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ME60 V800R010C10SPC500 特性描述 - 广域网接入 01

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BGP 6PE

BGP 6PE

产生原因

随着IPv6技术的广泛应用,网络中出现了越来越多的IPv6孤岛。对于网络中的运营商来说,无须另外新建IPv6骨干网络,在现有IPv4网络基础上为用户提供IPv6服务就具有重要应用价值,6PE(IPv6 Provider Edge)正是基于这个理念来设计的。6PE是一种在目前的IPv4网络中利用MPLS隧道技术为不同地区的被分割的IPv6网络提供连通服务的解决方案,它是在ISP(Internet Service Provider)的PE上实现IPv4/IPv6双协议栈,利用MP-BGP(Multi-protocol Extensions for Border Gateway Protocol)为其分配的标签标识IPv6路由,从而通过PE之间的IPv4隧道实现IPv6孤岛之间的互通。

相关概念

现实网络中,同一运营商的不同城域网之间,或相互协作的运营商的骨干网之间都存在着跨越不同自治域的情况。按照IPv6孤岛所连接的自治域是否相同来划分,6PE可以分为单自治域6PE和跨域6PE。其中对于IPv6孤岛连接到不同自治域的情况,标准协议提出了三种跨域6PE的实现方式,分别是:OptionB方式的跨域6PE(ASBR兼作PE)、OptionB方式的跨域6PE和OptionC方式的跨域6PE。
  • 单自治域6PE:IPv6孤岛连接到同一个自治域,处于同一个自治域内的PE之间通过MP-IBGP关系传递IPv6路由。

  • OptionB方式的跨域6PE(ASBR兼作PE):处于不同自治域的ASBR之间通过MP-EBGP关系传递IPv6路由。

  • OptionB方式的跨域6PE:处于不同自治域的ASBR之间通过MP-EBGP关系传递IPv6标签路由。

  • OptionC方式的跨域6PE:处于不同自治域的PE之间通过Multi-hop MP-EBGP关系传递IPv6标签路由。

单自治域6PE

图9-18是单自治域6PE组网示意图。6PE要求运行在ISP网络边缘,与用户IPv6网络连接的PE上采用IPv4/IPv6双协议栈,PE和CE之间利用IPv6协议中的EBGP或者IGP交换IPv6路由。PE和P、其他PE之间利用IPv4路由协议交换路由。PE之间需要创建隧道来透明传输IPv6报文,隧道类型主要有MPLS LSP(Label Switched Path)和MPLS Local Ifnet,缺省情况下,系统优先选择LSP隧道,如果没有LSP隧道,系统会选择MPLS Local Ifnet隧道。

图9-18 单自治域6PE组网图

单自治域6PE的路由传递和数据转发过程如图9-19所示,该图表示的是CE2发送路由给CE1,CE1发送报文给CE2的过程。其中,I-L表示内层标签,O-L表示外层隧道标签。外层隧道标签由MPLS分配,用来指示如何到达BGP下一跳,内层标签表示报文的出接口或者报文属于哪个CE。

单自治域6PE的具体路由传递过程如下:
  1. CE2将域内IPv6路由通过EBGP对等体关系传递给PE2;
  2. PE2收到CE2发来的IPv6路由后,修改路由的下一跳为自身,并且为IPv6路由分配内层标签,然后将IPv6标签路由通过IBGP对等体关系向PE1发送;
  3. PE1收到PE2发来的IPv6标签路由后,为IPv6标签路由迭代隧道,并且将路由信息下发到转发表。然后,PE1修改路由的下一跳为自身,并且去除IPv6路由的标签,然后通过EBGP对等体关系向CE1发送普通IPv6路由。
这样,IPv6路由就由CE2传递到了CE1。
单自治域6PE的具体报文转发过程如下:
  1. CE1将普通IPv6报文通过公网IPv6链路发送给PE1;
  2. PE1收到CE1发来的IPv6报文后,根据报文的目的地址查找转发表,然后为报文封装内层标签和外层隧道标签。封装了两层标签的IPv6报文通过公网隧道被转发给PE2;
  3. PE2收到封装了两层标签的IPv6报文后,弹出两层标签,再根据IPv6报文的目的地址将报文通过IPv6链路转发给CE2。
这样,IPv6报文就由CE1传递到了CE2。

从路由传递和报文转发过程可以看出,对于CE设备来说,并不会感知公网是IPv4公网或者是IPv6公网。

图9-19 单自治域6PE的路由传递和数据转发示意图

跨域6PE

  • OptionB方式的跨域6PE(ASBR兼作PE)

    图9-20是OptionB方式的跨域6PE(ASBR兼作PE)组网示意图。OptionB方式的跨域6PE(ASBR兼作PE)与单自治域6PE的情况类似,唯一不同之处在于PE(也即图9-20中的ASBR)之间建立的是EBGP邻居关系。OptionB方式的跨域6PE(ASBR兼作PE)的路由传递和数据转发与单自治域6PE的情况也类似,具体可以参考图9-19,在此不再赘述。

