VPLSネットワークの導入

古代 大祐
ソフトバンクテレコム株式会社

daisuke.koshiro@tm.softbank.co.jp

1Agenda Motivation
 VPLSとは VPLSを選んだ理由
 VPLSに期待するところ
 まとめ

2

1

Motivation

3

Motivation
4つのキーポイントに発ちかえり、それら満たすネットワークをつくりたかった。

信頼性(Availability)
Keep High Availability
Providing Reliable Service

ネットワーク品質(Network Quality)
Enrich Network quality,
customer service quality,
and service level

新サービス、 新機能(New service, function)
ソリューション(Solution)It’s important to enrichafter follow, because
customer needs havebecome diversified

Provide new Services,with new function

利益とコスト(Profit and Cost)
Profitable Service,
reduce overhead42

VPLSとは

5VPLSとは►VPLS(Virtual Private LAN Service)とは、IP/MPLS網上で仮想的なEthernetベースのLANをVPN毎に構築し、Layer2VPNを提供する技術。
►IP/MPLS網上では、VPN単位でPWをPE間にフルメッシュで接続し、PWを仮想的なポートと見立ててブリッジングを行う。
►IETF Internet draftとして開示されており、L2VPN WGにてRFC化に向けた作業が進められている。
►PWを構築するプロトコルの違いで、LDP方式(draft-ietf-l2vpn-vpls-ldp)とBGP方式(draft-ietf-l2vpn-vpls-bgp)がある。
PE

VSI
VSI
アクセス回線
アクセス回線
アクセス回線

PE

VSI
VSI

アクセス回線
アクセス回線

PE

VSI

VPLS
Network

VSI

VSI

VSI
VSI

アクセス回線
アクセス回線
アクセス回線

アクセス回線
VSI: Virtual Switched InstancePE
63VPLSを選んだ理由

7

高速なレストレーションが欲しかった►局間伝送路には、危険がいっぱい。
►故障発生時にもサービスダウンタイムを最小限にしたい。
RouterFailureCable
Failure

WDM
WDM
FailureSwitchoverPrimary Path
SwitchoverWDM

Bypass tunnel

Backup Path

Point： 実績あるFRR、LSPパス切り替えによる高速なレストレーション

84

トポロジの自由度が欲しかった►従来の冗長方式はxSTPやメーカー独自プロトコルで、トポロジが制限された。
►必要なところに必要なだけ帯域増設したいし、故障時の迂回経路も自由につくりたい。

►VPLSのトポロジは、いかようにも。

Point： 自由度の高いトポロジ設計
9

関連して、TEしたかった►従来のトポロジは、基本的に一筆書き（表と裏）。
►経路を最適化して、ネットワーク品質や帯域の利用効率を高めたい。
►迂回経路の負荷分散の調整、設計を行いたい。
裏表Point： ネットワーク品質を高めるTraffic Engineering
105スケーラビリティが欲しかった►拡張TagではV-ID、トポロジのスケーラビリティに制約あり。
►かといって面をたくさんつくるのは、あらゆる面でコスト高。

V-IDの範囲

V-IDの範囲

面間の通信どうしよう。
マスターSWもったいない。。。

階層構造で拡張も容易。
V-IDはサービスデリミタ。

Point： 物理的、論理的なスケーラビリティの拡大
11

運用面では、ここが○です126ループフリーにしたかった►Ethernetの物理構成にループ箇所があると、大規模障害の不安。
►でも冗長は必要。
►どうにかして、根本的にループフリーにしたい。
PE

アクセス
回線

PW

CE

PW

ループフリーPW〜PW間はNG
PE

CE

PE

アクセス
回線

アクセス
回線

PW

CE

アクセス回線〜PW間はOK

Point： ネットワークループを排除するSplit-Horizon
13

ノード間をステートフルにしたかった►親分だけが冗長切り替えの判断をすると、予想外の動きをすることもある。
それを防ぐために、運用判断をフロー化するなどの工夫が必要。

ブロードキャストストーム
部分故障►みんなで協力して判断したら、精度は上がる。サイレント故障も検知できる。

部分故障

Point： 故障箇所に近いノードが確実に故障を検知
147

OAMを充実させたかった►お客様からIPアドレスを借用してICMPはちょっとしんどい。
►Peerまで含め、データプレーンを一気通貫で正常性確認したい。
VPLS網
PE

