PRP技术交流.ppt
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1、大纲,RPR技术IGP快速收敛介绍BFD 技术介绍TE FRR技术介绍VPN FRR 技术介绍OSPF 多实例介绍本期工程组网,大纲,RPR技术IGP快速收敛介绍BFD 技术介绍TE FRR技术介绍VPN FRR 技术介绍本期工程组网,RPR为逆向双环拓扑结构,外环为Outer Ring、内环为Inner Ring,外环和内环都传送数据包和控制包,内环的控制包携带外环数据包的控制信息,反之亦然。,RPR技术介绍(1),节点数据操作,Insertion:将其它接口转发过来的报文插入RPR环。Forwarding:将途径本节点的报文简单转发到下一个节点。Receiving:接收从环上来的数据报,送
2、Host/L3处理。Stripping:将报文从环上剥离。,单播报文接收:同时执行Receiving和Stripping;多播报文接收:同时执行Forwarding和Receiving;Pass Though模式:对所有包执行Forwarding操作,RPR技术介绍(2),高效带宽利用,目的地址剥离:单播报文在目的点被剥离空间复用机制:非重叠复用和重叠复用两种带宽自动分配:RPR-Fa公平算法无冗余带宽:外环和内环互为备份,故障自愈无需类似APS的50%冗余带宽。广播和多播的支持:环上仅有一个拷贝,中间节点接收的同时传递到下一个节点,有源节点负责剥离。二层快速转发:二层转发有硬件直接完成,无需
3、送入Host/L3处理,增加了吞吐量。,RPR技术介绍(3),高效带宽利用空间复用机制,A,E,D,C,B,非重叠复用独占最大带宽,A,E,D,C,B,重叠复用共享最大带宽,共享,RPR技术介绍(4),故障自愈单点故障、高低优先级故障共存,Steering后的路径,Steering前的路径,IPS:SF.C.W.S,IPS:SF.C.W.L,IPS:SF.B.W.L,IPS:SF.B.W.S,B,C,SD Pending,RPR技术介绍(5),故障自愈多点SF/FS故障,RPR技术介绍(6),拓朴发现正常情况,Originator:AA,Outer,No Wrap,Originator:AA,
4、Outer,No WrapB,Outer,No Wrap,Originator:AA,Outer,No WrapB,Outer,No WrapC,Outer,No Wrap,Originator:AA,Outer,No WrapB,Outer,No WrapC,Outer,No WrapD,Outer,No Wrap,Originator:AA,Outer,No WrapB,Outer,No WrapC,Outer,No WrapD,Outer,No WrapE,Outer,No Wrap,提取拓朴信息拓朴包被剥离,RPR技术介绍(7),拓朴发现Wrap情况,Originator:AA,Out
5、er,No Wrap,Originator:AA,Outer,No WrapB,Outer,Wrap,Originator:AA,Outer,No WrapB,Outer,WrapC,Outer,Wrap,Originator:AA,Outer,No WrapB,Outer,WrapC,Outer,WrapD,Outer,No Wrap,Originator:AA,Outer,No WrapB,Outer,WrapC,Outer,WrapD,Outer,No WrapE,Outer,No Wrap,提取拓朴信息拓朴包被剥离,RPR技术介绍(8),即插即用节点删除,说明:将A、C接口的光纤断开,
6、环将在A、C两处环回B的两侧也将环回,业务不间断。将A、C之间光纤直接连接好,WTR之后,两处环回将消除,环恢复双环结构,环上节点的拓朴信息中不再有B节点。,RPR技术介绍(9),即插即用节点加入,说明:准备好需加入节点B,启动正常,将A、C接口的光纤断开,环将在A、C两处环回,业务不间断。将AB光纤、BC光纤连接好,WTR之后,两处环回将消除,环恢复双环结构,环上节点的拓朴信息中有B节点增加,可以看到A到C的业务经由B转发。,RPR技术介绍(10),多播和广播支持,说明:对于多播报文,环上节点快速执行转发,有硬件完成,并同时接收一份,送Host/L3处理。当该报文回到源节点时,执行源地址剥离
7、。,报文被剥离,报文直接被转发同时送Host处理,RPR技术介绍(11),公平算法RPR-Fa,说明:D、C均发送700M流量给E,在E-D段上面共享带宽,无拥塞。,700M,700M,700M,RPR技术介绍(12),公平算法RPR-Fa,说明:B增加700M后,E-D流量达到2.1G,仍然可以无阻塞转发。但是在A也注入700M流量到E时,E-D上面流量拥塞,4*700M大于2.5G。依据公平算法D节点立刻将本地节点下发流量降为400M,然后向上游节点C 通过Usage Message消息传递拥塞信息,700M,700M,700M,400M,700M,700M,700M,拥塞,RPR技术介绍
