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次世代VPLSポイントツーマルチポイント転送の概要
VPLSは、マルチプロトコルラベルスイッチング(MPLS)コアを介してマルチキャストトラフィックを効率的に送信するレイヤー2ソリューションです。
VPLSは、MPLSネットワーククラウド全体でLANのブロードキャストドメインをエミュレートします。VPLSの従来のMPLS実装では、参加するすべてのイングレスプロバイダエッジ(PE)ルーターが、各ブロードキャストまたはマルチキャストパケットの個別のコピーを作成し、同じ拡張LANのVPLSサイトの一部である他のすべてのPEルーターに送信する必要があります。大規模な VPN(仮想プライベート ネットワーク)では、各イングレス ルーターとその接続されたコアに接続されたリンクに複製のオーバーヘッドが大きくなる可能性があります。
ジュニパーネットワークスには、複製オーバーヘッドの問題に対するソリューションを提供する、いくつかの重要なVPLS強化があります。
ポイントツーマルチポイント LSP のサポートにより、IP ベースのテレビジョン(IPTV)などのマルチキャスト トラフィックを効率的に配信できます。
マルチホーミングサポートは、BGPのパス選択機能とVPLSを統合し、カスタマーエッジ(CE)イーサネットスイッチがネットワーク上にバックアップパスを持たせるようにします。
このドキュメントでは、イングレス複製の代替として、MPLS コアにおけるポイントツーマルチポイント LSP の使用について説明します。ポイントツーマルチポイント LSP により、イングレス ルーターは各パケットのコピーを 1 つだけ MPLS クラウドに送信できます。各 PE ルーターはポイントツーマルチポイント ツリーを維持するため、トラフィックをすべての VPN サイトに効率的に送信できます。このプロセスでは、パケットの複製が可能な限り少なくてよく、ネットワーク内で最も最適なポイントで複製を行います。
このアプローチのメリットは次のとおりです。
帯域幅の節約
PE ルーターの効率の向上
フラッドトラフィックのフローに対するトラフィックエンジニアリングを改善
手動制御または複数レベルの自動操作
IPTV やネットワーク アクセス ホールセールに最適な簡素化されたマルチキャスト最適化
インターネット技術タスクフォース(IETF)は、2つの標準化されたVPLS実装をサポートしています。RFC 4761:自動検出およびシグナリングにBGPを使用する仮想プライベートLANサービス(VPLS)とRFC 4762:LDPシグナリングを使用した仮想プライベートLANサービス(VPLS)。
ジュニパーネットワークスは、両方のRFCに基づいてVPLSソリューションを実装しています。BGPベースのVPLSは優れたソリューションですが、LDPベースのVPLSは、すでにこの代替製品を導入しているサービスプロバイダ向けにサポートされています。
LDP-BGP VPLSインターワーキングの詳細な技術概要については、https://www.juniper.net/us/en/local/pdf/whitepapers/2000282-en.pdf でのLDP-BGP VPLSインターワーキングを参照してください。
次世代VPLSポイントツーマルチポイント転送アプリケーション
VPLSは、1つ以上のメトロエリアにまたがるマルチポイントツーマルチポイントイーサネットサービスを提供し、これらのサイトが同じイーサネットLANに接続されているかのように複数のサイト間の接続を提供します。
VPLSは、IPおよびMPLSサービスプロバイダのインフラストラクチャを使用しています。サービス プロバイダの視点では、スパニング ツリー プロトコル(STP)や MPLS ラベルではなく、IP および MPLS ルーティング プロトコルと手順を VLAN ID の代わりに使用することで、VPLS サービスの拡張性が大幅に向上します。
VPLS Protocol Operation
VPLSはサービスプロバイダネットワーク上でイーサネットトラフィックを伝送するため、何らかの方法でイーサネットネットワークを模倣する必要があります。VPLSルーティングインスタンスで設定されたPEルーターがCEデバイスからパケットを受信すると、まずVPLSパケットの宛先を知っているかどうかを判断します。その場合、適切な PE ルーターまたは CE デバイスにパケットを転送します。そうでない場合、そのVPLSルーティングインスタンスのメンバーである他のすべてのPEルーターとCEデバイスにパケットをブロードキャストします。どちらの場合も、パケットを受信する CE デバイスは、パケットを送信するデバイスとは異なる必要があります。
