MPLS TE快速重路由技术白皮书

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MPLS TE快速重路由

技术白皮书

华为技术有限公司 Huawei Technologies Co., Ltd.

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非经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本书内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。

关键词：FRR、MPLS TE、快速重路由、RSVP TE、LSP。

摘要：本文介绍了MPLS TE快速重路由技术，详细介绍了华为技术有限公司Bypass方式的

MPLS TE快速重路由。

MPLS TE快速重路由技术白皮书

第1章 MPLS TE快速重路由 ................................................................................................... 1-1

1.1 前言 .................................................................................................................................... 1-1 1.2 概述 .................................................................................................................................... 1-1

1.2.1 MPLS TE及其四个构件 .......................................................................................... 1-1 1.2.2 MPLS TE快速重路由 .............................................................................................. 1-3 1.3 Bypass快速重路由 ............................................................................................................ 1-5

1.3.2 主LSP的建立 ......................................................................................................... 1-5 1.3.3 Bypass LSP的建立 ................................................................................................. 1-6 1.3.4 绑定计算 .................................................................................................................. 1-7 1.3.5 失效检测 .................................................................................................................. 1-8 1.3.6 切换过程 .................................................................................................................. 1-8 1.3.7 切换后LSP的维护 .................................................................................................. 1-9 1.3.8 重优化 .................................................................................................................... 1-10 1.3.9 转发 ....................................................................................................................... 1-10 1.4 快速重路由的应用布署 ..................................................................................................... 1-11

附录A 参考资料 ........................................................................................................................ 1-1 附录B 缩略语 ........................................................................................................................... 1-1

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MPLS TE快速重路由

第1章 MPLS TE快速重路由

1.1 前言

本文描述了MPLS TE快速重路由FRR（Fast Reroute）的基本概念和工作原理，重点描述华为技术有限公司的实现。我们假设您对MPLS TE知识有一定的了解，这些知识将有助于更好的理解本文。

MPLS TE快速重路由是实现网络局部保护的技术之一。在应用了MPLS TE的网络中，当某处出现链路或节点失效时，配置有快速重路由保护的LSP可以自动将数据切换到保护链路上去。

迅速响应、及时切换是MPLS快速重路由的特点，它可以保证业务数据的平滑过渡，不会导致业务中断。同时，LSP的头节点会尝试寻找新的路径来重新建立LSP，并将数据切换到新路径上。在新的LSP建立成功之前，业务数据会一直通过保护路径转发。

1.2 概述

1.2.1 MPLS TE及其四个构件

1. MPLS TE

随着网络发展，Internet网上的流量成几何级数爆炸性增涨，网络拥塞时常发生。为了适应这种发展，满足客户的需求，服务提供商在不同的阶段采取了不同的措施，包括扩容、调整metric、流量工程技术。

传统的路由器选择最短的路径作为路由，不考虑带宽等因素。这样，即使某条路径发生拥塞，也不会将流量切换到其他的路径上。在网络流量比较小的情况下，这种问题不是很严重，但是随着Internet走出实验室，走出少数研究人员的范围，应用越来越广泛，传统的最短路径优先的路由的问题暴露无遗。 MPLS TE是一种将流量工程技术与MPLS这种叠加模型相结合的技术。通过MPLS TE，可以建立指定路径的LSP隧道，进行资源预留，并且可以进行定时优化，在资源紧张的情况下，可以根据优先级和抢占参数的情况，抢占低优先级的LSP隧道的带宽资源等等。同时，还可以通过备份路径和快速重路由技术，在链路或节点失败的情况下，提供保护。

2. MPLS TE的四个构件

MPLS TE的实现需要四个部分：

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网络信息的搜集，现在通过OSPF TE来实现；路径的计算，现在通过CSPF来实现；

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MPLS TE快速重路由

建立LSP的信令，现在采用RSVP TE协议； MPLS转发。

IGP路由选择LSP建立LSP路径选择LSP建立链路状态数据库流量工程数据库信令协议模块信息扩散IS-IS/OSPF路由报文进入报文转发模块信息扩散报文离开

图1-1 MPLS TE四个组件

报文转发组件

MPLS TE报文转发组件是基于标签的，通过标签沿着某条预先建立好的LSP进行报文转发。由于LSP隧道的路径可以指定，因而可以避免IGP的弊端。

信息发布组件

除了网络的拓扑信息外，流量工程还需要知道网络的负载信息。为此，引入信息发布组件，通过对现有的IGP进行扩展，比如在IS-IS协议中引入新的TLV，或者在OSPF中引入新的LSA，来发布链路状态信息，包括最大链路带宽、最大可预留带宽、当前预留带宽、链路颜色等。