8、(13),625M,550M,公平算法RPR-Fa,说明:C节点接收到D节点的拥塞信息后,立即降低下发的流量,随着C节点流量的降低,D节点下发的流量会有所增加;依据公平算法,D节点和C节点下发的流量变为550M,然后继续向上游节点B传递拥塞信息。依次持续,最后各节点均发送625M,公平享有带宽。,625M,拥塞解除,550M,700M,700M,拥塞,625M,625M,拥塞,RPR技术介绍(14),队列调度、QOS保证,说明:Transit 采取Single队列时,调度顺序为Ts、HP Tx、HM Tx、HL Tx,其中HM Tx和HL Tx受RPR_Fa控制。Transit 采取Dual队
9、列时,调度顺序为HP Ts、HP Tx、HM Tx、HL Tx、HL Ts,其中HL Ts、HM Tx和HL Tx受RPR_Fa控制。,RPR技术介绍(15),其它特性,RPR是一种物理层无关Mac层协议,可支持Ethernet、SDH/SONET、DWDM等物理介质;RPR链路高带宽设计,带宽支持平滑扩展,155M10G,甚至40G;RPR环是Mac层全连接设计,无N问题;RPR环是一种改进的Ethernet技术,支持所有Ethernet能支持的协议和业务;RPR设计支持环网级别的设备互通性,多网合并,相互透明,共享环网物理链路和环网带宽;RPR具备完善MIB特性,能提供完善的操作和维护平台
10、,真正做到可运营可管理。,RPR技术介绍(16),RPR环较POS环的优点,带宽高利用率和QOS保证:空间复用、RPR-Fa公平算法、L2队列调度节点处理的高效率:对于非本节点数据仅硬件完成L2转发,无需L3参与,吞吐量高。保护机制和环网弹性:提供50ms故障自愈,无需50%冗余带宽。服务提供简单化:完全分布式存取控制,带宽由公平算法动态分配,拓朴自动发现,用N条链路实现N节点Mac层全连接。可升级易维护性:支持节点即插即用,可支持232节点,增加删除节点不影响现有业务。,RPR技术介绍(17),大纲,RPR技术IGP快速收敛介绍BFD 技术介绍TE FRR技术介绍VPN FRR 技术介绍本期
11、工程组网,IGP快速收敛技术介绍(1),概述IGP快速收敛是一项综合性的技术,它通过ISPF、PRC来实现单路由器上的路由快速计算,结合链路状态信息的快速通告、指数退避定时器等技术来实现整个网络的路由快速收敛。在路由计算方面,主要的思想就是“增量计算”(即,只计算变化的部分,而不是全部计算)。,IGP快速收敛技术介绍(2),在一台路由器上,路由系统中的路由收敛过程大致可以分解为以下几个步骤:(1)IGP收到变化的链路状态报文;(2)IGP将变化的链路状态报文通告给邻居,并进行路由计算;(3)IGP根据计算结果向路由管理平面通告路由的变化;(4)路由管理平面将变化的路由下刷到FIB中,指导转发。
12、,IGP快速收敛技术介绍(3),若要使得路由收敛的速度加快,就需要针对上述几个关键过程进行优化。IGP快速收敛技术主要关注于链路状态信息的接收、发送,以及路由计算过程的优化。其中路由计算的优化是重点。目前的主流IGP协议(ISIS、OSPF)使用经典的SPF算法计算网络拓扑信息以及路由信息。在绝大多数情况下,当链路状态信息(对应于ISIS协议中的LSP、OSPF协议中的LSA)发生变化时,整个网络拓扑以及路由需要全部重新计算。,IGP快速收敛技术介绍(4),在路由计算方面,主要的思想就是“增量计算”(即,只计算变化的部分,而不是全部计算)。SPF算法将整个网络信息分为两个部分(如下图所示):一
13、个部分是网络的顶点(对应于网络中的路由器、共享网段)和边(路由器以及共享网段之间的链路)组成的网络拓扑;另一个部分是挂在顶点上的叶子(网段路由、主机路由)。进行路由计算的路由器称为“根(ROOT)”;路由计算的第一步就是根据拓扑计算出以ROOT为根的一棵最短路径树,第二步就是根据最短路径树计算各个顶点上的叶子(路由)。,IGP快速收敛技术介绍(5),针对网络拓扑中的最短路径树的增量计算称为ISPF(Incremental SPF);而针对叶子(路由)的增量计算则称为PRC(Partial Route Calculate)。“增量计算”能够极大地提高单路由器的计算性能,降低CPU负荷。另一方面,