PE ルーターが別の PE ルーターからパケットを受信すると、まず VPLS パケットの宛先を知っているかどうかを判断します。宛先がわかっている場合、PE ルーターは、宛先がローカル CE デバイスかリモート CE デバイスかに応じて、パケットを転送するか、破棄します。PE ルーターには、3 つのオプション(シナリオ)があります。
宛先がローカルCEデバイスの場合、PEルーターはパケットをそれに転送します。
宛先がリモート CE デバイス(別の PE ルーターに接続)の場合、パケットを破棄します。
VPLSパケットの宛先を決定できない場合、PEルーターは接続されたCEデバイスにフラッディングします。
VPLSはイーサネットスイッチに直接接続できます。メディアアクセス制御(MAC)アドレスやインターフェイスポートなど、イーサネットスイッチによって収集されたレイヤー2情報は、VPLSルーティングインスタンステーブルに含まれます。ただし、ルーターは、すべてのVPLSインターフェイスが物理スイッチポートであるのではなく、VPLSインスタンスのリモートトラフィックをMPLS LSPを介して配信し、仮想ポートに到着することを可能にします。仮想ポートは、ローカルの物理ポートをエミュレートします。ローカル ポートに送信されたトラフィックとほとんど同じ方法で、トラフィックを学習、転送、または仮想ポートにフラッディングできます。
VPLSルーティングテーブルには、物理ポートと仮想ポートの両方のMACアドレスとインターフェイス情報が入力されます。物理ポートと仮想ポートの違いの1つは、仮想ポートでは、ルーターがリモートサイトに到達するために使用される発信MPLSラベルと、リモートサイトから受信したVPLSトラフィックの着信MPLSラベルをキャプチャすることです。仮想ポートは、ジュニパーネットワークス M シリーズ マルチサービス エッジ ルーターまたは T シリーズ コア ルーターで VPLS を設定すると、トンネル サービス PIC 上で動的に生成されます。トンネル サービス PIC は、各 M シリーズまたは T シリーズ VPLS ルーターで必要です。
ルーターに拡張FPCがインストールされている場合、トンネルサービスPICなしでVPLSを設定できます。そのためには、ラベルスイッチインターフェイス(LSI)を使用してVPLS機能を提供します。LSI MPLSラベルは、VPLSの内部ラベルとして使用されます。このラベルは、VPLSルーティングインスタンスにマッピングされます。PE ルーターでは、LSI ラベルが削除され、論理 LSI インターフェイスにマッピングされます。その後、レイヤー2イーサネットフレームは、LSIインターフェイスを使用して正しいVPLSルーティングインスタンスに転送されます。トンネルサービスPICがないルーターでVPLSを設定するには、 ステートメントを no-tunnel-services 含めます。
VPLS におけるフラッディング動作の制限の 1 つは、リモート PE ルーターから受信したトラフィックが他の PE ルーターに転送されないようにすることです。この制限は、コアネットワークのループを防止するのに役立ちます。これは、PE ルーターのコア ネットワークが完全にメッシュ化されている必要があることを意味します。さらに、CEイーサネットスイッチが同じPEルーターに2つ以上接続されている場合、ループを防ぐためにCEスイッチでスパニングツリープロトコル(STP)を有効にする必要があります。
Point-to-Multipoint Implementation
次世代VPLSでは、ポイントツーマルチポイントLSPを使用して、VPLSコアネットワーク全体のブロードキャスト、マルチキャスト、不明なユニキャストトラフィックをすべてのPEルーターにフラッディングします。これは、PE ルーターとプロバイダ(P)ルーター間の帯域幅利用率の点で、より効率的です。
