刍议BGP/VPN快速收敛技术

2011-05-08汪小滟

中国新技术新产品 2011年2期

汪小滟

（哈尔滨元申广电网络有限公司，黑龙江哈尔滨150090）

1 技术简介

在一个MPLS/VPN网络中，通常在两个PE之间建立IBGP邻居，用来交换VPN私网路由，此私网路由的下一跳为PE设备；另外，还需要在物理直连的PE-P、P-P之间建立IGP/LDP邻居，从而建立外层隧道。而最终VPN路由转发表项，则需要将VPNBGP路由的远端下一跳和IGP/LDP外层隧道进行迭代，生成最终的VPN FIB表项，以此来指导PE设备上VPN业务的转发。

当MPLS/VPN网络中发生各种故障后，首先进行公网IGP/LDP路由的收敛，这个收敛在使用IGP/LDP快速收敛技术后，通常可以达到200ms-800ms左右的收敛速度。IGP/LDP收敛之后，新的外层隧道生成，同时原先旧的外层隧道删除，此时所有的BGP/VPN路由需要重新迭代一次，迭代到新的外层隧道后，下发到转发平面，此时VPN业务才能最终收敛。这个收敛迭代时间和VPN的路由数目成正比关系。在VPN路由数目比较多的情况下，通常需要几秒甚至几十秒钟才能完成。

2 关键技术

2.1 P设备IGP/LSP更新

在MPLS/VPN网络中，当P-P链路发生故障时。由于先向PE发送了一个LSP撤销消息，然后再发送新的更新的LSP。这样的过程导致了PE设备公网LSP隧道变化，所以必然要进行一次VPN路由迭代。

新的P设备IGP/LSP更新技术解决了这个问题。在P1设备上，由于使用了IGP/LSP更新技术，IGP/LDP收敛均使用收敛后的新路由直接替换原先的老路由，所以不再向上游的PE设备发送LSP删除以及更新消息，上游的PE设备没有收到影响，所以无需进行VPN路由迭代，这样当P1设备上完成IGP/LDP收敛之后，VPN业务即完成收敛。这样在P-P链路故障，或者P设备故障（不引发PE-P链路故障）的情况，VPN业务端到端收敛时间完全取决于公网IGP/LDP收敛速度，而这个时间通常是200ms-800ms。

2.2 VPN按需迭代

当PE-P链路发生故障后（包括PE设备故障，以及P设备故障引发的PE-P链路故障），由于去往远端PE的LSP发生了故障，所以本地VPN路由需要重新迭代，但并不是所有本地VPN路由都需要迭代，假设PE2-P2链路发生故障，此时PE2至PE1、PE5、PE6的外层隧道没有任何变化，而PE至PE3、PE4的外层隧道则需要重新计算，生成新的LSP。

针对这种情况出现了VPN按需迭代技术。将所有的BGP/VPN路由按照不同的远端下一跳（即不同的PE）分别建立不同的队列，当公网隧道发生变化的时候，只需要对发生变化的外层隧道的BGP/VPN路由进行迭代即可，其他不受影响的VPN路由则无需迭代，这样往往可以节省大量的时间，从而加快网络收敛速度。

2.3 VPN按照优选级的按需迭代

在多业务MPLS/VPN承载网络中，通常会有很多VPN，这些VPN业务有实时类业务，也有非实时类业务，所以它们的收敛速度和要求是有所区别的。针对这种情况，VPN按照优先级的按需迭代功能则能很好的适应和满足这种需求。

2.4 VPN下一跳分离

VPN下一跳分离技术的实现原理在转发平面，将VPN路由转发表按照VPN路由的远端下一跳做分离，将原先的一个VPN路由表分离成两张表，首先查找VPN路由表，查找出远端下一跳，然后再通过远端下一跳查出直连下一跳。当公网发生故障后，公网IGP/LDP收敛，针对每个远端下一跳，直接将原先老的LSP1删除，替换为新的LSP2，这样所有的VPN都会按照新的LSP2进行转发。这样VPN路由不再需要迭代，当IGP/LSP收敛后VPN路由可以立即收敛，即使得VPN路由的收敛速度提升到IGP/LSP收敛的级别上来。

2.5 VPNFRR

VPNFRR技术实现原理如下：对于同一个VPN路由前缀在转发平面同时安装了主用路由和备用路由，同时使用快速检测机制检测主用路由外层隧道状态。一旦检测到某个外层隧道失效，则直接使用备用路由进行报文转发。由于备用路由已经安装在转发表中，所以VPN路由的收敛时间主要取决与外层隧道状态的检测时间。其中对于外层隧道状态检测技术的不同，VPNFRR又可以分为BFD触发的VPNFRR和IGP触发的VPNFRR。其中BFD触发的VPNFRR技术，使用BFD进行外层隧道状态检测，这种方法的优点是检测速度比较快，通常可以做到200ms-500ms，不足点在于，需要整网配置多跳BFD；IGP触发的VPNFRR技术中，当网络发生故障后，IGP/LDP重新收敛，收敛之后即可得知原先的外层隧道失效，此时即可将转发平面中的外层隧道状态置为无效，触发VPN路由切换到备用路由上去。

VPNFRR技术除了可以用来进行PE节点故障保护之外，同时也可以进行PE-P链路、P-P链路、以及P设备故障保护。假设在PE1上部署VPNFRR，其中主用外层隧道为LSP1（去往主用PE3），备用隧道为LSP2（去往备用PE4）。当P1和P2之间链路故障后，检测到LSP1故障，触发VPNFRR切换，流量切换到LSP2上。此后VPN重新迭代，重新迭代生成主用LSP3、备用LSP2的新的VPN路由，流量重新切回到LSP3上来。其中从LSP1切换到LSP2是一个VPNFRR切换过程，而LSP2切回到LSP3是一个路由更新不会造成丢包。因此VPN FRR技术完全可以做到端到端的VPN业务的保护。