組網(wǎng)。縮略語(yǔ)：縮略語(yǔ)英文全名中文解釋MPLSMultiprotocol Label Switching多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS TEMPLS Traffic Engineering多協(xié)議標(biāo)簽交換流量工程RSVPResource reSerVation Protocol資源預(yù)留協(xié)議RSVP-TERSVP Traffic Engineering extension protocolRSVP流量工程擴(kuò)展協(xié)議LSPLabel Switched Path標(biāo)簽交換路徑EROExplicit Route Object顯式路由對(duì)象RRORecord Route Object記錄路由對(duì)象CSPFConstr

3、aint-based Shortest Path First受約束的最短路徑優(yōu)先算法PLRPoint of Local Repair本地修復(fù)節(jié)點(diǎn)MPMerge Point合入節(jié)點(diǎn)FRRFast ReRoute快速重路由NHOPNext-Hop下一跳NNHOPNext Next-Hop下下一跳BFDBidirectional Forwarding Detection雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)DoDDownstream-on-Demand下游按請(qǐng)求分配LSRLabel Switching Router標(biāo)簽交換路由器目 錄 HYPERLINK l _bookmark0 概述 HYPERLINK l _bookma

4、rk0 3 HYPERLINK l _bookmark0 產(chǎn)生背景 HYPERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark0 技術(shù)優(yōu)點(diǎn) HYPERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark1 MPLS TE快速重路由技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案 HYPERLINK l _bookmark1 4 HYPERLINK l _bookmark1 概念介紹 HYPERLINK l _bookmark1 4 HYPERLINK l _bookmark1 FRR的基本原理 HYPERLINK l _bookmark1 4 HYPERLINK l

5、 _bookmark1 FRR的保護(hù)對(duì)象 HYPERLINK l _bookmark1 4 HYPERLINK l _bookmark2 FRR的實(shí)現(xiàn)方式 HYPERLINK l _bookmark2 5 HYPERLINK l _bookmark3 Bypass方式的詳細(xì)介紹 HYPERLINK l _bookmark3 6 HYPERLINK l _bookmark4 主LSP的建立 HYPERLINK l _bookmark4 7 HYPERLINK l _bookmark4 Bypass LSP的建立 HYPERLINK l _bookmark4 7 HYPERLINK l _book

6、mark5 綁定計(jì)算 HYPERLINK l _bookmark5 8 HYPERLINK l _bookmark5 失效檢測(cè) HYPERLINK l _bookmark5 8 HYPERLINK l _bookmark6 切換過(guò)程 HYPERLINK l _bookmark6 9 HYPERLINK l _bookmark6 切換后LSP的維護(hù) HYPERLINK l _bookmark6 9 HYPERLINK l _bookmark6 重優(yōu)化 HYPERLINK l _bookmark6 9 HYPERLINK l _bookmark7 典型應(yīng)用組網(wǎng) HYPERLINK l _bookm

7、ark7 10 HYPERLINK l _bookmark7 參考文獻(xiàn) HYPERLINK l _bookmark7 10概述產(chǎn)生背景MPLS TE網(wǎng)絡(luò)中一般都需要實(shí)施快速重路由保護(hù)，這主要是由MPLS TE自身的特點(diǎn)決定的。對(duì)于純IP網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)局部失效出現(xiàn)的時(shí)候，如果到同一個(gè)目的地的還有其他路由可以使用，報(bào)文會(huì)按照這些路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在失效引起的路由變化擴(kuò)散到全網(wǎng)之前，僅靠這種機(jī)制就可以比較快速地在局部實(shí)現(xiàn)失效保護(hù)。在沒(méi)有布署TE的MPLS網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在應(yīng)用比較多的是LDP按照DU方式建立LSP。當(dāng)局部失效出現(xiàn)時(shí)，如果還有其他路由可用，LDP會(huì)向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)起LSP的建立。由于沒(méi)有考慮到帶寬、優(yōu)先級(jí)和