ポイントツーマルチポイント LSP が使用されていない場合、PE ルーターはブロードキャスト、マルチキャスト、不明なユニキャスト パケットの複数のコピーをすべての PE ルーターに転送する必要があります。ポイントツーマルチポイント LSP が使用されている場合、PE ルーターは各パケットの 1 つのコピーを P ルーターにフラッディングし、エグレス ルーターの近くで複製します。
次世代VPLSの場合、PEルーター間にはポイントツーポイントLSPとポイントツーマルチポイントLSPの両方が必要です。
VPLS では、ポイントツーマルチポイント LSP は、不明な宛先 MAC アドレスを持つブロードキャスト フレーム、マルチキャスト フレーム、ユニキャスト フレームのトランスポートにのみ使用されます。それ以外のフレームはすべて、ポイントツーポイント LSP を使用して転送されます。この構造は、特にブロードキャスト、マルチキャスト、および未知のフレームのソースの近くで、帯域幅の使用に非常に効率的です。ただし、各 PE ルーターは、他のすべての PE ルーターに触れる 1 つのポイントツーマルチポイント LSP のイングレスであり、1 つのポイントツーポイント LSP が他の PE ルーターに向かうため、ネットワークの状態も高くなります。
すべての VPLS インスタンスでポイントツーマルチポイント LSP を有効化すると、ポイントツーマルチポイント LSP を使用して、不明なユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャスト トラフィックのフラッディングが開始されます。
VPLS インスタンスごとに、PE ルーターが専用のポイントツーマルチポイント LSP を作成します。VPLSがBGPを介して新しいネイバーを検出するたびに、ポイントツーマルチポイントLSPインスタンスに、このネイバーに対してソースからリーフへのサブLSPが追加されます。
VPLSインスタンスにPEルーターがある n 場合、BGPを介して新しいネイバーを発見すると、ネットワーク内にポイントツーマルチポイントLSPが作成 n され、各PEルーターがツリーのルートであり、残りの n-1 PEルーターはリーフノード(またはソースツーリーフサブLSP)になります。
PE ルーターによって作成された各ポイントツーマルチポイント LSP は、VPLS ルートをアドバタイズしながら、BGP によってプロバイダ マルチキャスト サービス インターフェイス(PMSI)トンネル属性として渡される RSVP トラフィック 制御ポイントツーマルチポイント セッション オブジェクトを使用して識別できます。このトンネル属性を使用して、受信するソースからリーフへのサブLSP追加要求メッセージ(RSVPパスメッセージ)を、適切なVPLSインスタンスと発信元PEルーターに関連付けることができます。その結果、ラベル割り当ては、トラフィックがLSPに到着したときに、適切なVPLSインスタンスで終了するだけでなく、送信元PEルーターも識別され、送信元MACアドレスを学習できるように行われます。
特定のVPLSインスタンスの一部であるPEルーターでは、ポイントツーマルチポイントLSPを段階的に有効にすることができます。これは、この機能を備えた PE ルーターがポイントツーマルチポイント LSP を使用してトラフィックをフラッディングするのに対し、同じ VPLS インスタンス内の他の PE ルーターはイングレス 複製を使用してトラフィックをフラッディングできることを意味します。ただし、ポイントツーマルチポイント LSP が任意の PE ルーターで有効になっている場合、同じ VPLS インスタンスに含まれるすべての PE ルーターもこの機能をサポートしていることを確認してください。
VPLS インスタンスで終端するポイントツーマルチポイント LSP では、PHP(最後から 222 ホップ ポッピング)は無効です。
Limitations of Point-to-Multipoint LSPs
ポイントツーマルチポイント LSP を実装する場合、以下の制限を覚えておいてください。
ポイントツーマルチポイント LSP 上をマルチキャスト トラフィックのみを通過させるメカニズムはありません。
ポイントツーマルチポイントLSPは、AS間トラフィックをサポートしていません。AS内トラフィックのみがサポートされています。
ポイントツーマルチポイント LSP は、イングレス LSP のグレースフル リスタートをサポートしていません。これは、ポイントツーマルチポイント LSP を使用してフラッディングが実行された場合の VPLS にも影響します。
