P2MP TEを用いたVPNマルチキャスト
ネットワークについて

NTT
安川正祥
(yasukawa.seisho@lab.ntt.co.jp)

発表の内容 MVPN方式まとめ VPNサービス要求条件
 VPNネットワーク要求条件
 方式詳細とその適用領域
 MVPNシナリオ（P2MP TE & BGPシナリオ含む）
 シナリオ評価
 課題
 まとめ

MVPNプロトコル
draft-ietf-l3vpn-2547bis-mcast-00
PE-PE
PE-PE Transmission Aggregation P-multicast
Switching
C-RPs coInter-AS
Autodiscovery
tree–MVPNof Multicast Routing
to S-PMSIs
locationof MVPN
Procedures
mapping
membershipinfo
on a PE*PIMPeering*BGP-based*Aggregation *Configuration * UDP-based *PMSI based * C-RPs-Full Per-MVPN PIM *No Aggrega *BGP based
AutoDiscovery
on a tunnel co-location
protocol(PEAddr,RD,RT, peering across a MI- -tion
spanning(forMI-PMSI,
on a PE
advertisement
PMSI(rosen08)
RPFAttribute,multiple ASs
S-PMSIJoin)
afterroot’s*PIM-SM I-PMSI Attribute, -Lightweight PIM* No C-RPs
leaves discovery
peering across a MICNTL *PIM-SSM ID for tunnel*BGP-based
co-location*BGP based
PMSI (Hello omission,* PMSI based on a PE
protocolplane *PIM-Bidir Encapsulation
RefreshReduction)
Advertisement (for UI-PMSI on independ
type, Aggregation,*PIM-DM McastCNTLtrans -Unicasting of PIM
As part of MVPN & MI-PMSI
ent tunnels
mission scheme) C-messages
membershipfor ASs
discovery*Twomethods*PIM and MI-PMSI *BGP carrying
for ingress toMulticast routing
basedswitch data
A new SAFI, RD,
AutoDiscovery
from I-PMSIPEAdrr, C-Src
to S-PMSIC-Grp, upstream
PEAdrr,RT
P-Multicast Service
Tunnels instantiating PMSIs type Default method of transEncapsulation
Interface typemitting multicast data
*PIM Trees (PIM-SSM,*MI-PMSI
PIM-Bidir, PIM-SM)
MI-PMSI
FWD*UI-PMSI* GRE*IP(Mcast)*RSVP-TE
P2MP
or*S-PMSIplane* MPLS*Meshed Unicast Tunnels
UI-PMSI*Aggregate MI-PMSI* IP-in-IP*Unicast Tunnels to the*Aggregate UI-PMSI
Root of a P-Tree*Aggregate S-PMSI*LDP Trees
PE-CEどうやってこれらのオプションを使いこなすの ?
・BGPとPIMベースのどちらのオプションを使うの？
・[U/M]I-PMSI、S-PMSI、Aggregationの関係は ?
・PIM GRE、mLDP、P2MP TEのうちどのトンネルを利用するの ?
・RP-colocation は?…

・もう既に Rosen-MVPNを導入済み
だけどこれらの新しい機能使えるの ?
・どんなマイグレーションシナリオが期待できるの ?
・ルータ丸ごと変更する必要があるの ?
それともアップグレード可能 ?
・IP unicast VPNへの影響は?

・異なる要求条件の色々なマルチキャスト
VPNサービスをどのように展開するの ?
・MVPNのスケーラビリティ性能をどのようにして向上させるの ?
・QoSを保証したプレミアムマルチキャストVPNサービスは実現できる ?

・このMVPNをどうやって管理する ?
・PMSIのトンネルはどこに設定されているの ?
・ユーザのマルチキャストVPNサービスの品質はちゃんと担保できている ?
・故障・障害からどのようなアクションをとればよいの ?

? ? ?

マルチキャストVPNサービス要求条件
 多種多様のマルチキャストVPNサービスをIP-VPN上に実現.
 ブロードバンドビデオ放送、ビデオ会議、IPラジオ、 Eラーニング, ライ
ブビデオ配信、金融データ配信、POSデータ配信 … .
 マルチキャストVPNサービスはVPNアーキテクチャに多大な影響（帯域、対置数が大きい）を及ぼす。
 サービスプロバイダには柔軟でスケール性の高いアーキテクチャが必要となる。

VoIPWeb/EmailServer hostingVideoconference

IP unicast private connectivity
TEVideoBroadcastingE-learning

IP multicast private connectivity
TEIP-VPN basic network infrastructure
Dedicated
Fix access

Dedicated
Mobile access

PSTNMobile

Multicast VPNスケール規模


Multicast VPN数: ~数千
PE当たりのMulticast VPN数: ~数百
VPN当たりのPEs数: ~数百
Multicast VPNサイトを収容するPE数: ~数百PE当たりのMulticast group数: ~数千
VPN当たりのMulticast group数:~数十
Number of PEs which accommodate Multicast VPN sites
Number of Multicast VPN per PE

