運(yùn)營(yíng)商在實(shí)施MPLS TE時(shí)需要關(guān)注的問(wèn)題

2019-11-05 01:02:28

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供稿：網(wǎng)友

一、前言

與MPLS技術(shù)相關(guān)的分支很多，例如MPLSRouting、L3VPN、L2VPN、MPLS Multi-cast、MPLS QoS等；其中的某些應(yīng)用和技術(shù)，如基于RFC 2547 bis的L3 VPN，在國(guó)內(nèi)外多家ISP已經(jīng)成功應(yīng)用并大量部署，但是其它的技術(shù)和應(yīng)用如組播和QoS正處在發(fā)展和成熟時(shí)期，另外也有些技術(shù)如MPLS TE已經(jīng)基本成熟，在國(guó)外被部分運(yùn)營(yíng)商接受和采納，而在國(guó)內(nèi)幾乎還沒(méi)有應(yīng)用。

就網(wǎng)絡(luò)流量工程而言，在MPLS技術(shù)出現(xiàn)之前，網(wǎng)絡(luò)治理員就已經(jīng)可以通過(guò)其他方式初步實(shí)現(xiàn)了，主要是通過(guò)調(diào)整IGP鏈路的Metric或者采用多個(gè)IGP平面來(lái)疏導(dǎo)不同POP之間的流量。MPLSTE帶來(lái)的好處是克服了傳統(tǒng)調(diào)整Metric方式的不足，這些不足包括：對(duì)IGPMetric的調(diào)整不像MPLSTE是站在全局角度綜合考慮網(wǎng)絡(luò)流量流向矩陣，對(duì)每條鏈路Metric的局部調(diào)整會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的流量變化，即牽一發(fā)而動(dòng)全身；而且這種對(duì)局部鏈路的調(diào)整帶來(lái)的對(duì)全網(wǎng)變化可能是無(wú)法預(yù)知的，解決了這條鏈路的流量，卻帶來(lái)其他鏈路的擁塞，有“按下葫蘆浮起瓢”般的感覺(jué)；此外對(duì)IGP Metric的調(diào)整沒(méi)有有效的方法根據(jù)流量的來(lái)源控制傳送路徑，而只能根據(jù)它的去向；最后一點(diǎn)，調(diào)整Metric方式配置復(fù)雜，輕易引起路由環(huán)路。

當(dāng)然，基于MPLS的流量工程在給了人們一個(gè)新的選擇的同時(shí)也是有代價(jià)的。這一選擇同其他任何新技術(shù)一樣，會(huì)迫使人們學(xué)習(xí)新的操作方式，打破傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)和思維按新的理論來(lái)配置網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。

另外，在引入MPLSTE時(shí)，需要清醒地熟悉到，任何技術(shù)都不是萬(wàn)能的，它可以解決一些要害問(wèn)題，但是不能解決所有問(wèn)題。每個(gè)運(yùn)營(yíng)商都會(huì)針對(duì)自身的網(wǎng)絡(luò)情況，業(yè)務(wù)特點(diǎn)對(duì)是否采用各種新技術(shù)以及每種新技術(shù)帶來(lái)的代價(jià)之間進(jìn)行取舍。

二、TE功能描述

首先介紹一下MPLSTE的總體功能：

1．提高、優(yōu)化帶寬利用率，延緩對(duì)帶寬的擴(kuò)容；

2．可實(shí)現(xiàn)不同于傳統(tǒng)IGP Metric方式對(duì)帶寬、流量、流向、負(fù)載分擔(dān)實(shí)現(xiàn)控制，避免基于IGP Metric實(shí)施負(fù)載分擔(dān)會(huì)出現(xiàn)的針孔效應(yīng)；

3．可應(yīng)對(duì)突發(fā)事件、網(wǎng)絡(luò)鏈路/節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致拓?fù)渥兓斐傻牧髁啃赂窬郑?