LSP-ping
LSP-trace

VPLS-ping
VPLS-tracePP

LSP-ping request
LSP-ping reply

MAC-ping request
MAC-ping replyPE

LSPにおけるフレーム転送の健全性確認を行う。
RequestはTunnelラベルを付加してMPLSの経路で転送され、ReplyはIPの経路で転送される。
VPLS網のvpn内部におけるフレーム転送、及びMAC
アドレス学習状態の健全性確認を行う。
Request・ReplyともにTunnelラベル・VCラベルを付加してMPLSの経路で転送される。

Point： トラブルシュートを迅速にする高度なOAM
15

VPLSを選んだ理由 −まとめ►高速なレストレーション→サービスダウンタイムを最小化►自由なトポロジ設計→効率的なネットワーク計画、レジリエンシの確保►Traffic Engineering→帯域利用効率の向上、ネットワーク品質の向上►スケーラビリティの拡大→コアデバイスの負荷低減►運用品質→ループフリー→切替制度の向上、サイレント故障の検知
→OAM

168

VPLSに期待するところ−さらなるスケーラビリティ

17

BUMトラヒックの憂鬱►ユーザーの観点からは、不必要なBUMトラヒックによるACの帯域圧迫。
►プロバイダの観点からは、中継帯域の圧迫やPEのレプリケーション能力の頭打ち。
►ユーザーの制御パケット差別化やCPU／メモリリソース確保など、課題は多い。
PE

CE

物理リンクを共用してたら、大変レプリケーション能力も、大変
ぼく、いらないんですけどCE
CE

PE

PE
CE

PE

CE

ぼくも、いらないんですけど►セグメント分割してT-LDPセッションを抑制►その各セグメント内でBUM対策をとれれば理想的►H-VPLS、L3-Snooping、P2MP Tunnel、etc.
189

FDBエントリ肥大化の憂鬱►ネットワークが大きくなると、コアネットワークではFDBエントリが肥大化する。
►MACアドレスを集約してコアノードの負荷を低減したい。
アクセス網

Edge-SWPE

アクセス網

Edge-SW

PE

コア網

アクセス網

アクセス網

►Edge-SWやBorder-PEでMACアドレスを集約する技術が必要►MAC-Hiding、MS-PW、PBBなど
19

トンネル数肥大化の憂鬱►ネットワークが大きくなると、トンネルの数が肥大化する。
►ノードの負荷を低減し、安定性と切替速度を向上したい。
8台

50台に挑戦

16台

4台

許して下さい。
2450本
N*(N-1)=12本
N*(N-1)=56本
N*(N-1)=240本►大規模ネットワークではセグメント分割が必要►H-VPLS、MS-PWなど
2010

Multi Segment PWって？
►複数のセグメントを跨いでPWを構築する仕組み。
►T-LDPの終端点(S-PE)でPWをスイッチングする。
►IETFのPWE3 WGで議論されている。
– draft-ietf-pwe3-ms-pw-requirements-03.txt– draft-ietf-pwe3-ms-pw-arch-02.txt
MS-PW

T-PE

VPLS AS-PE

VPLS B

T-LDP

S-PE

T-LDP
PW
Switching

T-PE

VPLS C
T-LDP

PW
Switching

T-PE: PW Terminating Provider Edge
S-PE: PW Switching Provider Edge

►Pルータ、S-PEルータでのMACアドレス学習は必要ない►トンネルはセグメント内だけに張ればよい►ルーティグドメイン間やプロバイダ間の接続も考慮されている
21

MAC Hidingって？
►H-VPLS環境において、MTUにユニークなidを付与する。
►PEでは、MTUidに基づいてスイッチングを行う(PWE3 CWを使用) 。
►BUMフレームには専用のMTUidが準備される。
►IETFのL2VPN WGで議論されている。
– draft-cowburn-l2vpn-vpls-ldp-mac-hiding-01.txt
PEPE

MTU

MTU

MTUid

MTUidPEPE

MACでswitching
宛先MTUidを付加
MTUidでswitching
SMAC DMAC

SMAC DMAC SMTUid DMTUid

MTUidでswitching

宛先MTUidを削除してMAC
でswitching

SMAC DMAC SMTUid DMTUid

SMAC DMAC►PEは転送テーブル容量を圧縮できる►オーバーヘッドが小さいため、帯域へのインパクトが少ない►既存MTUからのMigrateも考慮されている
22