Total number ofMulticast VPNs
Number of PEs per VPN

Number of Receiver/Source (PEs) per VPN

Multicast VPNのダイナミクス
 Multicast VPNサービス起動時のダイナミクス(e.g. 1000VPNx10group>30%起動>3000group> 100 PE-PE>300,000
PIM Hello/Join/Prune起動.) PEにおけるC-PIMインスタンスの保持のダイナミクス(e.g. 100MVPN/PE, 100PE/VPN > 10,000 PIM neighbor/PE > 330Hellomsgs/sec)
 I-PMSIトンネル起動のダイナミクス(VPNサイト追加/削除周期に依存. Autodiscovery時のBGP updateに影響)
 S-PMSIトンネル起動のダイナミクス
100VPNPE(S-PMSIスイッチオーバー周期に依存.
CE（Rcv)
スイッチオーバー広告に影響)
100MVPN

CE(Rcv)

CE

PE
PE
PE

CE（Rcv)

CE（Src)CE(Rcv)
PE

PE
CE（Rcv)

Multicast VPNマネジメント要求条件
 Multicast VPNサービスではより高度のSLAが要求される-マルチキャストグループ全体の品質確保-マルチキャストグループ全体にわたる故障特定・回復 Multicast VPN ネットワークではより高度なネットワーク運用が要求される- 複数のソース/リーフ間のマルチキャストコミュニケーション
状態のモニタリング- 複雑なトラブルシュート、部分リーフのマルチキャスト通信の障害回復など
経路がツリーかされ通信対置が増えるだけで大変。。。

PIM multicastツリーのモニタリング
 PIMツリーの経路と経路上の通信状態の把握が必要
 マルチキャスト関連情報を取得するのに”show ip mroute”, “show ippim neighbor”などのコマンドが利用できるが。。。
 マルチキャストOAMツール、“mtrace”などの完成度、使い勝手は？？.
CE

Src
PE1

PE1

P0
P1

PE5
Dst

P2

PE4
Dst

P3
PE3
Dst

CEP4
PE2
Dst

PE2

PE5

PE4

PE3

CECE

CE

MVPN membershipの発見･保持機構
 MVPN membershipの発見・保持機構- BGPベースのAutodiscovery- PIMとInclusive treeベースのAutdiscovery
 P-core上でのPIM Hello交換削除によるMVPN CNTL
planeのスケーラビリティ性能向上
 複数のPMSIsとマルチキャストトンネルを利用するためにはVPNメンバ間で多くの能力情報の交換が必要
 IPユニキャストVPNでは既にBGPベースのAutodiscovery機構が利用されている
 BGPベースのAutodiscovery機構を採用

PE-PE間のマルチキャストルーティング
情報の交換機構 PE-PE間のマルチキャストルーティング情報交換- MI-PMSI上の完全PIMピアリング- MI-PMSI上の簡易PIMピアリング（Hello削減、PIM RR)- PIM C-Join/Prune msgsユニキャスト- BGPによるPE-PE間マルチキャストルーティング情報交換
 周期的なPIM制御メッセージ交換の削減によりMVPNの制御
プレーンのスケール性能を向上
 簡易PIMもしくはBGPによる情報交換を推奨
 ルートへ接続しない無関係なPEへの不要なC-JOIN/PRUNE msg転送を防止
 使用するPMSIに依存しないPE-PE間の情報交換機構を推奨

PMSIsの選定
 P-Multicast Service Interface (PMSI)- MI-PMSI, UI-PMSI, S-PMSI- Aggregate MI-PMSI, UI-PMSI, UI-PMSI
 デフォルトのP-Multicast Serviceに対してはMI-PMSIもし
くは Full meshのI-PMSIを使用.
 P-Multicast Service転送の最適化にS-PMSIを利用 ２つのメジャーなPMSIの組み合わせ.
1)MI-PMSI & S-PMSI（PIMベースのアプローチ）
MI-PMSI: C-message & Multicastデータ
S-PMSI: Multicast dataデータ
2)UI-PMSI & S-PMSI（BGPベースのアプローチ）
UI-PMSI: Multicastデータ (スタティック)
S-PMSI: Multicastデータ (ダイナミック)

PMSIのトンネル技術
 P-Multicast Service Interface.
- PIM: PIM-BIDR, PIM-SM, PIM-SSM- MPLS:P2MP RSVP-TE, Multicast LDP, Unicast MPLS PMSIトンネル技術- MI-PMSI:PIM-BIDR, PIM-SM, Multicast LDP*- UI-PMSI:PIM-SSM, P2MP RSVP-TE, Unicast tunnel,
Multicast LDP- S-PMIS:PIM-SSM, P2MP RSVP-TE, Unicast tunnel,
Multicast LDP RosenではGRE PIMが利用されており、PIM-SSMがメジャー
 トンネル技術のMPLS統合がルータの転送性能の向上に寄与
 P2MP RSVP-TEトンネルをS-PMSIに用いることで高信頼のQoS保証型のプレミアムVPNマルチキャストサービスが実現可能