4．對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量矩陣進(jìn)行具體測(cè)量，及時(shí)了解帶寬需求和網(wǎng)絡(luò)資源狀況，指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和鏈路升級(jí)；

5．基于TE的FRR可提供50ms級(jí)別的物理鏈路、設(shè)備節(jié)點(diǎn)保護(hù)；

6．端到端TE LSP Tunnel本身也可提供快速保護(hù)。

在具體實(shí)施和部署TE時(shí)，由于不同的TE功能實(shí)現(xiàn)機(jī)制上存在差異和矛盾，因此很難在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)提供全部功能，需要對(duì)TE及FRR分類(lèi)進(jìn)行具體了解，才能制定符合運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)實(shí)際需求的TE部署策略。

三、戰(zhàn)術(shù)式TE--Nativeip網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的TE

假如運(yùn)營(yíng)商的IP骨干網(wǎng)平時(shí)沒(méi)有啟用MPLS，屬于一個(gè)“RowIP”或“NativeIP”網(wǎng)絡(luò)，在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中我們可以采用“戰(zhàn)術(shù)TE”實(shí)現(xiàn)流量工程。所謂戰(zhàn)術(shù)式就是在需要的時(shí)候臨時(shí)配置，動(dòng)態(tài)啟用RSVP信令，采用CSPF計(jì)算TE路徑，通過(guò)RSVP建立LSP。一旦TE的使命結(jié)束，再拆除TE隧道。這種TE主要解決網(wǎng)絡(luò)鏈路利用率不均衡的問(wèn)題，直接的利益是可以延緩網(wǎng)絡(luò)帶寬擴(kuò)容，或者給帶寬升級(jí)留出充足的時(shí)間。

在“NativeIP”情況下，我們通常只能利用到TE提高帶寬利用率這一優(yōu)勢(shì)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量流向矩陣的測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，基本上還是需要通過(guò)其他方式解決，如Netflow、TMS或CEFAccounting等。因?yàn)閼?zhàn)術(shù)式TE都是在網(wǎng)絡(luò)的局部實(shí)施，沒(méi)有對(duì)全網(wǎng)所有路由器間的流量進(jìn)行采樣，因此很難準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)流量。

“NativeIP”網(wǎng)絡(luò)下我們無(wú)法實(shí)現(xiàn)基于TE技術(shù)的快速重路由FRR來(lái)實(shí)現(xiàn)50ms級(jí)別的鏈路、節(jié)點(diǎn)故障恢復(fù)。

四、戰(zhàn)略式TE—適合各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的TE

1．戰(zhàn)略式TE簡(jiǎn)介

戰(zhàn)略式TE就是預(yù)先配置好RSVP信令、計(jì)算好TE路徑、并已經(jīng)預(yù)先建立的TE隧道。從實(shí)施的范圍角度它還可以細(xì)分為局部式、全局式兩種。

局部式通常在網(wǎng)絡(luò)核心POP節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)核心是全網(wǎng)流量交匯中心，對(duì)核心實(shí)施TE可以在盡可能小地配置工作量下，盡可能大地提供TE功能。運(yùn)營(yíng)商在實(shí)施局部戰(zhàn)略式TE中，外圍通常為NativeIP或LDPEnabledIP，前者主要是沒(méi)有在全網(wǎng)啟用MPLS技術(shù)的運(yùn)營(yíng)商采用，后者主要是在全網(wǎng)提供MPLS VPN業(yè)務(wù)（2547 bis）的運(yùn)營(yíng)商采用。對(duì)于后者，需要注重穿越核心TE Domain的LDP LSP需要在TE Domain內(nèi)部實(shí)現(xiàn)IP Over RSVP功能，才能保證端到端PE之間的LDP LSP互通，從而實(shí)現(xiàn)端到端VPN業(yè)務(wù)。