8、鏈路屬性等TE有關(guān)的需求，這個(gè)LSP建立成功的機(jī)會(huì)相對(duì)較大，因此從失效到恢復(fù)的過(guò)程也相對(duì)較短。在MPLS TE網(wǎng)絡(luò)中，LSP的建立一般是通過(guò)RSVP協(xié)議按照DoD的方式完成的。在頭節(jié)點(diǎn)，CSPF利用域內(nèi)所有路由信息計(jì)算出一條滿足約束條件的路徑，RSVP按照這個(gè)路徑建立LSP。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有局部失效時(shí)，需要重建整條LSP。而在失效引起的路由改變擴(kuò)散到頭節(jié)點(diǎn)之前，CSPF無(wú)法算出有效的路徑。另外，局部失效可能會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)中多條LSP的重建。這樣一來(lái)，利用新計(jì)算出來(lái)的路徑建立LSP的過(guò)程中，出現(xiàn)帶寬不夠等問(wèn)題的機(jī)會(huì)比較大。因此，與純IP網(wǎng)絡(luò)和沒(méi)有布署TE的MPLS 網(wǎng)絡(luò)比較而言，MPLS TE網(wǎng)絡(luò)從局部失

9、效中恢復(fù)的時(shí)間可能會(huì)更長(zhǎng)，更需要一種能快速響應(yīng)失效的機(jī)制。MPLS TE快速重路由通過(guò)預(yù)先建立備份路徑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)TE隧道的快速保護(hù)倒換能力，從而減少數(shù)據(jù)丟失。技術(shù)優(yōu)點(diǎn)MPLS TE快速重路由是MPLS TE中用于鏈路保護(hù)和節(jié)點(diǎn)保護(hù)的機(jī)制，在MPLS TE 網(wǎng)絡(luò)中扮演了重要角色。MPLS TE快速重路由事先建立本地備份路徑，保護(hù)LSP 不會(huì)受鏈路/節(jié)點(diǎn)故障的影響，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，檢測(cè)到鏈路/節(jié)點(diǎn)故障的設(shè)備就可以快速將業(yè)務(wù)從故障鏈路切換到備份路徑上，從而減少數(shù)據(jù)丟失?？焖夙憫?yīng)、及時(shí)切換是MPLS TE快速重路由的特點(diǎn)，它可以將業(yè)務(wù)中斷的時(shí)間控制在一個(gè)很小的時(shí)間段，保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的平滑過(guò)渡；同時(shí)，LSP

10、的頭節(jié)點(diǎn)會(huì)嘗試尋找新的路徑來(lái)重新建立LSP，并將數(shù)據(jù)切換到新路徑上，在新的LSP建立成功之前，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)會(huì)一直通過(guò)保護(hù)路徑轉(zhuǎn)發(fā)。由于需要預(yù)先建立備份路徑，MPLS TE快速重路由會(huì)占用額外的帶寬。在網(wǎng)絡(luò)帶寬余量不多的情況下，只能對(duì)關(guān)鍵的接口進(jìn)行快速重路由保護(hù)，這一點(diǎn)是部署MPLS TE快速重路由時(shí)需要注意的。MPLS TE快速重路由技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案概念介紹主 LSP：被保護(hù)的 LSP。保護(hù) LSP：用來(lái)保護(hù)主 LSP 的 LSP。Detour LSP：為每一條需要保護(hù)的 LSP 創(chuàng)建一條保護(hù)路徑，該保護(hù)路徑稱為Detour LSP。Bypass LSP：用一條保護(hù)路徑保護(hù)多條 LSP，該保護(hù)路徑稱為

11、 Bypass LSP。PLR：Detour LSP 或 Bypass LSP 的頭節(jié)點(diǎn)，它必須在主 LSP 的路徑上，且不能是尾節(jié)點(diǎn)。MP：Detour LSP 或 Bypass LSP 的尾節(jié)點(diǎn)，必須在主 LSP 的路徑上，且不能是頭節(jié)點(diǎn)。鏈路保護(hù)：PLR 和 MP 之間由直接鏈路連接，主 LSP 經(jīng)過(guò)這條鏈路。當(dāng)這條鏈路失效的時(shí)候，可以切換到 Detour LSP 或 Bypass LSP 上。節(jié)點(diǎn)保護(hù)：PLR 和 MP 之間通過(guò)一個(gè) LSR 設(shè)備連接，主 LSP 經(jīng)過(guò)這個(gè) LSR 設(shè)備。當(dāng)這個(gè) LSR 設(shè)備失效時(shí)，可以切換到 Detour LSP 或 Bypass LSP 上。FRR的