1. BGP＋MPLSシナリオ
 MVPNの制御プレーンをBGPに転送プレーンをMPLSに統一するシナリオ
 デフォルトのVPNマルチキャストトラヒック転送としてLDPマルチキャストを用いたフルメッシュのUI-PMSIを使用し、高品質・信頼のVPNマルチキャ
ストトラヒック転送としてP2MP RSVP-TEを用いたS-PMSIを使用
 VPNユーザのプロバイダNW内のマルチキャスト転送を最適化するためにPEへのRP共存メカニズム、MVPNトラヒック間のアグリゲーションを利用

BGP
Autodiscovery

BGP forcarrying
PE-PE
multicasting

BGP based
S-PMSI
SwitchingRPcollocation(Full meshed) UI-PMSI[Aggregation]

S-PMSI[Aggregation]

Multicast LDP(PIM-SSM)

P2MP RSVP-TE
Multicast LDP

ネットワークアーキテクチャ概要
MP-BGP Autodiscovery
BGP(PIM-JOIN/PRUNE/。。。)
PIM neighbor

Receiver

Receiver
CEY2

PIM neighbor
C-DataPE2
PMSI(Y)

CEY3
PE3
CEB3

PMSI(B)PIM neighbor

CEB1

PIM neighbor

PPE1

PE4Sender
CEY1

CEB4

Proxy-Source/RP model VPNのメンバである全てのPEがproxy-Source/RPsとして動作.
 Proxy-Source/RPとして動作するPEはVPNユーザのPIM msgsを終端,これによりサイト内の独立なPIM運営が可能.
 PE間をP2MP TEトンネルで相互接続しマルチキャストトラヒックを転送.
Independent PIM network
Proxy-Source/RP
CE

Independent PIM network
Source/DR

Receiver

Proxy-RPCE

ReceiverPPE
Provider IP/MPLS network

ReceiverPE
Independent PIM network
Proxy-Source/RP
Receiver
CEPE

ReceiverPIM-SM operation example
Configuring MVRFs on PE triggers
exchange of MDT-SAFI information

Interested receivers send
their joins to the PEs (the RPfor this site)

Default MDT: Each PE sets up P2MPtunnel to other PEs of the same VPN
Source

PIM register message
CE#1

Registerstopmessage
SourcespecificJoinmessage

MP-BGP(MDT-SAFI)MP-BGP(JOIN-SAFI)(SA-SAFI)
MP-BGP
PE#1
MVRF

P

CE#2
PE#2
MVRF

Receiver
Receiver

Receiver
PE#4

PE#3
CE#3
Receiver

Receiver

MVRF

P-MPLS
network

MVRF

CE#4

Join(*,G)
Join(S,G)

Receiver

Receiver2. PIM＋GREシナリオ
 VPN制御プレーンとしてVPNメンバシップのauto-discoveryにBGPを用いて、VPNマルチキャストの制御メッセージ交換にPIMを利用し、転送プ
レーンをGREに統一するシナリオ。
 PIMベースの制御プレーンを構成するために、MI-PMSIもしくはフルメッ
シュのUI-PMSIを設定し、プロバイダコアネットワークを跨った
PIMpeeringによるPIM制御メッセージの交換を行う。
 デフォルトのVPNマルチキャストトラヒックの転送としてフルメッシュのPIM-SSMツリーもしくはPIM-BIDRツリーを用いて、高ボリュームのVPNマルチキャストトラヒック転送としてPIM-SSMツリーを利用する。

BGP
Auto
discovery

Lightweight
PIM peering
acrossa MI-PMSIUDP based
S-PMSI
Switching

MI-PMSI(Full-mesh UI-PMSI)S-PMSIPIM-BIDR(Full-mesh PIM-SSM)

PIM-SSMRP
collocation

課題
 Rosen MVPNから新しいMVPNへのマイグレーションシナリオが必要.
 Multicast VPNネットワーク監視・管理ツールの整備.
 新しいプロトコルの評価- P2MP LDP- 簡易PIM (Hello削減, PIM RefreshReduction)- P2MP RSVP-TE（Inter Areaなど）

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まとめ
 Multicast VPNサービス要件をまとめた.
 Multicast VPNネットワークシナリオとして2つの大きな方向性があることを紹介.
- BGP+MPLS- PIM+GRE P2MP RSVP-TEを用いたVPNマルチキャストアーキテクチャについて紹介.

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