全局戰(zhàn)略式TE就是在全網(wǎng)所有路由器上配置實(shí)現(xiàn)RSVPTE，這是TE最理想的部屬方式，可以實(shí)現(xiàn)TE的所有功能。此方式存在N方效應(yīng)，擴(kuò)展性很差。而且一旦全網(wǎng)新增任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)甚至新增任何一臺(tái)路由器，全網(wǎng)都需要重新配置新增的TELSP。據(jù)了解，在網(wǎng)絡(luò)中所有路由器上配置TE實(shí)現(xiàn)Fullmesh TE LSP 隧道的運(yùn)營(yíng)商幾乎沒(méi)有，可能擴(kuò)展性是其主要制約。

無(wú)論局部式還是全局式TE，由于其預(yù)先配置的特性，可以實(shí)現(xiàn)TE的一個(gè)很具優(yōu)勢(shì)的功能—快速重路由FRR。

2．FRR簡(jiǎn)介

FRR的具體實(shí)現(xiàn)隨廠家不同而不同，主要存在兩大方式：Facility和Detour。

Facility基于標(biāo)記堆棧技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)1:N的保護(hù)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路的保護(hù)，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)需要額外的配置；Detour基于每一條TELSP單獨(dú)進(jìn)行保護(hù)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路和節(jié)點(diǎn)的保護(hù)，但是由于其只能提供1:1方式，其擴(kuò)展性不如Facility。由Facility方式延伸而產(chǎn)生的保護(hù)是“一跳式”保護(hù)，這在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)有大量部署，是TEFRR應(yīng)用最多的方式。在目前WDM系統(tǒng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)保護(hù)的情況下一跳式FRR的作用就顯得更為重要。

一跳式FRR保護(hù)原理如下：

假設(shè)北京、上海兩個(gè)POP，分別由兩臺(tái)路由器構(gòu)成。其POP內(nèi)部、POP之間以及P到PE的連接方式見(jiàn)圖1。

運(yùn)營(yíng)商在實(shí)施MPLS TE時(shí)需要關(guān)注的問(wèn)題（圖一）

運(yùn)營(yíng)商在實(shí)施MPLS TE時(shí)需要關(guān)注的問(wèn)題（圖一）

圖1POP內(nèi)部、POP之間以及P到PE的連接方式圖

在北京、上海兩個(gè)POP節(jié)點(diǎn)的四個(gè)路由器之間配置FullmeshTE隧道，在北京、上海兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的廣域網(wǎng)鏈路上配置Facility方式的FRR保護(hù)，提供廣域網(wǎng)鏈路一跳式保護(hù)。以P2-P3之間的流量流向作為參考，P2路由器為本地修復(fù)點(diǎn)（PLR），P3路由器為匯合點(diǎn)（MP）。

此范例在TEDomain內(nèi)為FullmeshTE隧道，沒(méi)有LDP信令存在，所有LDP鄰接關(guān)系都是通過(guò)端到端TE隧道進(jìn)行封裝和承載的。當(dāng)北京、上海兩個(gè)核心節(jié)點(diǎn)之間的廣域網(wǎng)鏈路發(fā)生故障，原先通過(guò)這條故障鏈路的端到端TE LSP會(huì)被FRR機(jī)制提供保護(hù)，隧道的首端（Headend）和尾端(Tailend)不會(huì)把這條隧道看作是“Down”了，因此LDP鄰接關(guān)系繼續(xù)建立并維持。

發(fā)生在核心節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的TEDomain內(nèi)部的鏈路故障，會(huì)引起IGP收斂，但是TEDomain內(nèi)沒(méi)有LDP信令的存在，因此不會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)核心的LDP收斂。

TEDomain內(nèi)的IGP收斂，對(duì)ISP網(wǎng)絡(luò)外圍的LDP來(lái)說(shuō)是透明的，不會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)外圍LDP收斂，因?yàn)榭缭胶诵腡EDomain的LDP鄰接建立在TELSP隧道上，而隧道通過(guò)FRR機(jī)制被實(shí)施了保護(hù)。

當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)外圍的路由器通過(guò)接收到的IS-ISLSPFlooding可以判定網(wǎng)絡(luò)核心拓?fù)浒l(fā)生了變化（在TE隧道沒(méi)有配置Forwarding adjacency參數(shù)的情況下），在IGP收斂結(jié)束后，在源端會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)按照收斂后的路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