12、基本原理MPLS TE快速重路由的基本原理是用一條預(yù)先建立的LSP來(lái)保護(hù)一條或多條LSP。預(yù)先建立的LSP稱為保護(hù)LSP，被保護(hù)的LSP稱為主LSP。MPLS TE快速重路由的最終目的就是利用保護(hù)LSP繞過(guò)故障的鏈路或者節(jié)點(diǎn)，從而達(dá)到保護(hù)主LSP的目的。FRR的保護(hù)對(duì)象根據(jù)保護(hù)的對(duì)象不同，F(xiàn)RR分為兩類：鏈路保護(hù)：PLR和MP之間由直連鏈路連接，主LSP經(jīng)過(guò)這條鏈路。當(dāng)這條鏈路失效時(shí)，流量可以切換到保護(hù)LSP上。如 HYPERLINK l _bookmark2 圖 1所示，主LSP是Router A Router BRouter CRouter D，保護(hù)LSP是Router BRouter F

13、Router C。Router ARouter BRouter CRouter DLSPLSPRouter FPLRMP圖1 FRR鏈路保護(hù)示意圖節(jié)點(diǎn)保護(hù)：PLR和MP之間通過(guò)一臺(tái)設(shè)備連接，主LSP經(jīng)過(guò)這臺(tái)設(shè)備。當(dāng)這臺(tái)設(shè)備失效時(shí)，流量可以切換到保護(hù)LSP上。如 HYPERLINK l _bookmark2 圖 2所示，主LSP是Router A圖2 FRR節(jié)點(diǎn)保護(hù)示意圖 Router B Router C Router D Router E，保護(hù)LSP 是Router B Router FRouter D，Router C是被保護(hù)的設(shè)備。FRR的實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)快速重路由有兩種方式：Detour

14、方式：One-to-one Backup，分別為每一條被保護(hù) LSP 提供保護(hù)，即為每一條被保護(hù) LSP 創(chuàng)建一條保護(hù)路徑，該保護(hù)路徑稱為 Detour LSP。Bypass 方式：Facility Backup，用一條保護(hù)路徑保護(hù)多條 LSP，該保護(hù)路徑稱為 Bypass LSP。Detour方式實(shí)現(xiàn)了每條LSP的單獨(dú)保護(hù)，但需要的開銷相對(duì)較大。在實(shí)際使用中，Bypass方式被更廣泛使用。目前，Comware只支持Bypass方式。圖3 Bypass方式快速重路由Bypass方式快速重路由如圖 HYPERLINK l _bookmark3 3所示，Router ARouter BRouter

15、 CRouter D Router E為主LSP，Router BRouter FRouter D為Bypass LSP。當(dāng)Router B到Router C的鏈路失效或節(jié)點(diǎn)Router C失效時(shí)，主LSP上的數(shù)據(jù)會(huì)切換到Bypass LSP上。從Router B出去的報(bào)文頭先壓入Router D為Router C分配的標(biāo)簽，再壓入Bypass LSP的標(biāo)簽，即Router F為Router B分配的標(biāo)簽。也就是，在Router B Router FRouter D這條路徑上，LSP使用兩層標(biāo)簽。Router D收到的報(bào)文，彈出Router D為Router F分配的標(biāo)簽以后（如果Bypass

16、 LSP的Router D為Router F分配的標(biāo)簽是隱式空標(biāo)簽，那么Router F做彈出標(biāo)簽操作，不壓隱式空標(biāo)簽，Router D收到的報(bào)文只有Router D為Router C分配的標(biāo)簽），繼續(xù)用Router D為Router C 分配的標(biāo)簽進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。Bypass方式的詳細(xì)介紹MPLS TE快速重路由基于RSVP TE。為了實(shí)現(xiàn)快速重路由功能，需要擴(kuò)展RSVP消息中SESSION_ATTRIBUT和RECORD_ROUTE對(duì)象的幾個(gè)標(biāo)志位：PATH 消息的 SESSION_ATTRIBUT 對(duì)象中，使用標(biāo)志位指明該 LSP 是否需要局部保護(hù)、是否記錄標(biāo)簽、是否為 SE 風(fēng)格、是否有要保

17、護(hù)帶寬。RESV 消息的 RECORD_ROUTE 對(duì)象中，使用標(biāo)志位指明該 LSP 是否已經(jīng)被保護(hù)、是否已經(jīng)切換、是否被保護(hù)了帶寬、是否是被節(jié)點(diǎn)保護(hù)。被保護(hù)LSP的建立與普通LSP的建立的區(qū)別就在于這幾個(gè)標(biāo)志位的處理。 HYPERLINK l _bookmark3 下面將結(jié)合圖3從以下幾個(gè)方面詳細(xì)介紹Bypass方式快速重路由：主 LSP 的建立Bypass LSP 的建立綁定計(jì)算失效檢測(cè)切換過(guò)程切換后 LSP 的維護(hù)重優(yōu)化主LSP的建立主LSP 的建立過(guò)程與普通LSP 基本相同，只是增加了綁定計(jì)算，并在PATH和RESV消息中增加了幾個(gè)相關(guān)標(biāo)記和子對(duì)象。RSVP從頭節(jié)點(diǎn)（圖 HYPERLI

