ПРИМЕНЕНИЕ ПРОТОКОЛА BFD И PATH PROTECTION В MPLS TE

В продолжение статьи: “Применение VPLS Martini в MPLS TE” [1], будут рассмотрены способы обеспечения надежности и быстрой сходимости на сети, например, при выходе из строя промежуточного оборудования или обрыва линий.

Использование MPLS TE хорошо зарекомендовало себя на сети. Протокол MPLS является удобным для формирования VPN, который повышает безопасность и масштабируемость сети. Технология Traffic Engineering совмещает использование протоколов уровней L2 и L3[2], что позволяет применять такие протоколы, как BFD (Bidirectional Forwarding Detection), RRPP (Rapid Ring Protection Protocol - похож на протокол STP). Также MPLS TE поддерживает две опции для повышения стабильности и уменьшения времени сходимости - это Path Protection и Local Protection. Указанные протоколы обеспечивают высокую оперативность в выявлении проблем на сети и в быстром перестроении маршрутов. В данной статье будут рассмотрен протокол BFD и опция Path Protection.

Первое что рассмотрим – Path Protection (Защита пути). Основным преимуществом является контроль над каналом, который был построен по основному маршруту (Primary LSP), в случае обрыва или выхода из строя маршрутизатора осуществляется перенаправление трафика на заранее созданный резервный маршрут (Secondary LSP). Резервный маршрут также можно разделить на два состояния[3]:

1. Standby - всегда наготове: путь заранее вычислен и LSP сигнализирован.
2. Non-standby - путь заранее вычислен, но LSP не сигнализирован.

Сигналом того, что Primary LSP путь больше не функционирует, будет поступление уведомления от RSVP-TE или BFD (протокол BFD рассмотрен ниже).

Коротко о RSVP TE - (Resource ReSerVation Protocol в Traffic Engineering): он позволяет строить основной и резервный LSP маршрут, резервировать ресурсы на всех узлах, обнаруживать аварии на сети, строить заранее обходные пути, делать быстрое перенаправление трафика (Best Effort) [4].

Рассмотрим сеть, изображенную на рисунке 1, где используется: R1, R4 (Provider Edge), R2,R3,R5…R8, (Provider), CE1 – CE2, (Customer Edge).

Рисунок 1. Схема сети

Для настройки Path Protection необходимо произвести базовые конфигурации по примеру предыдущей статьи, в которой был настроен Martini VPLS.

Для создания явного маршрута используется команда explicit-path path-name, next hop ip-address [ include [ strict | loose ] | exclude ] – указывает путь следующего прыжка, используется IP адрес интерфейса. Количество созданных направлений не ограниченно. Для удобства рекомендуется выбирать аналогичный обратный маршрут, при создании явного маршрута. [5]

При настройке туннеля необходимо добавить командой созданный ранее маршрут: mpls te path explicit-path path-name, тем самым указывается путь основного канала, для организации резервного пути создается дополнительный маршрут и применяется командой: mpls te path explicit-path path-name secondary, при этом необходимо прописать mpls te backup { hot-standby [ wtr interval ] | ordinary } – что заранее сконфигурирует режим резерва CR-LSP. На рисунке 2 изображен пример вывода команды display explicit-path lsp-attribute, он показывает, что создан основной и резервный путь и какие используются интерфейсы. [5]

Рисунок 2. Вывод команды explicit-path lsp-attribute

Если произойдет сбой, как на основном, так и на резервном CR-LSP маршруте, то необходимо задать дополнительные настройки туннеля для построения резервного динамического пути командой: mpls te backup ordinary best-effort. В результате получаем основной канал и два резервных маршрута: статический и динамический, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Распределение основного и резервных маршрутов

Для проверки конфигурации используем команду display mpls te hot-standby state {all [verbose] | interface tunnel interface-number}[5], что позволяет посмотреть: в каком состоянии находится туннель Primary LSP, Hot-standby LSP или Best-Effort LSP.

Следующее что мы рассмотрим, это протокол BFD (Bidirectional Forwarding Detection) – сетевой протокол, используемый для быстрого обнаружения неисправностей.