11

スケーラビリティのまとめ
BUMトラヒック

MACアドレス集約

トンネル数

H-VPLS△
T-LDPセッション分
割により抑制。

×
MACアドレスは集約出来ない。

○
トンネル数を削減出来る。

MAC-Hiding×
トラヒックに与える影響はなし。

○
MTU-idに集約してSwitching出来る。

×
トンネル数に与える影響はなし。

MS-PW

×
トラヒックに与える影響はなし。

○
コアで学習しないため、抑制出来る。

○
トンネル数を削減出来る。

L3-Snooping
P2MP-LSP○
IP-multicastに対して有効。

×
MACアドレスは集約出来ない。

×
トンネル数に与える影響はなし。

►H-VPLS + MAC-Hiding など、組み合わせが有効►さらに、いいとこ取りをした新方式の出現に期待

23

VPLSに期待するところ −Mechanism

24

12

MAC Withdraw►冗長リンクが切り替わったときに、RemoteのFDBをフラッシュしたい。
►でも、不必要なPWのエントリもフラッシュしちゃうと、フラッディング地獄に陥る。
►同一物理リンクを複数Tunnel／PWが共用してたりすると、もう最悪。

PE-B

PE-A
ActiveActiveStandbyStandby

MTU-A

MTU-B

►リンクの故障を検知したPEがMAC Withdrawを送出してはどうか►Remoteでは、そのPEから学習したエントリのみ消去して欲しい25

Discovery►設定が必要なPEを手動で検索し、設定を投入する必要がある。
►ターゲットを自動的に検索し、設定を投入して運用負荷を少なくしたい。
ConfigPECE

Config
CEPEPE

PE

Co
nfig

Co
nfig

CECEPE►Auto Discoveryによる自動検索と設定

26

13

Standby Status Signaling►Dual home構成において、Standby PE側のPWにはRemote-peerからの余計なBUMフレームが流れ続ける。
►Standby PE側のPWをStandby stateとしてRemote-peerに通知したい。

PE
MTU

PE

ActiveActivePE

MTU

PE

StandbyStandby►Standby Statusのシグナリング►対象となるPWを選択出来るようにする必要がある
27(相互接続はどうでしょう)28

14

相互接続(1)►VPLSの仕組みを、網間相互接続に利用するとどうか。
►ループフリーであること、SLAを共有できることなどのメリットが見込まれる。

Gateway
PE/MTU

Gateway
PE/MTU

Active-PW

PE/MTUPE

MTU

Provider A

Provider B

Gateway
PE/MTU

Gateway
PE/MTU

Standby-PW
PE/MTU

VPLS

PE

VPLS

►高速なレストレーション、Heat beatによるState確認、OAM►SLAの共有、開通試験の簡素化►MAC-HidingとFilteringなどにより、管理をシンプルかつ安全に►ノード冗長には、PE間のPath選択メカニズムが必要
29

相互接続(2)►H-VPLSの仕組みを、網間相互接続に利用するとどうか。
►設備構成はさっきよりもシンプルだが、Path選択の共通言語が必要。

Gateway

Active-PW

Gateway
PE/MTU(Active)

PE

PE

Provider A

Provider B

Standby-PW

VPLS

Gateway
PE/MTU(Standby)

VPLS►高速なFail-over、Heat beatによるStatus確認、OAM►SLAの共有、開通試験の簡素化►MAC-HidingとFilteringなどにより、管理をシンプルかつ安全に►ノード冗長には、PE間のPath選択メカニズムの共通化が必要
3015

相互接続(3)►MS-SWの仕組みを、網間相互接続に利用するとどうか。
►仕組みがシンプルで冗長を組みやすいが、PWの本数が多く、Peerが丸見え。
Gateway
S-PE

MS-SW(Active)

Gateway
S-PE

T-LDP
T-PE

T-LDP

T-LDP

Provider A

Provider B

Gateway
S-PE

VPLS

MS-SW
(Standby)

T-PE

Gateway
S-PE

VPLS

VPLS

MS-PWによるPW-Switching►高速なFail-over、Heat beatによるStatus確認、OAM►SLAの共有、開通試験の簡素化
31

まとめ32

16

まとめVPLSは、従来の広域LANサービスの課題を克服し、非常に高品質なサービスを提供できる。
–高速なレストレーション機能、ループフリーなどの高信頼化技術
9平行して、ノード単体での信頼性の追及も大切–自由なトポロジの獲得と、TEによるネットワーク品質の向上–サイレント故障検知、OAMなど運用品質の向上

スケーラビリティが向上すれば、さらに適用範囲は広がる。
–BUMレプリケーションの最適化–MACアドレスの集約–ネットワークのセグメンテーションによるトンネル数の削減

MPLSでブリッジをエミュレートしているので、結構細かい気遣いは必要。
9一つ一つクリアしていくとこが大切です33

ありがとうございました。

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