通过IGP扩展，在每个路由器上，维护网络的链路属性和拓扑属性，形成流量工程数据库TED。利用TED，可以计算出满足各种约束的路径。

路径选择组件

MPLS TE技术通过显式路由来指定数据转发的路径，即在每个入口路由器上指定LSP隧道经过的路径，这种显式路由可以是严格的，也可以是松散的。可以指定必须经过某个路由器，或者不经过某个路由器，可以逐跳指定，也可以指定部分跳。此外，还可以指定带宽等约束条件。

路径选择组件通过CSPF算法，利用TED中的数据来计算满足指定约束的路径。CSPF算法是最短路径优先算法的变种，它首先在当前拓扑结构中删除不满足条件的节点和链路，然后再通过SPF算法来计算。

信令组件

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信令组件用来预留资源，建立LSP。LSP隧道的建立可以通过CR-LDP，或RSVP-TE协议完成。这两种信令都可以支持LSP的建立、显式路由、资源信息携带等功能。

以RSVP-TE为例：为了能够建立LSP隧道，对RSVP协议进行扩展，在RSVP PATH消息中引入Label Request对象，支持发起标签请求；在RSVP RESV消息中引入Label对象支持标签分配。这样就可以建立LSP隧道了。为了支持显式路由，在RSVP RESV消息中引入Explicit Route对象。更详细的信息请参见RFC3209。

1.2.2 MPLS TE快速重路由

1. Facility Backup方式快速重路由

MPLS TE快速重路由是MPLS TE中一套用于链路保护和节点保护的机制。当LSP链路或者节点失败时，在发现失败的节点进行保护，这样可以允许流量继续从保护链路或者节点的隧道中通过以使得数据传输不至于发生中断。同时头节点就可以在数据传输不受影响的同时继续发起主路径的重建。 MPLS TE快速重路由的基本原理是用一条预先建立的LSP来保护一条或多条LSP。预先建立的LSP称为快速重路由LSP，被保护的LSP称为主LSP。MPLS TE快速重路由的最终目的就是利用Bypass隧道绕过失败的链路或者节点，从而达到保护主路径的功能。

快速重路由LSP和主LSP的建立过程需要MPLS TE系统的各个构件参与。 MPLS TE快速重路由是基于RSVP TE的实现，遵循草案draft-ietf-mpls-rsvp-lsp-fastreroute-02。实现快速重路由有两种方式：

One-to-one Backup：分别为每一条被保护LSP提供保护，为每一条被保护LSP创建一条保护路径，该保护路径称为Detour LSP。

Facility Backup：用一条保护路径保护多条LSP，该保护路径称为Bypass LSP。

华为公司提供Facility Backup方式快速重路由。

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RTCRTDRTBRTAMPLS TE快速重路由

RTERTF

图1-2 快速重路由

Facility Backup方式又称为Bypass方式。如图1-2，蓝色为主LSP，红色为Bypass LSP，当链路RTB-RTC失效或节点RTC失效时，主LSP上的数据会切换到Bypass LSP上。从RTB出去的报文头使用RTF为RTB分配的标签，同时RTC的出标签也被压入标签栈中。

在RTB-RTF-RTD这条路径上，LSP使用两层标签。RTD收到的报文，弹出RTD为RTF分配的标签以后，继续用RTD为RTC分配的标签进行转发。

2. 几个概念

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主LSP：相对于Detour LSP或Bypass LSP而言，是被保护的LSP。 PLR：Point of Local Repair，Detour LSP或Bypass LSP的头节点，它必须在主LSP的路径上，且不能是尾节点。