18、NK l _bookmark3 3中的Router A）逐跳向下游發(fā)送PATH消息（經(jīng)過(guò)Router A Router BRouter CRouter DRouter E），從尾節(jié)點(diǎn)（圖 HYPERLINK l _bookmark3 3中的Router E）逐跳向上游發(fā)送RESV消息。在處理RESV消息時(shí)分配標(biāo)簽，預(yù)留資源，建立LSP。主LSP的建立是通過(guò)在頭節(jié)點(diǎn)（Router A）手工配置隧道來(lái)觸發(fā)的。在建立主LSP 前，如果通過(guò)命令指定該LSP具有快速重路由屬性，RSVP就會(huì)在PATH消息的SESSION_ATTRIBUTE對(duì)象中增加局部保護(hù)標(biāo)記、記錄標(biāo)簽標(biāo)記、SE風(fēng)格標(biāo)記。如果還為該LS

19、P指定了帶寬，則還會(huì)增加帶寬保護(hù)的標(biāo)記。下游節(jié)點(diǎn)在收到PATH 消息以后，通過(guò)局部保護(hù)標(biāo)記，就能分辨出該LSP是一條需要快速重路由保護(hù)的LSP。對(duì)需要快速重路由保護(hù)的LSP（根據(jù)先前的PATH消息中的標(biāo)記判斷），各個(gè)節(jié)點(diǎn)向上游發(fā)送RESV消息時(shí)，會(huì)在RRO中記錄RESV消息的出接口、LSR ID和標(biāo)簽。這些信息被逐跳累計(jì)傳遞到各個(gè)上游節(jié)點(diǎn)。各節(jié)點(diǎn)第一次收到RESV消息時(shí)，根據(jù)RRO中記錄的這些信息，為該LSP選擇合適的Bypass LSP。為主LSP選擇合適的Bypass LSP的過(guò)程稱為綁定，綁定的具體算法請(qǐng)參見(jiàn)“ HYPERLINK l _bookmark5 2.3.3 HYPERLINK

20、 l _bookmark5 綁定計(jì)算”。Bypass LSP的建立當(dāng)一個(gè)沒(méi)有快速重路由屬性的隧道被指定保護(hù)一個(gè)接口以后，它所對(duì)應(yīng)的LSP就成為Bypass LSP。Bypass LSP（Router B上的Tunnel2）的建立是通過(guò)在PLR（Router B）手工配置觸發(fā)的。Bypass LSP可以被指定保護(hù)多個(gè)接口，但不能保護(hù)它自己的出接口。它的配置與普通LSP的區(qū)別為：不能為 Bypass LSP 配置快速重路由屬性。也就是說(shuō)，Bypass LSP 不能同時(shí)是主 LSP，LSP 不能被嵌套保護(hù)。除了 Bypass LSP 的帶寬之外，還需要配置保護(hù)帶寬?？焖僦芈酚芍荒苓M(jìn)行鏈路保護(hù)或節(jié)點(diǎn)保

21、護(hù)。在配置建立一條Bypass LSP時(shí)就應(yīng)該規(guī)劃好它所保護(hù)的鏈路或節(jié)點(diǎn)，并且要確保該Bypass LSP不會(huì)經(jīng)過(guò)它所保護(hù)的鏈路或節(jié)點(diǎn)。否則，即使Bypass LSP建立成功，主LSP與它綁定計(jì)算成功，也不能真正起到保護(hù)作用。Bypass LSP的帶寬一般是用于保護(hù)主LSP的，Bypass LSP上所有資源僅為切換后使用。用戶在配置時(shí)需要保證Bypass LSP的帶寬大于等于被保護(hù)的所有LSP所需的帶寬和，否則會(huì)有主LSP不能綁定到Bypass LSP上。綁定計(jì)算綁定計(jì)算是為一條主LSP綁定Bypass LSP的過(guò)程。綁定計(jì)算是為了獲取切換時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)所需要的必要數(shù)據(jù)，如Bypass隧道接口、Byp