    图9-20 OptionB方式的跨域6PE(ASBR兼作PE)组网图
  • OptionB方式的跨域6PE

    图9-21是OptionB方式的跨域6PE组网示意图。PE和ASBR、ASBR与对端ASBR之间都利用IPv4路由协议交换带标签的路由。PE与域内ASBR、ASBR与对端ASBR之间都需要创建隧道来透明传输IPv6报文。ASBR与对端ASBR之间的隧道类型主要有MPLS LSP、MPLS Local Ifnet、GRE和MPLS TE等,缺省情况下,系统优先选择LSP隧道,如果没有LSP隧道,系统会选择MPLS Local Ifnet隧道,如果用户使用MPLS TE或者GRE隧道,则需要在ASBR上配置隧道策略。

    图9-21 OptionB方式的跨域6PE组网图

    OptionB方式跨域6PE的路由传递和数据转发过程如图9-22所示,该图表示的是CE2发送路由给CE1,CE1发送报文给CE2的过程。其中,I-L表示内层标签,O-L表示外层隧道标签。

    图9-22 OptionB方式的跨域6PE的路由传递和数据转发示意图
    OptionB方式跨域6PE的具体路由传递过程如下:
    1. CE2将域内IPv6路由通过EBGP对等体关系传递给PE2;
    2. PE2收到CE2发来的IPv6路由后,修改路由的下一跳为自身,并且为IPv6路由分配内层标签,然后将IPv6标签路由通过IBGP对等体关系向ASBR2发送;
    3. ASBR2收到PE2发来的IPv6标签路由后,为IPv6标签路由迭代隧道,并且将路由下发到转发表。然后,ASBR2修改路由的下一跳为自身,并且重新为IPv6路由分配内层标签,然后通过EBGP对等体关系向ASBR1发送;
    4. ASBR1收到ASBR2发来的IPv6标签路由后,为IPv6标签路由迭代隧道,并且将路由下发到转发表。然后,ASBR1修改路由的下一跳为自身,并且重新为IPv6路由分配内层标签,然后通过IBGP对等体关系向PE1发送;
    5. PE1收到ASBR1发来的IPv6标签路由后,为IPv6标签路由迭代隧道,并且将路由下发到转发表。然后,PE1修改路由的下一跳为自身,并且去除IPv6路由的标签,然后通过EBGP对等体关系向CE1发送普通IPv6路由。
    这样,IPv6路由就由CE2传递到了CE1。
    单自治域6PE的具体报文转发过程如下:
    1. CE1将普通IPv6报文通过公网IPv6链路发送给PE1;
    2. PE1收到CE1发来的IPv6报文后,根据报文的目的地址查找转发表,然后为报文封装内层标签和外层隧道标签。封装了两层标签的IPv6报文通过域内公网LSP隧道被转发给ASBR1;
    3. ASBR1收到PE1发来的IPv6报文后,弹出两层标签,根据报文的目的地址查找转发表,然后为报文封装内层标签和外层隧道标签。封装了两层标签的IPv6报文通过域间公网隧道被转发给ASBR2;
    4. ASBR2收到ASBR1发来的IPv6报文后,弹出两层标签,根据报文的目的地址查找转发表,然后为报文封装内层标签和外层隧道标签。封装了两层标签的IPv6报文通过域内公网LSP隧道被转发给PE2;
    5. PE2收到封装了两层标签的IPv6报文后,弹出两层标签,再根据IPv6报文的目的地址将报文通过IPv6链路转发给CE2。
    这样,IPv6报文就由CE1传递到了CE2。
  • OptionC方式的跨域6PE

    图9-23是OptionC方式的跨域6PE组网示意图。与OptionB方式的跨域6PE不同的是,OptionC方式的跨域6PE是在PE之间建立了多跳的多协议扩展EBGP对等体关系(Multi-hop MP-EBGP),PE与对端PE之间直接利用IPv4路由协议交换带标签的路由。PE与对端PE之间建立了端到端的BGP LSP来透明传输IPv6报文。
    说明:

    实际OptionC方式的跨域网络由于PE与对端PE之间端到端LSP建立方式的不同,而分为方案一和方案二。但是OptionC方式的跨域6PE只是利用PE之间Multi-hop MP-EBGP邻居关系来传递IPv6标签路由,并且利用PE之间端到端的BGP LSP来传递IPv6报文,和PE之间端到端LSP如何建立无关,所以对于PE与对端PE之间端到端LSP如何建立不做详细描述。

