LSP ルート
MPLS およびルーティング テーブル
IGP と BGP は、メインの IP ルーティング テーブルである inet.0 ルーティング テーブルにルーティング情報を保存します。traffic-engineering bgp コマンドが設定され、トラフィックの転送に MPLS パスを BGP のみが使用できるようにする場合、MPLS パス情報は別のルーティング テーブル(inet.3)に格納されます。BGP のみが inet.3 ルーティングテーブルにアクセスします。BGP は、inet.0 と inet.3 の両方を使用してネクストホップアドレスを解決します。traffic-engineering bgp-igp コマンドが設定されている場合、IGP がトラフィックの転送に MPLS パスを使用できる場合、MPLS パス情報は inet.0 ルーティング テーブルに格納されます。(図 1と図 2は、2つのトラフィック制御設定におけるルーティングテーブルを示しています)。
inet.3 ルーティングテーブルには、各 LSP のエグレスルーターのホストアドレスが含まれています。このルーティング テーブルは、宛先のエグレス ルーターにパケットをルーティングするためにイングレス ルーターで使用されます。BGP は、イングレス ルーターの inet.3 ルーティング テーブルを使用して、ネクストホップ アドレスの解決を支援します。
また、MPLS は MPLS パス ルーティング テーブル(mpls.0)も保持しています。このテーブルには、各 LSP 内の次のラベル交換ルータのリストが含まれています。このルーティング テーブルは、LSP に沿って次のルーターにパケットをルーティングするためにトランジット ルーターで使用されます。
通常、LSP のエグレス ルーターは mpls.0 ルーティング テーブルを参照しません。(LSP の最後から 2 番目のルーターは、パケットのラベルを値 0 に変更するか、ラベルをポップするため、このルーターは mpls.0 に問い合わせる必要はありません)。いずれの場合も、エグレス ルーターは IPv4 パケットとして転送し、IP ルーティング テーブル inet.0 を参照してパケットの転送方法を決定します。
トランジット ルーターまたはイグレス ルーターが MPLS パケットを受信すると、MPLS 転送テーブルの情報を使用して、LSP 内の次のトランジット ルーターが決定されるか、このルーターがエグレス ルーターであると判断されます。
BGP がネクストホップのプレフィックスを解決すると、inet.0 と inet.3 の両方のルーティングテーブルを調べて、優先度が最も低いネクストホップを探します。両方のルーティング テーブルで同じ優先度のネクストホップ エントリが見つかった場合、BGP は inet.3 ルーティング テーブルでそのエントリを優先します。
通常、BGP が inet.3 ルーティング テーブルでネクストホップ エントリを選択するのは、そのネクストホップ エントリのプリファレンスが OSPF や IS-IS のネクストホップ プリファレンスよりも常に低いためです。LSP を設定する際、MPLS LSP のデフォルトプリファレンスを上書きすることができ、これによりネクストホップ選択プロセスが変更されることがあります。
BGP が inet.3 ルーティングテーブルからネクストホップエントリーを選択すると、その LSP がパケット転送エンジンの転送テーブルにインストールされ、そのネクストホップ宛てのパケットが LSP に入ってきます。LSPが削除されるか、または障害が発生した場合、パスはinet.3ルーティングテーブルと転送テーブルから削除され、BGPはinet.0ルーティングテーブルからのネクストホップを使用する状態に戻ります。
高速再ルートの概要
高速再ルートは、LSP パスに冗長性を提供します。高速再ルートを有効にすると、迂回路がLSPに沿って事前に計算および確立されます。現在の LSP パスでネットワーク障害が発生した場合、トラフィックは迂回路の 1 つに迅速にルーティングされます。 図 3 、ルーターAからルーターFへのLSPを示しており、確立された迂回路を示しています。各迂回路は、すぐ下流のノードとすぐ下流のノード自体へのリンクを回避するために、アップストリームノードによって確立されます。各迂回路は、図に示されていない1つ以上のラベルスイッチルーター(またはスイッチ)を通過する場合があります。
高速再ルートは、イングレスおよびエグレス ルーター(またはスイッチ)間の単一障害点からトラフィックを保護します。拡張高速再ルートのシナリオで障害が発生した場合、デバイスは障害が発生したリンクを介して接続されていたすべてのピアへの到達性を失います。これにより、デバイス間のBGPセッションがダウンし、トラフィックが中断されます。LSP に沿って複数の障害が発生した場合、高速再ルート自体が失敗する可能性があります。また、高速再ルートでは、イングレス ルーターやイグレス ルーターの障害を防ぐことはできません。
