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ME60 V800R010C10SPC500 特性描述 - 广域网接入 01

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IS-IS Auto FRR

IS-IS Auto FRR

产生原因

随着网络的不断发展,VoIP和在线视频等业务对实时性的要求越来越高,而IS-IS故障恢复需要经历“故障感知、LSP更新、LSP泛洪、路由计算和下发FIB”这几个过程才能让流量切换到新的链路上,因此故障恢复的时间远远超过了用户感知流量中断的时间,不能满足此类网络业务的实时性要求。

IS-IS Auto FRR(Fast reroute)是动态IP FRR,由IGP利用全网链路状态数据库,预先计算出备份路径,保存在转发表中,以备在故障时提供流量保护。IP FRR技术可以从保护技术上解决路由收敛的性能问题,可将收敛时间降低,使其在当前网络可靠性中越来越受到运营商的青睐。

目前主要的FRR技术包括:LFA(Loop-Free Alternates), U-turn, Not-Via, Remote-LFA和MRT,IS-IS仅支持LFA和Remote LFA

相关概念

LFA

LFA(Loop-Free Alternates)算法以可提供备份链路的邻居为根节点,利用SPF(Shortest Path First)算法计算出到目的节点的最短距离。然后,按照以下不等式计算出一组开销最小且无环的备份链路。

LFA不等式:Distance_opt(N, D) < Distance_opt(N, S) + Distance_opt(S, D)。其中,Distance_opt(X, Y)是指节点X到Y之间的最短路径,N是备份链路的节点,D是流量转发的目的节点,S是转发流量的源节点。

Remote LFA

LFA FRR对于某些大型组网,特别是环形组网,无法计算出备份路径,不能满足可靠性要求。在这种情况下,实现了Remote LFA FRR。Remote LFA算法根据保护路径计算PQ结点,并在源节点与PQ节点之间建立tunnel隧道形成备份下一跳保护。当保护链路发生故障时,流量自动切换到隧道备份路径,继续转发,从而提高网络可靠性。

P空间

以保护链路源端为根节点建立SPF树,所有从根节点不经过保护链路可达的节点集合称为P空间。

扩展P空间

以保护链路源端的所有邻居为根节点分别建立SPF树,所有从根节点不经过保护链路可达的节点集合称为扩展P空间。

Q空间

以保护链路末端为根节点建立反向SPF树,所有从根节点不经过保护链路可达的节点集合称为Q空间。

PQ节点

PQ节点是指既在扩展P空间又在Q空间的节点。在Remote LFA中,PQ节点会作为保护隧道的目的端。

IS-IS LFA Auto FRR

IS-IS LFA Auto FRR流量保护分为链路保护和节点链路双保护。
  • 链路保护:当需要保护的对象是经过特定链路的流量时,流量保护类型为链路保护。

    图8-21所示,流量从DeviceS到DeviceD进行转发,网络开销值满足链路保护公式,即:Distance(N, D) < Distance(N, S) + Distance(S, D),这样可保证当主链路故障后,DeviceS将流量切换到备份链路DeviceS到DeviceN后可以继续向下游转发,确保流量中断时间降低。

    图8-21 IS-IS LFA auto FRR链路保护

  • 节点链路双保护(如图8-22所示):当需要保护的对象是经过特定设备或链路的流量时,流量保护类型为节点链路双保护。节点保护优先级高于链路保护。

    节点链路双保护需同时满足如下两个条件:
    1. 链路开销必须满足Distance_opt(N, D) < Distance_opt(N, S) + Distance_opt(S, D);

    2. 设备的接口开销必须满足Distance_opt(N, D) < Distance_opt(N, E) + Distance_opt(E, D)。

      其中,S是转发流量的源节点,E是发生故障的节点,N是备份链路的节点,D是流量转发的目的节点。

    图8-22 IS-IS LFA auto FRR节点链路双保护

IS-IS Remote LFA auto FRR

Remote LFA也分为链路保护和节点链路双保护两种类型,其原理及公式与LFA相同,此处不再赘述。下面以链路保护为例介绍Remote LFA的实现过程。

图8-23所示,假设流量路径为PE1→P1→P2→PE2,为避免P1、P2之间的链路故障导致流量丢失,Remote LFA会计算出PQ节点,并在P1和PQ节点(P4)之间建立LDP隧道。当P1检测到P1、P2之间的链路故障时,将报文封装为MPLS报文转发给P4,P4收到该报文后,去掉MPLS标签,重新查找IP路由表,将报文转发给下一跳,并最终到达目的地PE2,实现了快速保护,避免流量丢失。

图8-23 Remote LFA典型组网图
图8-23为例,PQ节点的计算流程为:
  1. 分别计算以所有P1的邻居(不包括通过保护链路的邻居)为根的SPF树,每棵SPF树中从根节点不经过P1→P2链路可达的节点为P空间,所有邻居的P空间集合得到扩展P空间{PE1,P1,P3,P4};

  2. 计算以P2为根节点的反向SPF树,得到Q空间{PE2,P4};

  3. 既在扩展P空间又在Q空间的节点,即PQ节点(P4)。

说明:

IPv6 IS-IS Remote LFA auto FRR用来保护IPv6流量,而且使用IPv4的LDP隧道,除此之外其原理与IPv4的相同。

多源路由场景中的IS-IS FRR

IS-IS LFA FRR是通过提供备份链路的邻居为根节点,利用SPF算法计算到达目的节点的最短距离,计算的结果是基于节点的备份下一跳,适合于单源路由场景。随着网络的多元化,某些网络中存在多源路由场景,即多个节点发布相同的路由,在这种多源路由场景中,由于无法满足单源LFA的条件,因此无法计算出备份下一跳。为了解决上述问题,产生了多源路由场景中的IS-IS FRR,它可以使用其中一个路由源来保护主的路由源,从而增强网络的可靠性。

图8-24 多源路由场景下的IS-IS FRR组网图

图8-24(a)所示,Device A->Device B的链路开销值为5,Device A->Device C的链路开销值为10,Device B和Device C同时发布路由源10.1.1.0/24。在Device A上使能IS-IS FRR,Device A由于不满足单源LFA条件,因此无法计算出路由10.1.1.0/24的备份下一跳。为了解决上述问题,可以使用多源路由场景中的IS-IS FRR功能。具体实现如下:

图8-24(b)所示,在Device B和Device C之间构造一个虚拟节点Virtual Node,Virtual Node与Device B和Device C分别形成链路,Device B和Device C指向Virtual Node的链路开销值均为0,Virtual Node指向Device B和Device C的链路开销值都是最大值Max-cost,Virtual Node上发布一条前缀10.1.1.0/24,将多源路由转换为单源路由,然后按LFA算法计算虚拟节点的备份下一跳,多源路由10.1.1.0/24从其创建的虚拟节点继承备份下一跳。在该图中,Device A计算出到Virtual Node的主链路是Device A->Device B,备份链路为Device A->Device C。

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更新时间:2019-01-04

文档编号:EDOC1100059511

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