    图9-23 OptionC方式的跨域6PE组网图
    OptionC方式跨域6PE的路由传递和数据转发过程如图9-24所示,该图表示的是CE2发送路由给CE1,CE1发送报文给CE2的过程。其中,I-L表示内层标签,B-L表示BGP LSP的标签,O-L表示外层隧道标签。
    说明:
    图9-24中,为了使描述更清晰,做如下两个假定:
    • 两个ASBR之间是MPLS Local Ifnet隧道。
    • MPLS不使用倒数第二跳弹出特性PHP(Penultimate Hop Popping)。
    图9-24 OptionC方式的跨域6PE的路由传递和数据转发示意图
    OptionC方式跨域6PE的具体路由传递过程如下:
    1. CE2将域内IPv6路由通过EBGP对等体关系传递给PE2;
    2. PE2收到CE2发来的IPv6路由后,修改路由的下一跳为自身,并且为IPv6路由分配内层标签,然后将IPv6标签路由通过MP-EBGP对等体关系向PE1发送;
    3. PE1收到PE2发来的IPv6标签路由后,为IPv6标签路由迭代隧道,并且将路由信息下发到转发表。然后,PE1修改路由的下一跳为自身,并且去除IPv6路由的标签,然后通过EBGP对等体关系向CE1发送普通IPv6路由。
    这样,IPv6路由就由CE2传递到了CE1。在路由传递过程中,ASBR透传携带IPv6标签路由的报文,不会对IPv6标签路由做任何修改。
    OptionC方式跨域6PE的具体报文转发过程如下:
    1. CE1将普通IPv6报文通过公网IPv6链路发送给PE1;
    2. PE1收到CE1发来的IPv6报文后,根据报文的目的地址查找转发表,然后修改报文的下一跳,并且为报文封装内层标签、BGP LSP的标签和外层隧道标签。封装了三层标签的IPv6报文通过域内公网隧道被转发给P1;
    3. P1收到PE1发来的IPv6报文后,弹出外层标签,再为IPv6报文封装新的外层标签,封装了三层标签的IPv6报文通过域内公网隧道被转发给ASBR1;
    4. ASBR1收到P1发来的IPv6报文后,弹出外层标签和BGP LSP的标签,再为IPv6报文封装新的BGP LSP的标签。封装了两层标签的IPv6报文通过域间公网隧道被转发给ASBR2;
    5. ASBR2收到ASBR1发来的IPv6报文后,弹出BGP LSP的标签,再为IPv6报文封装新的外层标签。封装了两层标签的IPv6报文通过域内公网隧道被转发给P2;
    6. P2收到ASBR2发来的IPv6报文后,弹出外层标签,再为IPv6报文封装新的外层标签。封装了两层标签的IPv6报文通过域内公网隧道被转发给PE2;
    7. PE2收到封装了两层标签的IPv6报文后,弹出两层标签,再根据IPv6报文的目的地址将报文通过IPv6链路转发给CE2。
    这样,IPv6报文就由CE1传递到了CE2。

适用场景

几种6PE都有各自的优势和适用场景,单自治域6PE主要适用于不同的IPv6孤岛接入同一个自治域的场景。跨域6PE则适用于不同的IPv6孤岛接入不同的自治域的场景。跨域6PE的适用场景如表9-2所示。

表9-2 跨域6PE的适用场景

类型

特点

适用场景

OptionB方式的跨域6PE(ASBR兼作PE)

优点:配置简单,无须为跨域进行单独配置,和单自治域的6PE配置没有太大区别。

缺点:扩展性较差。ASBR需要管理所有的IPv6标签路由信息,从而提高了对ASBR性能的要求。

规模较小的网络,并且不同的IPv6孤岛接入了不同自治域的ASBR。

更适合在跨越少量自治域时使用。

OptionB方式的跨域6PE

优点:MPLS隧道分段建立,管理代价小。

缺点:IPv6标签路由信息是通过AS之间的ASBR来保存和扩散的,当IPv6标签路由较多时,ASBR负担重,容易成为故障点。

公网是OptionB方式的跨域网络,不同自治域接入IPv6孤岛的PE之间已经建立了多段的隧道。

OptionC方式的跨域6PE

优点:IPv6标签路由在入口PE和出口PE之间直接交换,不需要中间设备的保存和转发。

IPv6标签路由信息只出现在PE上,ASBR不再成为路由容量的瓶颈。

缺点:维护一条端到端的PE连接管理代价较大。

公网是OptionC方式的跨域网络,不同自治域接入IPv6孤岛的PE之间已经建立端到端的隧道。

在跨越多个自治域时推荐使用本方案。

受益

配置6PE具有以下价值:

  • 便于维护:所有配置在PE上完成,用户的IPv6网络感知不到IPv4网络的存在。利用现有的IPv4网络承载IPv6业务,降低了维护难度。

  • 建网成本低:运营商能够很好的利用现有的MPLS网络资源,无须对网络进行升级改造就可以为用户提供IPv6服务。6PE设备还可以同时为用户提供IPv6 VPN和IPv4 VPN等多种业务。

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更新时间:2019-01-04

文档编号:EDOC1100059511

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