ノードがダウンストリームリンクの障害(リンク層固有の活性検出メカニズムを使用)またはダウンストリームノードに障害が発生した(例えば、RSVPネイバーhelloプロトコルを使用)を検出すると、トラフィックを素早く迂回に切り替えると同時に、リンクまたはノードの障害についてイングレスルーターに信号を送信します。 図 4 、ルーターBとルーターCの間のリンクに障害が発生したときに迂回する方法を示しています。
ネットワーク トポロジが十分に豊富でない場合(他のルーターへのリンクが十分でない)は、一部の迂回路が成功しない可能性があります。例えば、 図 3 におけるルーターAからルーターCへの迂回は、リンクA-BとルーターBをトラバースできません。このようなパスが不可能な場合、迂回は発生しません。
ノードがトラフィックを迂回に切り替えた後、すぐにトラフィックを新しく計算された迂回路に再び切り替える可能性があることに注意してください。これは、最初の迂回ルートが最適なルートではない可能性があるためです。再ルーティングをできるだけ速くするために、ノードは、迂回路が有効であることを最初に確認せずに、トラフィックを最初の迂回に切り替えます。切り替えが行われると、ノードは迂回路を再計算します。最初の迂回路がまだ有効であるとノードが判断した場合、トラフィックはこの迂回路上を流れ続けます。最初の迂回路が有効でなくなったとノードが判断した場合、ノードはトラフィックを新たに計算された迂回路に再度切り替えます。
ノードがトラフィックを最初の迂回にスイッチした後に show コマンドを発行すると、ノードはトラフィックがまだ元の LSP 上を流れていることを示している可能性があります。この状況は一時的なものであり、すぐに修正する必要があります。
高速再ルーティング迂回が有効になるまでの時間は、次の 2 つの独立した時間間隔によって異なります。
リンクまたはノードの障害を検出できる時間:この間隔は、使用中のリンク層と障害の性質に大きく依存します。たとえば、SONET/SDHリンクでの障害検出は、通常、ギガビット イーサネット リンクでの障害検出よりもはるかに高速であり、どちらもルーターの障害検出よりもはるかに高速です。
トラフィックを迂回路にスプライスするのに必要な時間—この操作はパケット転送エンジンによって実行され、トラフィックを迂回路にスプライスするのにほとんど時間を必要としません。必要な時間は、迂回に切り替えるLSPの数によって異なります。
高速再ルートは、パケットロスを減らすための短期的なパッチです。迂回計算では十分な帯域幅が予約されない可能性があるため、迂回によって代替リンクに輻輳が発生する可能性があります。イングレスルーターは、LSP ポリシーの制約を完全に認識している唯一のルーターであり、したがって、適切な長期的な代替パスを作成できる唯一のルーターです。
迂回路はRSVPを使用して作成され、すべてのRSVPセッションと同様に、ネットワークに追加の状態とオーバーヘッドが必要になります。このため、各ノードは、高速再ルートが有効になっている LSP ごとに最大で 1 つの迂回路を確立します。LSPごとに複数の迂回路を作成すると、オーバーヘッドが増加しますが、実用的な目的は果たされません。
ネットワークのオーバーヘッドをさらに削減するために、各迂回路は、障害が発生したノードまたはリンクの後、できるだけ早くLSPへのマージを試みます。nルーターノードを通過するLSPを検討できれば、n – 1迂回路を作成することができます。例えば、 図 5 では、迂回路は、ルーター E やルーター F ではなく、ルーター D の LSP に合流しようとします。LSP に合流し直すと、迂回スケーラビリティの問題がより管理しやすくなります。トポロジーの制限により、迂回路がLSPにすばやく合流できない場合、迂回路は他の迂回路と自動的に合流します。
高速再ルートの設定
高速再ルートは、LSP 内のノードやリンクに障害が発生した場合に、LSP 上のトラフィックを自動的に再ルーティングするメカニズムを提供することで、LSP 上を移動するパケットの損失を低減します。
LSPで高速再ルートを設定するには、イングレスルーター(またはスイッチ)に fast-reroute ステートメントを含めます。
fast-reroute { (bandwidth bps | bandwidth-percent percentage); (exclude [ group-names ] | no-exclude ); hop-limit number; (include-all [ group-names ] | no-include-all); (include-any [ group-names ] | no-include-any); }
以下の階層レベルでこのステートメントを使用することができます。
[edit protocols mpls label-switched-path lsp-name][edit logical-systems logical-system-name protocols mpls label-switched-path lsp-name]