MP：Merge Point。Detour LSP或Bypass LSP的尾节点，必须在主LSP的路径上，且不能是头节点。

链路保护：PLR和MP之间有直接链路连接，主LSP经过这条链路。当这条链路失效的时候，可以切换到Detour LSP或Bypass LSP上。

节点保护：PLR和MP之间通过一个路由器连接，主LSP经过这个路由器。当这个路由器失效时，可以切换到Detour LSP或Bypass LSP上。

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1.3 Bypass快速重路由

RT7eth 2eth 10030eth 2RT1tunnel1eth 12000eth 3tunnel 12eth 2RT2eth 12100eth 3eth 2RT3eth 12200eth 3RT4eth 1eth 2eth 1RT5eth 2μ??÷￡o120022002200eth 2eth 1RT6FRR LSPoí±ê????￡¨?úμ?±￡?¤￡?eth 32000÷?LSPoí±ê??12002200

图1-3 Bypass快速重路由

本章描述的Bypass方式快速重路由按照

draft-ietf-mpls-rsvp-lsp-fastreroute-02（以下称协议草案）实现。通过扩展SESSION_ATTRIBUTE和RECORD_ROUTE对象来实现Bypass方式快速重路由。

本章举例都按照图1-3的节点保护来说明。

1.3.2 主LSP的建立

主LSP的建立过程与普通LSP相同，RSVP从头节点（图1-3中的RT1）逐跳向下游发送PATH消息（经过RT1-RT2-RT3-RT4-RT5），从尾节点（图1-3中的RT5）逐跳向上游发送RESV消息。在处理RESV消息时分配标签，预留资源，建立LSP。

在协议草案中，为FRR扩展了SESSION_ATTRIBUT和RECORD_ROUTE对象中的几个标志位，被保护LSP的建立与普通LSP的建立的区别也在于这几个标志位的处理。

PATH消息的SESSION_ATTRIBUT对象中，增加的标志位指明了该LSP是否需要局部保护、是否记录标签、是否SE风格、是否有要保护带宽。

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RESV消息的RECORD_ROUTE对象中，增加的标志位指明了该LSP是否已经被保护、是否已经切换、是否被保护了带宽、是否是被节点保护。主LSP的建立是通过在头节点（RT1）手工配置隧道来触发的。在建立主LSP前，如果通过命令指定该LSP具有快速重路由属性，RSVP就会在PATH消息的SESSION_ATTRIBUTE对象中增加局部保护标记、记录标签标记、SE风格标记的标记。如果还为该LSP指定了带宽，就还会有带宽保护的标记。下游节点在收到PATH消息以后，通过局部保护标记，就能分辨出该LSP是一条需要快速重路由保护的LSP。

对需要快速重路由保护的LSP（根据先前的PATH消息中的标记判断），各个节点向上游发送RESV消息时，会在RRO中记录RESV消息的出接口、LSR ID和标签。这些信息被逐跳累计传递到各个上游节点。

各节点第一次收到RESV消息时，根据RRO中记录的这些信息，为该LSP选择合适的Bypass LSP。为主LSP选择合适的Bypass LSP的过程称为绑定，绑定的具体算法在后面有详细描述。

在为主LSP进行了快速重路由绑定计算之后，向上游发送RESV消息的RECORD_ROUTE对象中会指明该LSP是否已经被保护。如果有保护，会记录下这个被保护的出接口地址（RT2的eth1）和RESV消息的出接口（RT2的eth3）。如果没有保护，RRO中相应的标志会被清除，并且只记录RESV消息的出接口（RT2的eth3）。在Egress上不进行绑定计算，它向上游发送的RRO中的各标志清零。

有快速重路由保护的主LSP建立过程与普通LSP基本一致，只是增加了前面描述过的绑定计算，以及在PATH和RESV消息中增加了几个相关标记和子对象。

1.3.3 Bypass LSP的建立

当一个没有快速重路由属性的隧道被指定保护一个物理接口以后，它所对应的LSP就成为Bypass LSP。

Bypass LSP（RT2上的tunnel12）的建立是通过在PLR（RT2）手工配置触发的。它的配置与普通LSP基本没有分别，只是不能配置快速重路由属性。也就是说，Bypass LSP不能同时是主LSP，LSP不能被嵌套保护。 Bypass LSP可以被指定保护多个物理接口，但不能保护它自己的出接口。快速重路由只能进行链路保护或节点保护。在配置建立一条Bypass LSP时就应该规划好它所保护的链路或节点，并且要仔细确保该Bypass LSP不会经过它所保护的链路或节点。否则，即使Bypass LSP建立成功，主LSP与它绑定计算成功，也不能真正起到保护作用。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c2xa.html

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