LSP 計算

CSPF(制約付き最短パス ファースト)アルゴリズムは、OSPF および IS-IS ルート計算で使用される SPF(最短パス ファースト)アルゴリズムの発展型です。CSPF は、複数の制約を受ける LSP のパス計算に使用されます。LSP のパスを計算する際、CSPF はネットワークのトポロジーだけでなく、LSP とリンクの属性も考慮し、ネットワーク負荷をインテリジェントに分散することで輻輳の最小化を試みます。

CSPF が考慮する制約には、以下のものがあります。

• LSP 属性

  • 管理グループ(つまり、リンクの色の要件)

  • 帯域幅の要件

  • 明示的なルート(ストリクトまたはルーズ)

  • ホップ制限

  • 優先度(設定と保留)

• リンク属性

  • 管理グループ (つまり、リンクに割り当てられたリンクの色)

  • リンクの予約可能な帯域幅(静的帯域幅から現在予約されている帯域幅を引いたもの)

CSPF が考慮するデータは、次のソースから取得されます。

• トラフィック制御データベース - 最新のトポロジー情報、現在のリンクの予約可能な帯域幅、リンク カラーを CSPF に提供します。CSPF アルゴリズムが計算を実行するためには、特別な拡張を持つリンクステート IGP(OSPF や IS-IS など)が必要です。CSPF を有効にするには、すべてのルーター上のリンクステート IGP が特別な内線番号をサポートしている必要があります。トポロジー・データベースを構築する際、拡張IGPは現在のLSPを考慮しなければならず、あらゆる場所にルート情報をフラッディングしなければなりません。予約済みリンク帯域幅とリンク カラーの変更によってデータベースが更新されるため、拡張 IGP は通常の IGP よりも頻繁にフラッディングする傾向があります。これらのコンポーネント間の関係の図については、 図 1 を参照してください。

• 現在アクティブなLSP—ルーターから発信する必要があるすべてのLSPとその現在の運用ステータス(アップ、ダウン、またはタイムアウト)が含まれます。

図 1: CSPF 計算プロセス

このセクションでは、以下のトピックについて説明します。

• CSPF がパスを選択する方法

• CSPF パス選択タイブレーク

• CSPF パスのオフラインでの計算

パスを選択する場合、CSPF は特定のルールに従います。ルールは次のとおりです。

1. 優先度が高い順に LSP(設定優先度値が最も低い LSP)を 1 つずつ計算します。優先度が等しい LSP の場合、CSPF は LSP 名のアルファベット順に LSP にサービスを提供します。

2. 全二重ではなく、予約可能な帯域幅が十分にないすべてのリンクのトラフィック制御データベースを除外します。

3. LSP 設定に include ステートメントが含まれている場合、含まれているカラーを共有しないすべてのリンクを除外します。

4. LSP 設定に exclude ステートメントが含まれている場合、除外されたカラーが含まれるすべてのリンクを除外します。リンクにカラーがない場合、それを受け入れます。

5. 複数のパスのコストが等価である場合、最終ホップ アドレスが LSP の宛先と同じパスを選択します。

6. 複数の等コスト パスが残っている場合は、ホップ数が最も少ないパスを選択します。

7. 複数の等価コスト パスがある場合、LSP に設定された CSPF 負荷分散ルール(最小充填、最大充填、またはランダム)を適用します。

CSPF は、明示的なパス制約を考慮して、LSP のエグレス ルーターへの最短パスを見つけます。例えば、パスがルーター A を通過する必要がある場合、イングレス ルーターからルーター A への SPF と、ルーター A からエグレス ルーターへの 2 つの個別の SPF が計算されます。すべての CSPF ルールが両方の計算に適用されます。

CSPF ルール(CSPF がパスを選択する方法)を適用した後も複数のパスが使用可能な場合は、タイブレーク規則が適用されて LSP のパスが選択されます。使用されるルールは、構成によって異なります。タイブレークには3つのルールがあります。

• [ランダム(Random)]:残りのパスの 1 つがランダムに選択されます。このルールは、利用可能な帯域幅の比率に関係なく、各リンクに同数のLSPを配置する傾向があります。これはデフォルトの動作です。

• 最小フィル - 利用可能な最小帯域幅比が最大のパスが優先されます。このルールは、各リンクの予約を均等にしようとします。

• [Most fill]:使用可能な最小帯域幅比が最も小さいパスが優先されます。このルールは、代替リンクに進む前にリンクを埋めようとします。

次の定義は、最小フィル ルールと最大フィル ルールに対して、使用可能な最小帯域幅比率の数値がどのように導出されるかを説明しています。

• 予約可能な帯域幅 = リンクの帯域幅 x リンクのサブスクリプション係数

• 利用可能な帯域幅 = 予約可能な帯域幅 – (リンクを通過する LSP の帯域幅の合計)