LSPのトランジットおよびエグレスルーター(またはスイッチ)に高速再ルートを設定する必要はありません。高速再ルートが有効になると、イングレスルーター(またはスイッチ)は、LSPで高速再ルートが有効になっていることをすべてのダウンストリームルーター(またはスイッチ)に通知し、各ダウンストリームルーターはLSPの迂回路を設定するために最善を尽くします。ダウンストリームルーターが高速再ルートをサポートしていない場合、迂回路を設定する要求は無視され、LSPのサポートを継続します。高速再ルートをサポートしていないルータを使用すると、一部の迂回路に障害が発生しますが、それ以外は LSP に影響を与えません。
PFE高速再ルートを有効にするには、トラフィックが再ルーティングされる可能性のある各ルーターの[edit policy-options policy-statement policy-name then]階層レベルで、load-balance per-packetステートメントを含むルーティングポリシーステートメントを設定します。RSVP LSP間のロード バランシングの設定も参照してください。
デフォルトでは、再ルーティングされたパス用に予約されている帯域幅はありません。再ルートされたパスに帯域幅を割り当てるには、 bandwidth ステートメントまたは bandwidth-percent ステートメントのいずれかを記述します。これらのステートメントは、一度に含めることができる 1 つだけです。bandwidth ステートメントも bandwidth-percent ステートメントも含めない場合、デフォルト設定では迂回パス用の帯域幅は予約されません。
bandwidth ステートメントを含める場合、迂回パス用に予約する帯域幅の特定の量(ビット/秒 [bps]) を指定できます。LSPに割り当てられた帯域幅と同じである必要はありません。
bandwidth-percent ステートメントを使用して帯域幅の割合を指定すると、迂回パスの帯域幅は、帯域幅の割合にメインのトラフィック制御 LSP に設定された帯域幅を乗じて計算されます。トラフィック制御 LSP の帯域幅を設定する方法については、 トラフィック制御 LSP の設定を参照してください。
ホップ制限制約は、LSP 自体と比較して、迂回できるルーターの数を定義します。デフォルトでは、ホップ制限は 6 に設定されています。例えば、LSPが4台のルーターを通過する場合、LSPの迂回路は、イングレスルーターとエグレスルーターを含めて、最大10(つまり、4 + 6)のルーターホップになります。
デフォルトでは、迂回路は、CSPF が代替パスを決定するときに、親 LSP と同じ管理(カラーリング)グループ制約を継承します。リンクカラーリングまたはリソースクラスとも呼ばれる管理グループは、手動で割り当てる属性で、同じカラーを持つリンクが概念的に同じクラスに属するように、リンクの「カラー」を説明するためのものです。親 LSP の設定時に include-any ステートメントを指定する場合、代替セッションが通過するすべてのリンクは、グループのリストに少なくとも 1 つのカラーが含まれている必要があります。親 LSP の設定時に include-all ステートメントを指定する場合、代替セッションが通過するすべてのリンクは、グループリストにあるすべてのカラーを持つ必要があります。親LSPの設定時に exclude ステートメントを指定する場合、どのリンクもグループリストにカラーがあってはなりません。管理グループの制約の詳細については、 LSPの管理グループの設定を参照してください。
迂回マージプロセス
このセクションでは、ルーターが同一のセッションおよび送信者テンプレートオブジェクトを持つ異なるインターフェイスからパスメッセージを受信したときに、どのLSPを選択するかを決定するためにルーターが使用するプロセスについて説明します。この場合、ルーターはパス状態をマージする必要があります。
ルーターは、パスの状態をマージするタイミングと方法を決定するために、以下のプロセスを採用します。
すべてのパス メッセージに高速再ルートや迂回オブジェクトが含まれていない場合、またはルーターが LSP のエグレスである場合、マージは必要ありません。メッセージは、RSVP トラフィック エンジニアリングに従って処理されます。
それ以外の場合、ルーターは着信インターフェイスに加えてパスの状態も記録 する必要があります 。パス メッセージが同じ発信インターフェイスとネクストホップ ルーターを共有しない場合、ルーターはこれらを独立した LSP とみなし、マージしません。
同一の発信インターフェイスとネクストホップルーターを共有するすべてのパスメッセージに対して、ルーターは次のプロセスを使用して最終LSPを選択します。
このノードから発信された LSP が 1 つだけの場合は、それを最終 LSP として選択します。