14、普通的路由计算定时器一般在10秒时间间隔,也阻碍了路由计算的快速进行,因此定时器的优化也成为要点。采用指数退避的形式来控制定时器的超时时间间隔从短间隔逐步增加到长间隔,可以有效的加快路由的计算速度,同时避免了短时间内进行多次的路由计算。本文以下将这种定时器称为“智能定时器”。在只有少量信息变化的情况下,如果要求整个网络的快速收敛,不仅要求单路由器的快速计算,同时还需要变化的路由信息能够快速的传播到整个网络中,采用“链路状态信息快速通告”的技术可以实现这一需求。,IGP快速收敛技术介绍(6),ISPF在SPF计算中,网络是由顶点(路由器以及共享网段)以及边(路由器之间以及与共享网段之间的链接)构
15、成,最终形成一棵以计算路由器为根的最短路径树;而路由则是附着在树的顶点上的叶子。ISIS以及OSPF协议在数据库中存储的是自己特定格式的链路信息,这些信息并不能直接反映出拓扑的情况以及路由与拓扑的关系,因此SPF必须通过全部的计算过程来确定最短路径树,并计算出路由。但是,SPF并不保存这个计算结果;这样当有信息发生变化时,SPF只能再次全部重新计算一遍。ISPF只处理网络拓扑的信息,即只负责计算出最短路径树。通过重新组织链路信息,ISPF形成了一个直接反映网络拓扑的“图”状数据库;而计算出的最短路径树则保存在这个“图”中。当链路状态信息发生变化,ISPF会判断出哪部分网络拓扑受到了影响,从而只
16、计算那些受到了影响的部分,而不是全部网络拓扑。,IGP快速收敛技术介绍(7),PRC任何一条路由都是网络节点上的“一片树叶”,在SPF术语中称为叶子。这个比喻很形象,同时也反映出了路由与网络节点之间的关系:从根节点看,只要到网络节点的最短路径确定了,那么到节点发布的路由的最短路径也就确定了。因此,PRC就是直接利用ISPF计算出的最短路径树来计算叶子路由的。当有路由信息改变,PRC直接判断出那条路由(叶子)发生了变化,之后直接进行路由的选择与更新(基于现有的ISPF的计算结果)。由于ISIS以及OSPF协议的链路信息格式的限制,路由信息与网络节点(发布路由器)之间的关系并不直接,不同发布者发布
17、的相同路由直接也没有直接的联系,因此PRC重新组织数据库。如下图所示:,IGP快速收敛技术介绍(8),一方面以“路由”为基点,将所有发布了这条路由的因素组织在一起,这样在计算路由时可以很直观的在所有因素中选择最佳路由;另一方面以“发布者”为基点,将这个发布者发布的所有路由都集结在一起,这样当ISPF宣布某个节点的最短路径发生变化时,这个节点发布的所有路由都会被直接的更新。特别的,对于OSPF协议,这种数据库的组织方式还可以方便的实现Transit Area的Summary路由(第三类以及第四类)更新过程,而不用重新进行整个区域的计算。详细的Summary路由计算过程、以及Transit Are
18、a的更新过程请参见“RFC2328”。,IGP快速收敛技术介绍(8),智能定时器为了能够快速响应网络信息的变化,同时由不会过于频繁的进行路由计算,采用了“智能定时器”的技术。所谓“智能定时器”,是指能够根据预先配置的参数,依照指数退避的规律动态的改变时间间隔的定时器。智能定时器有三个可配置的参数:初始时间间隔、递增时间间隔、最大时间间隔。定时器最初的时间间隔就是“初始时间间隔”,第二次的时间间隔则是“递增时间间隔”,之后每次的时间间隔都会是前一次的2倍,即“递增时间间隔”2n,直到到达“最大时间间隔”为止。通常情况下,“初始时间间隔”可以配置为10毫秒左右(或者小于10毫秒),可以快速响应突然
19、的变化;“递增时间间隔”则可以设置在几十毫秒或者1秒的级别;“最大时间间隔”可以设置在5秒或者10秒的级别。,IGP快速收敛技术介绍(9),典型应用 在Router上将智能定时器的“初始时间间隔”配置为1毫秒;当网络中只有简单路由的变化时,Router上的路由收敛速度(流量切换速度)可以控制在10毫秒的量级;而对于某处的网络拓扑变化,Router上也能够很快的计算出结果。特别的,当这种变化发生在“简单网络”中时,Router根本不会去计算“复杂网络”所对应的巨大量的网络信息。通常情况下,网络拓扑规模越大、结构越复杂,快速收敛技术带来的效果越明显(收敛时间可以提高13个量级),而这种快速收敛的效
20、果具有不确定性。在相同的组网状况下,对于同一台路由器而言,不同位置的网络变化所引起的路由收敛时间会不同,而相同位置的网络变化所引起的不同路由器上的收敛时间也会不同。在考虑路由收敛时间时,不能仅仅考虑IGP路由计算的时间。正如前面所述,路由收敛时间还要包括IGP路由计算结果路由管理平面FIB的过程所消耗的时间,通常情况下,这个时间与发生变化的路由的数量有关,数量越大,收敛时间越长。,大纲,RPR技术IGP快速收敛介绍BFD 技术介绍TE FRR技术介绍VPN FRR 技术介绍本期工程组网,BFD技术介绍(1),BFD-Bidirectional Forwarding Detection对相邻转发
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