22、ass LSP的NHLFE、MP分配的標(biāo)簽等。計(jì)算結(jié)果將保存下來(lái)，當(dāng)發(fā)生局部失效的時(shí)候可以立即使用，這也是MPLS TE快速重路由可以迅速響應(yīng)失效的原因。綁定計(jì)算必須在切換之前完成，如果綁定計(jì)算成功，RESV會(huì)向上游節(jié)點(diǎn)通告該主LSP已經(jīng)被保護(hù)。當(dāng)有多條Bypass LSP保護(hù)同一條主LSP時(shí)，按下面的規(guī)則選擇Bypass LSP：節(jié)點(diǎn)保護(hù)優(yōu)先于鏈路保護(hù)。優(yōu)先選擇剩余帶寬大于等于主 LSP 帶寬的 Bypass LSP。失效檢測(cè)失效檢測(cè)的目標(biāo)是盡快發(fā)現(xiàn)鏈路和節(jié)點(diǎn)失效并觸發(fā)切換，縮短流量中斷的時(shí)間。可以通過(guò)三種方法檢測(cè)鏈路或節(jié)點(diǎn)失效：鏈路層協(xié)議檢測(cè)：鏈路層發(fā)現(xiàn)失效的速度跟接口類型直接相關(guān)。RSV

23、P 的 hello 機(jī)制：為每個(gè)需要保護(hù)的物理接口使能 hello，當(dāng)對(duì)端接口也使能了 hello，就會(huì)在兩個(gè) LSR 設(shè)備之間定時(shí)發(fā)送 hello 消息和回應(yīng)。當(dāng)鏈路或節(jié)點(diǎn)失效的時(shí)候，hello 消息或回應(yīng)消息會(huì)丟失，如果連續(xù)三次丟失消息， 認(rèn)為有失效發(fā)生。hello 機(jī)制檢測(cè)失效的速度相對(duì)比較慢。利用 BFD 檢測(cè)鄰居連通性：BFD 是一種快速檢測(cè)機(jī)制，利用 BFD 可以迅速檢測(cè)到鏈路或節(jié)點(diǎn)失效。切換過(guò)程切換是指啟用Bypass LSP，主LSP的流量和RSVP協(xié)議消息都不再通過(guò)失效鏈路或節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)首先切換到Bypass LSP。在進(jìn)行綁定計(jì)算時(shí)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)所需要的內(nèi)層標(biāo)簽2001

24、（MP分配的標(biāo)簽）已經(jīng)存放在NHLFE中，這時(shí)只要標(biāo)記該LSP已經(jīng)切換，數(shù)據(jù)就可以通過(guò)Bypass隧道進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)了。切換后LSP的維護(hù)切換以后， 原有鏈路不再可用。為使LSP 不被超時(shí)刪掉， RSVP 需要在PLR（Router B）和MP（Router D）之間維持消息刷新。PATH消息經(jīng)過(guò)修改以后通過(guò)Bypass隧道（Router B的Tunnel2）發(fā)給MP。MP收到PATH消息，確認(rèn)自己是MP節(jié)點(diǎn)，RESV消息也經(jīng)過(guò)修改以后經(jīng)過(guò)多跳IP轉(zhuǎn)發(fā)（經(jīng)過(guò)Router DRouter FRouter B），發(fā)送給PLR節(jié)點(diǎn)。切換以后，主LSP的PathTEAR、ResvERR、RescTEAR和PathERR消息的發(fā)送路徑也相應(yīng)變化。在節(jié)點(diǎn)保護(hù)切換以后，被保護(hù)的節(jié)點(diǎn)（Router C）可能會(huì)因?yàn)镻ATH消息超時(shí)而向下游發(fā)送PATHTEAR消息，MP（Router D）節(jié)點(diǎn)會(huì)忽略這個(gè)消息。另外，MP切換的時(shí)候會(huì)在原來(lái)的LSP入接口（Router D的Ethernet1/3）上發(fā)ResvTear消息， 這樣可以讓被保護(hù)的節(jié)點(diǎn)（Router C）盡快釋放相應(yīng)的資源。重優(yōu)化重優(yōu)化是指按照配置的時(shí)間間隔定時(shí)對(duì)已經(jīng)建成的LSP進(jìn)行路徑計(jì)算，LSR設(shè)備按照計(jì)算出來(lái)的路徑發(fā)起新的LS