在具體采用何種FRR，提供何種保護(hù)的探討中，仍然需要根據(jù)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的具體配置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。例如在北京和上海POP內(nèi)部還可以同時(shí)啟用RSVP和LDP信令，RSVP用于備份隧道的建立，LDP用于網(wǎng)絡(luò)正常狀態(tài)下在同一個(gè)POP內(nèi)部不同路由器之間建立LDPLSP。

3．FRR的其他特性和約束

同TE一樣，運(yùn)營(yíng)商部屬FRR時(shí)，在利用其優(yōu)勢(shì)的同時(shí)還需要了解其局限。

（1） FRR是臨時(shí)措施，一旦FRR生效，保護(hù)隧道所在的物理路徑帶寬利用率會(huì)上升，為了確保備份TE隧道途徑的物理路徑中原有流量和保護(hù)流量的QoS，仍然需要輕載（Over PRovisioning）來(lái)保障。FRR的保護(hù)機(jī)制決定了它的臨時(shí)性，保護(hù)鏈路在起到流量迂回作用時(shí)，與其他正常鏈路共爭(zhēng)帶寬，為了避免此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)擁塞導(dǎo)致性能下降，因此要求網(wǎng)絡(luò)正常情況下，鏈路的帶寬利用率不能過(guò)高，低于50%為宜；

（2） FRR保護(hù)鏈路只在很短的時(shí)間內(nèi)有效，之后系統(tǒng)會(huì)分別進(jìn)行IGP收斂和首端LSP重優(yōu)化，采用make before break機(jī)制，并采用顯式共享來(lái)進(jìn)一步降低對(duì)帶寬的占用，假如為備份隧道預(yù)留帶寬不僅浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，還會(huì)影像其他正常TE LSP的最優(yōu)路徑計(jì)算。因此不建議為FRR的保護(hù)鏈路提供預(yù)留帶寬；

（3）經(jīng)測(cè)試，F(xiàn)RR可以提供50ms級(jí)別的故障恢復(fù)，但是故障檢測(cè)的時(shí)間是要害，假如故障檢測(cè)耗時(shí)增加，F(xiàn)RR保護(hù)時(shí)間會(huì)相應(yīng)增加；

（4） FRR只在局部范圍起作用，當(dāng)鏈路或節(jié)點(diǎn)故障發(fā)生在TE Domain之外，系統(tǒng)的故障恢復(fù)需要IGP收斂實(shí)現(xiàn)；

（5）根據(jù)理論依據(jù)和配置試驗(yàn)，F(xiàn)RR的節(jié)點(diǎn)保護(hù)可擴(kuò)展性低，而且目前節(jié)點(diǎn)設(shè)備的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鏈路，因此不建議提供節(jié)點(diǎn)保護(hù)；

（6）部署TE需考慮設(shè)備兼容性，建議在TE Domain內(nèi)采用同一廠家設(shè)備。雖然各個(gè)廠家都聲稱(chēng)與主流設(shè)備可實(shí)現(xiàn)TE及FRR兼容，但根據(jù)測(cè)試結(jié)果和以往經(jīng)驗(yàn)，在某些特性上的具體實(shí)現(xiàn)上仍有細(xì)微差別，需要不斷調(diào)整各廠家設(shè)備的配置參數(shù)，達(dá)到最佳的協(xié)調(diào)狀態(tài)，這在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行初期缺乏TE維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的情況下較難實(shí)現(xiàn)，輕易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能不穩(wěn)定。此外不同廠家設(shè)備在配合實(shí)現(xiàn)FRR時(shí)的保護(hù)恢復(fù)時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，不同廠家設(shè)備位于隧道中不同位置（PLR或MP）也會(huì)對(duì)FRR性能帶來(lái)影響。

五、MPLSTE的相關(guān)問(wèn)題

正如MPLSTE是MPLS技術(shù)的一個(gè)分支一樣，F(xiàn)RR也只是TE的一個(gè)分支，作為T(mén)E的整體部署策略，還需要考慮更多的問(wèn)題：