Принцип работы: два устройства согласовывают и устанавливают BFD сессию, отправляя друг другу hello-сообщения. Если hello-сообщения перестают поступать от соседа, BFD-сессия разрывается и система оповещается о неполадках, например, оповещает протокол маршрутизации, и после этого протокол маршрутизации может предпринять необходимое действие. BFD может определить неисправность линка менее чем за 1 секунду. Также преимуществом BFD является возможность обнаружить неисправность для статических маршрутов[6]. Поддерживаемые протоколы OSPF, IS-IS, RIP, BGP, RSVP, PIM.

Рассмотрим применение данного протокола. В уже имеющуюся сеть добавим коммутатор, как показано на рисунке 3. На LSW1 настроем интерфейсы в сторону GE 0/0/1 и GE 0/0/2 в режиме trank, пропуская все метки vlan. Первоначальные конфигурации (настроенные выше) остаются неизменны.

Допустим такой случай: произошел обрыв между LSW1 и R2, как показано на рисунке 4. Маршрутизатор R1 не фиксирует пропадания связи с коммутатором LSW1 и продолжает слать пакеты в сторону LSW1, коммутатор добросовестно принимает пакеты и, не зная куда их отправлять, отбрасывает.

Рисунок 4. Обрыв кабеля между LSW1 и R2

Во избежание данной проблемы применяется протокол BFD. BFD является двусторонним протоколом, т.е. требует настройки обоих маршрутизаторов (оба генерируют BFD пакеты и отвечают друг другу). [6]

Для включения протокола BFD на маршрутизаторе потребуется:

1. Включить протокол BFD глобально: в режиме конфигурирования команда: bfd.
2. Привязать bfd сессию на LSP маршруте: для этого необходима команда: bfd cfg-name bind mpls-te interface tunnel interface-number te-lsp [ backup ].
3. Команда: discriminator local discr-value указывает локальный дискриминатор.
4. Команда: discriminator remote discr-value указывает удаленный дискриминатор.

После того как установили дискриминаторы, необходимо убедится, что локальный дискриминатор на локальном конце совпадает с удаленным дискриминатором на другом конце; в противном случае сеанс BFD не подымится.

5. Команда: min-tx-interval interval минимальный интервал отправленных пакетов.
6. Команда: min-rx-interval interval минимальный интервал принятых пакетов.
7. Команда: detect-multiplier multiplier указывает на локальный множитель. По умолчанию локальный множитель обнаружения равен 3. [5]

После поднятия сессий BFD между маршрутизаторами, командой display bfd session all, можно проверить его состояние. При State – UP, протокол BFD проблем не фиксирует. После обрыва линка на участке LSW1 и R2, протокол BFD фиксирует пропадание связи, не получая hello-сообщения, тем самым состояние сессий изменяется на, State – Down. В таком случае будет изменен маршрут с основного на резервный (пример рисунок 3).

Команды для проверки:

display bfd configuration mpls-te interface tunnel interface-number [verbose] для проверки конфигураций BFD на туннеле

display bfd statistics session mpls-te interface tunnel interface-number te-lsp чтобы проверить статистику сеанса BFD, который обнаруживает ошибки в CR-LSP.[5]

Список литературы:

1. Клименко К.В. ПРИМЕНИЕНИЕ VPLS MARTINI В MPLS TE. // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. LXIV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 4(63). URL: https://sibac.info/archive/technic/4(63).pdf
2. Введение в MPLS, TE и QoS. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://book.itep.ru/4/4/mpls17.htm (дата обращения: 15.03.2018)
3. Path protection. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Path_protection (дата обращения: 15.04.2018)
4. MPLS Traffic Engineering [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:https://linkmeup.ru/blog/302.html#PATH-PROTECTION (дата обращения: 14.03.2018)
5. Configuration Guide - MPLS Configuration. //Техническая документации — 2012. — [электронный ресурс] — Режим доступа.—URL: http://support.huawei.com/enterprise/en/doc/DOC1000009832?section=j001 (дата обращения: 05.04.2018)
6. Bidirectional Forwarding Detection (BFD) [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http:// http://blog.sbolshakov.ru/6-2-4-ha-bfd/ (дата обращения: 10.04.2018)