1つのLSPのみに高速再ルートオブジェクトが含まれている場合は、それを最終LSPとして選択します。
複数のLSPがあり、そのうちのいくつかに迂回オブジェクトがある場合、最終的なLSP選択プロセスから迂回オブジェクトを含むLSPを削除します。
最終的なLSP候補がいくつか残っている場合(つまり、迂回LSPと保護されたLSPの両方がまだ存在する場合)、高速再ルートオブジェクトを持つLSPを選択します。
どのLSPにも高速再ルートオブジェクトがない場合は、迂回オブジェクトのないものを選択します。すべてのLSPに迂回オブジェクトがある場合は、それらすべてを選択します。
残りの LSP 候補のうち、他の LSP が回避するノードを通過するものは考慮から除外します。
LSPの候補がまだ複数残っている場合は、ERO(explicit route object)パス長が最短のものを選択します。複数のLSPが同じパス長を持つ場合、1つをランダムに選択します。
最終 LSP が特定されると、ルーターはこの LSP に対応するパス メッセージのみを送信する必要があります。他のすべての LSP は、このノードでマージされたと見なされます。
迂回計算
迂回路の計算と設定は、各ノードで個別に行われます。ノードでは、LSPで高速再ルートが有効になっており、ダウンストリームリンクまたはノードを識別できる場合、ルーターはローカルトラフィック制御データベースの情報を使用して、制限付き最短パスファースト(CSPF)計算を実行します。このため、迂回は、トラフィック エンジニアリング拡張をサポートする IGP に依存しています。交通工学データベースがなければ、迂回路を確立できません。
CSPF は最初に、次のダウンストリーム ノードをスキップするパスを見つけようとします。このパスを見つけようとすると、ノードまたはリンクのダウンストリーム障害に対する保護が提供されます。ノードスキップパスが利用できない場合、CSPF は次のダウンストリームノードへの代替リンク上のパスを見つけようとします。代替リンクの検索を試みると、リンクのダウンストリーム障害に対する保護のみが提供されます。迂回計算は、最初は成功しない可能性があります。計算が失敗した場合、ルーターは、計算が成功するまで、リフレッシュ間隔ごとに約1回、迂回路を再計算します。各迂回路のRSVPメトリックは、10,000〜19,999の範囲の値に設定されます。
高速再ルートパス最適化
高速再ルート保護パスは非決定論的です。特定のノードの実際の保護パスは、LSP の履歴と高速再ルート パスが計算されたときのネットワーク トポロジーに依存します。決定論的な動作がないと、ネットワーク内で複数のリンクフラップが発生した後に、運用が困難になったり、パスの最適化が不十分になったりする可能性があります。小規模なネットワークであっても、数回のリンク フラップの後、高速再ルート パスは任意の数のノードをトラバースでき、いつまでもその状態を維持できます。これは非効率であり、ネットワークの予測を難しくします。
高速再ルート最適化は、この欠陥に対処します。グローバルパス最適化タイマーを提供し、高速再ルートを有効にし、迂回パスを稼働させているすべてのLSPを最適化することができます。タイマー値は、予想される RE 処理負荷に応じて変更できます。
高速再ルート最適化アルゴリズムは、IGPメトリックのみに基づいています。新しいパスのIGPメトリックが古いパスのIGPメトリックより低い限り、新しいパスがより輻輳している(帯域幅使用率が高い)場合や、より多くのホップを通過する可能性がある場合でも、CSPFの結果は受け入れられます。
RFC 4090、 LSPトンネル向けRSVP-TEへの高速再ルート拡張」に準拠して、新しいパスが計算され、高速再ルート最適化のために受け入れられると、既存の迂回路が最初に破棄され、次に新しい迂回路が確立されます。トラフィックロスを防ぐため、トラフィックを積極的に保護する迂回路は最適化されません。
高速再ルートパスの最適化間隔の設定
高速再ルート最適化タイマーを設定することで、高速再ルートのパス最適化を有効にすることができます。最適化タイマーは、ネットワーク リソースをより効率的に使用するために、高速再ルート迂回 LSP を再計算する定期的な最適化プロセスをトリガーします。
高速リルート パス最適化を有効にするには、 fast-reroute ステートメントの optimize-timer オプションを使用して秒数を指定します。
fast-reroute seconds;
以下の階層レベルでこのステートメントを使用することができます。
[edit protocols rsvp][edit logical-systems logical-system-name protocols rsvp]
inet.3 または inet.6.3 ルーティングテーブルへの LSP 関連ルートの追加