• 使用可能な帯域幅の比率 = 使用可能な帯域幅/予約可能な帯域幅

• (パスに対して)利用可能な最小帯域幅比率 = パス内のリンクの利用可能な最小帯域幅比率

Junos OSは、オンラインのリアルタイムCSPF計算のみを提供します。各ルーターは、ネットワーク内の他のルーターから独立して CSPF 計算を実行します。これらの計算は、現在入手可能なトポロジー情報(通常は最近の情報ですが、完全に正確ではない情報)に基づいています。LSPの配置は、現在のネットワークステータスに基づいてローカルで最適化されます。

ネットワーク全体のリンクをグローバルに最適化するには、オフライン ツールを使用して CSPF 計算を実行し、LSP のパスを決定します。このようなツールは、自分で作成することも、既存のネットワーク設計ツールを変更してこれらの計算を実行することもできます。ツールを定期的に(毎日または毎週)実行し、結果をルーターにダウンロードする必要があります。オフライン ツールでは、最適化された計算を実行する際に次の点を考慮する必要があります。

• LSP のすべての要件

• すべてのリンク属性

• 完全なネットワークトポロジー

LSP のパスを選択する際、CSPF は、複数の等価コスト パスがある場合、タイブレーク プロセスを使用します。CSPF がパスを選択する 方法については、CSPF がパスを選択する方法を参照してください。

以下のステートメントのいずれかを設定することができます(これらのステートメントは一度に1つだけ設定できます)ので、CSPF タイブレークの動作を変更できます。

• デフォルトでは、CSPF のランダムなタイブレークルールを使用して、イコールコストパスのセットからパスが選択されます。ただし、 random ステートメントを使用して、この behvior を明示的に設定することもできます。

• 最も使用率の低いリンクのパスを優先するには、 least-fill ステートメントを含めます。

• 最も利用率の高いリンクを含むパスを優先するには、 most-fill ステートメントを含めます。

これらの各ステートメントは、以下の階層レベルに含めることができます。

• [edit protocols mpls label-switched-path lsp-name]

• [edit logical-systems logical-system-name protocols mpls label-switched-path lsp-name]

IGP がリンクステートプロトコル(IS-IS や OSPF など)であり、各ルーターのリンクの現在の帯域幅予約を報告できる拡張をサポートしている場合、制約付きパス LSP がデフォルトで計算されます。

IS-IS および OSPF の Junos 実装には、制約付きパス LSP 計算をサポートする拡張機能が含まれています。

• IS-IS:これらの拡張機能はデフォルトで有効になっています。このサポートを無効にするには、 ルーティングデバイス用 Junos OS ルーティングプロトコルライブラリで説明されているように、[edit protocols isis traffic-engineering]階層レベルで disable ステートメントを含めます。

• OSPF—これらの拡張機能はデフォルトで無効になっています。このサポートを有効にするには、 ルーティングデバイス用 Junos OS ルーティングプロトコルライブラリで説明されているように、OSPF を実行しているすべてのルーターの設定に traffic-engineering ステートメントを含めます。

ルータでIS-ISが有効になっている場合、またはOSPFトラフィックエンジニアリング拡張を有効にした場合、MPLSはデフォルトで制約付きパスLSP計算を実行します。制約付きパスのLSP計算の仕組みについては、 制約付きパスLSP計算を参照してください。

制約付きパスLSPは、次の理由により、迅速かつ正常に確立される可能性が高くなります。

• LSP の計算では、現在の帯域幅予約が考慮されます。

• 制約付きパスLSPは、ノードの障害や輻輳から自身を再ルーティングします。

制約付きパスLSP計算が有効になっている場合、 シグナル付きLSPの最適化で説明されているように、定期的に再最適化されるようにLSPを設定できます。

LSP の確立中、または既存の LSP に障害が発生した場合、LSP が正常に設定されるまで、制約付きパス LSP の計算が再試行タイマーで指定された間隔で定期的に繰り返されます。LSP が設定されると、再計算は行われません。再試行タイマーの詳細については、 イングレスルーターとイグレスルーター間の接続の設定を参照してください。

デフォルトでは、制約付きパスLSP計算が有効になっています。すべてのノードが必要なトラフィック制御拡張をサポートしていない場合、制約付きパスLSP計算を無効にすることができます。制約付きパスLSP計算を無効にするには、 no-cspf ステートメントを含めます。

このステートメントを含めることができる階層レベルの一覧は、このステートメントのステートメント概要のセクションを参照してください。

no-cspf ステートメントを設定して LSP での制約付きパス LSP 計算を無効にした後、IS-IS または OSPF でこのルーターの IGP よりもメトリックが低い他の LSP をアドバタイズしようとすると、新しい LSP を確立できません。