同じポイントツーマルチポイント LSP を複数の VPLS インスタンスで共有することはできません。
この機能が有効な場合、イングレス PE ルーターはフラッディングにポイントツーマルチポイント LSP のみを使用します。ルーターは、同じVPLSインスタンスの一部である各PEルーターに対して、ソースからリーフへのサブLSPの作成を開始します。このソースからリーフへのサブ LSP が立ち上がらない PE ルーターは、イングレス PE ルーターからフラッディングされたトラフィックを受信しません。
ポイントツーマルチポイント LSP を介して不明なユニキャスト トラフィックがフラッディングすると、学習が完了するとすぐに、ポイントツーポイントの疑似回線 LSP を使用してユニキャスト トラフィックが送信されるため、パケットの並べ替えが発生する可能性があります。
ステートメントを使用して
label-switched-path-template設定された静的LSPとLSPを同時に設定することはできません。LSP が ステートメントを
static-lsp使用して設定されている場合、ポイントツーマルチポイント LSP は VPLS インスタンス内のすべてのネイバーを含むように静的に作成されます。
任意の PE ルーターでポイントツーマルチポイント LSP 機能を有効にする前に、同じ VPLS インスタンスに含まれる他のすべての PE ルーターが、それをサポートする Junos OS リリースにアップグレードされていることを確認してください。VPLSインスタンス内のルーターがポイントツーマルチポイントLSPをサポートしていない場合、ポイントツーマルチポイントLSPで送信されたすべてのトラフィックが失われる可能性があります。そのため、VPLS インスタンスに、適切な Junos OS リリースを実行していないため、またはこの機能をサポートしていないベンダーのルーターであるために、この機能をサポートできないルーターが 1 台ある場合は、この機能を有効にしないでください。
Simultaneous Transit and Egress Router Operation
MPLS トランジット ルーターと MPLS エグレス ルーターの両方の役割を果たす PE ルーターは、パケットの 1 つまたは 2 つのコピーを受信して、それぞれの役割を果たします。
パケットの単一のコピーのみを使用しながら両方の役割を果たすには、ジュニパーネットワークス M シリーズおよび T シリーズ ルーターには、仮想トンネル(vt)インターフェイスで設定されたトンネル サービス PIC と最終ホップ ポッピングを有効にする必要があります。仮想トンネルインターフェイスと最終ホップポッピングでは、受信したパケットの単一のコピーがPEルーターを超えて転送され、トランジットルーターの役割を果たし、また仮想トンネルインターフェイスによって内部的に消費され、エグレスルーターの役割を果たします。
ラベルスイッチインターフェイス(LSI) 論理インターフェイス を使用する場合、ポイントツーマルチポイントLSPで各パケットの2つのコピーを受信する必要があります。1つはトランジットルーターの役割を果たし、もう1つはエグレスルーターの役割を果たします。
実装
VPLSの一部の実装では、イングレスレプリケーションを使用しています。イングレスレプリケーションはシンプルですが非効率的です。リンク(特に PE-P リンク)に同じパケットの複数のコピーを送信します。これにより、ブロードキャストとマルチキャストのトラフィックが重い場合、帯域幅が無駄になります。
図 1 のサンプル ネットワークに示すように、イングレス PE ルーターは、VPLS インスタンスごとにブロードキャスト、マルチキャスト、フラッドパケットごとに 3 つのコピーを作成します。
図 2 は、ポイントツーマルチポイント LSP がマルチキャストでどのように機能するかを示しています。
ポイントツーマルチポイント LSP を使用する VPLS では、イングレス PE ルーターはマルチキャスト パケットの単一コピーをルーター P1 に送信します。ルーターP1は、このポイントツーマルチポイントLSP用に2つのコピーを作成します。他の各 P ルーターも、パケットの複数のコピーを作成します。これにより、レプリケーションがエンドポイントの近くに移動し、ネットワーク帯域幅の使用率が大幅に向上します。