デフォルトでは、エグレス ルーターに向けたホスト ルートが inet.3 または inet.6.3 ルーティング テーブルにインストールされます。(ホスト ルート アドレスは、 to ステートメントで設定するアドレスです)。ホストルートをインストールすることで、BGP はネクストホップ解決を実行できます。また、ホスト ルートが、ダイナミック ルーティング プロトコルから学習し、inet.0 または inet.6.0 ルーティング テーブルに格納されているプレフィックスに干渉しないように防止します。
inet.0 または inet6.0 テーブル内のルートとは異なり、inet.3 または inet.6.3 テーブル内のルートはパケット転送エンジンにコピーされないため、システム転送テーブルが直接変更されることはありません。これらのルートで ping または traceroute コマンドを使用することはできません。inet.3 または inet.6.3 の唯一の用途は、BGP にネクストホップ解決の実行を許可することです。inet.3 または inet6.3 テーブルを調べるには、 show route table inet.3 または show route table inet6.3 コマンドを使用します。
inet.3またはinet6.3ルーティングテーブルに追加のルートを挿入するには、 install ステートメントを含めます。
install { destination-prefix <active>; }
以下の階層レベルでこのステートメントを使用することができます。
[edit protocols mpls label-switched-path lsp-name][edit protocols mpls static-label-switched-path lsp-name][edit logical-systems logical-system-name protocols mpls label-switched-path lsp-name][edit logical-systems logical-system-name protocols mpls static-label-switched-path lsp-name]
指定されたルートは、LSP の確立時にエイリアスとしてルーティング テーブルにインストールされます。追加ルートをインストールすることで、BGP は指定されたプレフィックス内のネクストホップを解決し、これらのネクストホップの追加トラフィックを特定の LSP に送信することができます。
install ステートメントに active オプションを含めると、プライマリ転送テーブルである inet.0 または inet6.0 ルーティングテーブルに、指定されたプレフィックスがインストールされます。その結果、LSP が確立されるたびに転送テーブルにインストールされるルートとなり、ルートを ping またはトレースできます。このタイプのプレフィックスはスタティックルートと非常によく似ているため、このオプションは注意して使用してください。
エイリアスルートは、BGP ネクストホップとして使用される複数のアドレスを持つルーターや、MPLS に対応していないルーターに使用します。いずれの場合も、ローカル ドメイン内の別の MPLS 対応システムに LSP を設定することができ、そのシステムは「境界」ルーターとして機能します。その後、LSP はボーダールーターで終端し、そのルーターからレイヤー 3 転送がパケットを真のネクストホップルーターに取り込みます。
相互接続の場合、ドメインの境界ルーターはプロキシルーターとして機能し、境界ルーターが自身にBGPネクストホップを設定していない場合、相互接続のプレフィックスをアドバタイズできます。
MPLSをサポートしないルーターを持つポイントオブプレゼンス(POP)の場合、MPLSをサポートする1台のルーター(例えば、コアルーター)がPOP全体のプロキシとして機能し、POPをカバーするプレフィックスのセットを挿入できます。したがって、POP内のすべてのルーターは、自身を内部BGP(IBGP)ネクストホップとしてアドバタイズでき、トラフィックはLSPに従ってコアルーターに到達できます。これは、通常のIGPルーティングがPOP内で優先されることを意味します。
inet.3またはinet6.3ルーティングテーブル内のルートで、 ping または traceroute コマンドを使用することはできません。
BGPネクストホップ解決では、ルートがinet.0/inet6.0かinet.3/inet6.3のどちらにあるかに違いはありません。最も一致する(最長マスク)ルートが選択されます。複数のベストマッチルートの中から、プリファレンス値が最も高いルートが選択されます。
install destination-prefix activeステートメントは静的LSPではサポートされていません。スタティックLSPに install destination-prefix active ステートメントが設定されている場合、MPLSルートはinet.0ルーティングテーブルにインストールされません。