1．在TE應(yīng)用的初期，TE隧道的建立主要基于帶寬使用情況，不根據(jù)鏈路屬性和Affinity參數(shù)建立TE Tunnel，這些參數(shù)是TE應(yīng)用的優(yōu)化和深化，暫時(shí)不采用這些特性；

2．TE的帶寬保留機(jī)制通過(guò)RSVP信令在控制平面實(shí)施，沒(méi)有轉(zhuǎn)發(fā)平面的強(qiáng)制執(zhí)行措施，需要在邊界路由器對(duì)流量進(jìn)行限制；

3．TE的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)全網(wǎng)資源使用情況的了解，在路由器中建立狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，從而在TE LSP的路徑計(jì)算中進(jìn)行最優(yōu)化選擇，這也是為什么在一個(gè)TE Domain中要求內(nèi)部所有節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)Full mesh TE LSP的根本原因。這樣可以盡可能避免在一個(gè)鏈路上既有Native IP流量又有TE 隧道流量的情況，因?yàn)樵谶@種情況下，TE及RSVP對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源使用狀況的了解是不精確的。但是由于目前在構(gòu)成TE 隧道的外層標(biāo)記上沒(méi)有對(duì)EXP置位，因此P路由器很難做到對(duì)TE 隧道的隊(duì)列控制，所以沒(méi)有在P路由器的轉(zhuǎn)發(fā)平面實(shí)行強(qiáng)制帶寬預(yù)留。目前的TE以匯聚后的流量進(jìn)行疏導(dǎo)為主，對(duì)TE隧道內(nèi)的流量通常不再進(jìn)一步細(xì)分具體業(yè)務(wù)流量；

4．關(guān)于TE的QoS技術(shù)正在發(fā)展，包括E-LSP和L-LSP兩類(lèi)，但是目前還不成熟，在網(wǎng)絡(luò)中暫不采用。

六、其他需要引起重視的問(wèn)題及后續(xù)實(shí)施建議

TE究竟在國(guó)內(nèi)應(yīng)用不多，積累的經(jīng)驗(yàn)很少，在實(shí)際應(yīng)用上，還需要密切關(guān)注其潛在的問(wèn)題與解決方案，歸納如下：

1．基于TE的FRR對(duì)IGP收斂、CSPF收斂、RSVP收斂、LDP收斂等帶來(lái)的影響，對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量因不同協(xié)議收斂而導(dǎo)致相互之間的作用及影響需要進(jìn)一步研究；

2．與TE運(yùn)行維護(hù)治理配置密切相關(guān)的后臺(tái)支撐系統(tǒng)需要同期進(jìn)行建設(shè)，才能在利用TE帶來(lái)好處的同時(shí)，盡量降低運(yùn)維復(fù)雜度和成本；

3．根據(jù)統(tǒng)計(jì)，了解流量需求，優(yōu)化調(diào)整LSP的各項(xiàng)參數(shù)，除利用FRR提供鏈路保護(hù)外，逐漸使用TE的流量疏導(dǎo)功能；

4．逐步采用網(wǎng)管軟件實(shí)現(xiàn)TE 隧道業(yè)務(wù)部署和治理，過(guò)渡到真正的離線、戰(zhàn)略、局部式TE。結(jié)合技術(shù)進(jìn)步，針對(duì)不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)配置不同的LSP，提供增強(qiáng)的差異化服務(wù)。

總之，MPLSTE與這個(gè)行業(yè)中的其他新技術(shù)一樣，都需要花費(fèi)時(shí)間和精力來(lái)學(xué)習(xí)和實(shí)踐，本文的目的是介紹MPLSTE的運(yùn)行原理及其能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，是否在網(wǎng)絡(luò)中使用MPLSTE，以及如何使用，使用哪些功能，每個(gè)運(yùn)營(yíng)商根據(jù)自身的實(shí)際情況會(huì)有不同的選擇。

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