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1、承载网保护技术 -FRR( 一)摘要: FRR 是一项旨在解决高可靠性网络中,故障发生后信令协议收敛相对较慢的问题,保证流量较少的丢失。FRR 技术包括 IP FRR 、 LDP FRR 、 TE FRR 、VPN FRR ,分别应用于不同的场景,以保证业务端到端的快速收敛。本文介绍了部分FRR(IP FRR 、LDP FRR) 技术的实现原理,描述了其部署上的局限性,并给出了一些简单的部署建议。关键词: FRR 、IP FRR 、LDP FRR 、面向连接、无状态、有状态一、背景介绍电信网络发展至今, 几网合一、简化网络模型的需求日益迫切。融合后的广义NGN,将形成“承载”和“业务”分离的网
2、络模型,基于“一个核心”承载各种不同的业务。利用 MPLS/MBGP 技术,基于业务部署的VPN ,彻底改变了传统IP 网络“尽力而为”的服务模型,提供不同等级的服务承诺,真正实现了对多业务的承载,使得IP 作为 NGN 的承载部分成为趋势。但同时,承载网的角色对IP 网络提出了新的需求。电信级高可靠性严格 Qos 保证网络安全电信级管理本文将针对“电信级高可靠性”相关技术进行讨论。二、高可靠性需求业务需求:语音、视频等业务对延迟和抖动的敏感,对承载网的可靠性要求更高技术层面:IP 网络本身用以转发流量的拓扑,以及用来驱动建立MPLS LSP 的拓扑,都是靠IP 信令协议来建立的。另外,信令协
3、议产生的初衷,便是对拓扑变化的自动感知、重新收敛。到目前为止,IP 信令协议在技术上的成熟度,已基本可以让我们信赖其正确性和容错能力。现在,需要解决的,就是速度的问题,对变化的响应速度。收敛,是网络行为。需要在感知环境变化或故障后,作出响应。但是,无论对于何种形式的流量转发,都是本机的操作行为。所以从目前来看,收敛是要滞后于流量转发操作的,两者时间上相差一个数量级。那么,故障发生后,在收敛之前这段存在拓扑黑洞的时间内, 如何正确的指导转发,尽量的减少流量的丢失?现在提出一种解决方案名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
4、名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 6 页 - - - - - - - - - FRR。FRR 技术快速重路由是在故障发生后,依靠之前建立的备用方案,快速的将流量进行重新路由。 所以, FRR 的重点在于如何在信令层面建立备用方案,即如何进行FRR 的方法。而重路由(或重转发 )操作本身,只是在设备上实现的简单动作。三、IP FRR IP 转发的讨论对于 IP 转发,根本上来说,其信令协议建立和维护的只是某个节点本身的转发信息,转发也是逐跳进行的单机行为。对于一个节点, 只要按照自己的转发信息将流量送往自己的下一跳节点,就已是“尽力而为”了。信令的建立是非面向连接的,或者
5、说是“无状态”的;转发同样也是“无状态”的。IP FRR 的实现IP 转发所依据的转发信息,主要包括两个部分:区分流量的依据(例如:目的地址)和流量的去向(即下一跳节点 )。网络出现故障后,原本的下一跳变得不可达,通过协议的能力一段时间后将重新找到一个可用的下一跳。但是,为了在一个新的可用下一跳被找到之前,使流量不丢失或很少量丢失(依据产品实现性能),我们可以人为地为原本的下一跳指定一个备用的下一跳。在检测到原本主用下一跳不可用时,直接将流量倒换到备用下一跳节点,同时等待协议收敛将转发信息刷新。IP FRR 在信令层面建立备用转发方案时,是针对转发条目信息(或者说其中的“目的地址”元素),为其
6、人为指定备用下一跳。因为是纯粹的本机行为,所以只要相应的转发条目存在,便可在本地成功的实现。并在故障发生后迅速切换,临时指导转发,将流量倒换至人为指定的备用下一跳。IP FRR 局限性IP FRR 备用方案的建立,不会对协议建立的原有拓扑和流量转发有所影响。即本机的动作, 包括备用方案的建立和流量的转发,都不会影响其下一跳节点以及其备用下一跳节点。 然而,临时状态中,流量在被倒换至备用下一跳之后的去向和状态,我们便不得而知。请考虑如下拓扑:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -
7、第 2 页,共 6 页 - - - - - - - - - 例一:假如链路cost 如图分布时,将形成如下流量模型例二:假如链路cost 如图分布时,将形成如下流量模型LR NR BNR LR=Local Router NR=Nexthop Router BNR=Backup Nexthop Router 10 10 10 50 10 100 LR NR BNR 当 LR 和 NR 之间的链路故障,或者NR 故障时, IP FRR 形成的备用转发方案不可用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -
8、 - - - - 第 3 页,共 6 页 - - - - - - - - - IP FRR 是完全的单机行为,备用下一跳路由器的下一跳,不能是自己本身或自己的主用下一跳。总之,必须在网络方案的设计上来规避IP FRR 的局限性,必要时全网实施,以保证其部署后的可用。IP 的 FRR 可以称之为FRR,因为信令建立和流量转发都是单机行为。对于本机而言所需要知道的仅仅是下一跳在哪而已;所需要做得仅仅是独立的完成自身这一跳的转发,而IP FRR 已完成了自己的这种职责。IP FRR 部署建议组网建议:双平面网络,两个平面之间互为保护,网络部署简单;单平面网络,需要人工计算确保每条备份路由没有发生环路
9、,需要全网去考虑IGP 的 Cost 值的部署,存在部署复杂的情况。典型案例:移动 T 局一期,双平面网络,两个平面之间互为保护。四、LDP FRR MPLS 转发的讨论LSP 是基于拓扑, 驱动建立的, 流量的模型和IP 拓扑一致。 对于每个 MPLS 节点来说,转发所使用的标签是其下一跳分配的,下一跳对其分配标签的可用性有所承诺。所以,虽然LSP 建立的过程是非面向连接的,或者说是“无状态”的,但是MPLS 流量的转发 (标签交换)是“有状态”的。LDP FRR 的实现LDP 作为一种建立LSP 的信令协议,其标签的分发依据的是收敛之后的稳定拓扑。所以, LSP 的容错根本上依靠的是维护I
10、P 拓扑的协议,流量转发和收敛之间同样也存在数量10 100 10 10 50 50 LR NR BNR 当 NR 发生故障时, IP FRR 形成的备用转发方案不可用。此时,需要为备用方案再提供备用方案,同时导致故障发生后的状态不可控。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 6 页 - - - - - - - - - 级的差距。 LDP FRR 就是为了提供临时解决方案,在故障发生后暂时指导转发。LDP FRR 的局限性因为 LSP 是拓扑驱动的,所以与IP F
11、RR 的实现有同样的限制。LDP FRR 在信令层面建立备用转发方案时,与IP FRR 有些差别,针对的是下一跳而不是转发信息 (标签 ),为“主用下一跳分配的标签”设置一个“由备用下一跳分配的标签”作为备份。这就要求存在有“由备用下一跳分配的标签”,即在网络设计时需要保证其首先能够部署,然后考虑部署后的可用。考虑如下拓扑:Cost=A、B、C、D LR NR BNR A D B C LR 必须收到BNR 分发的标签,所以对于BNR 来说,必须有:C+DA+B ;考虑双向部署,同理有:B+DA+C 。可得: DA 图二:LR=Local Router NR=Nexthop Router BNR
12、=Backup Nexthop Router LR NR BNR 图一:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 6 页 - - - - - - - - - FRR 只解决本地到下一跳的问题,其实现原理与MPLS “有状态”的转发本质上是相矛盾的。只能通过全网部署,来一定程度上保证其“状态”。相对于 TE, LDP 及 FRR 的部署相对简单。“简单的就是美的” , 但前提是“简单而可用” 。LDP FRR 部署建议组网建议:建议部署在单平面和非完全对称双平面拓扑中,需要人工计算确保每条备份路由没有发生环路,全网去考虑IGP 的 Cost 值,同时确保备份链路已经分发了备份标签,同样存在部署复杂的情况。典型案例:尚无规模应用Cost=A、B、C、D R A D B C 对应图二,同理可得AD 。与 DA 矛盾,不可部署图三:考虑对称拓扑R R R 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 6 页 - - - - - - - - -