L1VPNネットワークにおけるルーティング
MPLSジャパン 2006
2006年10月:東京
Dimitri Papadimitriou
Alcatel社 NSG/CTO

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概要

レイヤ1VPNの魅力
サービスの特徴
サービス・モデル
探索/ルーティング分析
結論

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Title || NOV
Date 2006| Page21

レイヤ1VPNの魅力 ビジネス上の主な魅力：顧客の場合
y アウトソーシング– サードパーティのコントロール: レイヤ1ネットワークの直接的な管理をアウトソースします。
– CE-CE コンフィギュレーションの負荷をなくします。つまり、CE間の包括的な接続性を設定し、管理する必要がありません。
y コスト–レイヤ1ネットワークを導入して管理するための全コストを負担することなく、サイトを相互接続することができます。

 ビジネス上の主な魅力: ネットワーク・プロバイダの場合
y ネットワーク・リソースの節約–レイヤ1ネットワーク・インフラを多くの顧客で共有します。
–余分なリソースをより柔軟に使用することができます (高い共有率)

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ALCATELVPN Routing| PAGE3
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Title || NOV
Date 2006| Page3

全体図

カスタマ・エッジ(CE)デバイス
CE

CEPE

 プロバイダ・ネットワークからL1VPNサービスを受け取ります。

 最低1台のPEデバイスに接続されます。(L1シグナルの終点)P 例: L2スイッチ、IP/MPS LSR 、IPルータ
プロバイダ・エッジ(PE)デバイス

 L1VPNサービスを顧客に提供します。
 最低1台のCEデバイスに接続されます。
 例: TDMスイッチまたはOXC
プロバイダ・デバイス(P) 他のプロバイダ・デバイス(PまたはPEデバイス)にのみ接続されます。

 例: TDMスイッチまたはOXC
メンバー情報 同じVPNに属するCE-PE TEリンクのリスト

プロバイダ・ネットワーク

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4
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Title || NOV
Date 2006| Page42レイヤ1VPNサービスの特徴
 接続性
y 送信元-宛先
y キャパシティy 他のトラフィック・パラメータ 可用性
y 関数 f(信頼性, 保守性)
y 可用性 =アップタイム(MTTF) / [アップタイム (MTTF) + ダウンタイム (MTTR)]– 信頼性 = 確率Pr ：一定の時間内にシステムやコンポーネントが故障する確率(MTTF ˜ 1/Pr)– 保守性 = 確率Pm ： 一定の時間内にシステムやコンポーネントが特定の状態を保つ確率または回復する確率(MTTR ˜ 1/Pm)

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5
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Date 2006| Page5

レイヤ1VPNサービスの特徴
 拡張性
y VPN / PEごとのサイト数
y VPNごとのPE数
y SPネットワークごとのVPN数(リニア)y PE (CE)に関するVPN固有の情報を維持します。

 強靭性
y 一定の機能に関しては、特定の摂動セットにより、システムが正確に(期待通りに)稼働し続けます。
y 依存性– コンフィギュレーション/メンテナンス・オペレーションVPN– 個体誤差/故障の分離 効率性(パフォーマンス) 柔軟性/適合性(発展性、移行) 管理性(コンフィギュレーション、アカウンティング、監視/測定)
 セキュリティ

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Title || NOV
Date 2006| Page63レイヤ1VPNサービス・モデル
 管理ベース⇒ プロバイダ・ネットワーク内のシグナリング情報
 シグナリング・ベース⇒ プロバイダ・ネットワーク内のルーティング情報y PE間のVPNメンバ情報
y プロバイダ・ネットワーク・ルーティング情報 シグナリングおよびルーティング ・ベース ⇒ CE-PE 間のルーティング情報y PE間のVPNメンバ情報
y プロバイダ・ネットワーク・ルーティング情報
y 顧客のネットワーク・ルーティング情報

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Title || NOV
Date 2006| Page7

レイヤ1VPNサービス・モデル –管理ベース
 管理ベース⇒ プロバイダ・ネットワーク内のシグナリング情報

サービス管理(エージェント)

クライアント-ネットワークI/f

クライアントサービ
スエージェント

サービス管理レイヤ

ネットワーク管理レイヤ

ネットワーク管理(エージェント)

PE (コントロール)

CE (コントロール)PEデバイス

CEデバイス

ネットワークコントロール・レイヤ

クライアント・ネットワーク

SPネットワーク

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Title || NOV
Date 2006| Page84レイヤ1VPNサービス・モデル - 管理ベース
 管理ベース ⇒ プロバイダ・ネットワーク内のシグナリング情報
注文#1

注文#2

NMS
VPN#1オペレータ

CE5
CE1

P6

P1
PE1

PE3

P5

P2

CE4

VPN#2オペレータ
PE2

CE2

P3

P4

CE3

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レイヤ1VPNサービス・モデル - シグナリング・ベース
 シグナリング・ベース⇒ プロバイダ・ネットワーク内のルーティング情報y PE間のVPNメンバ情報
y プロバイダ・ネットワーク・ルーティング情報サービス管理(エージェント)

クライアント-ネットワークI/f
ユニファイド・サービス・モデルがない場合

クライアントサービ
スエージェント

ネットワーク管理(エージェント)

サービス管理レイヤ

ネットワーク管理レイヤ

PE (コントロール)

CE (コントロール)

PEデバイスCEデバイスSPネットワーク

ネットワークコントロール・レイ
ヤクライアント・ネットワーク

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Page| 105

レイヤ1VPNサービス・モデル - シグナリング・ベース
 シグナリング・ベース⇒ プロバイダ・ネットワーク内のルーティング情報y PE間のVPNメンバ情報
y プロバイダ・ネットワーク・ルーティング情報 オーバーレイ・モデル・オペレーションと同等
宛先CE ⇒ 宛先PE
(プロバイダ内ルーティング)
VPN#1オペレータ

CE5
CE1

P6

P1
PE1PE3P5P2

CE4

VPN#2オペレータ
PE2

CE2

P3P4

CE3

宛先PE ⇒ 宛先CE

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Page| 11

レイヤ1VPNサービス・モデル -ルーティング・ベース
 (シグナリングおよび)ルーティング・ベース ⇒ CE-PE間のルーティング情報y PE間のVPNメンバ情報
y プロバイダ・ネットワーク・ルーティング情報
y 顧客のネットワーク・ルーティング情報サービス管理(エージェント)

クライアント-ネットワークI/f
ユニファイド・サービス・モデルがない場合

クライアントサービ
スエージェント

サービス管理レイヤ

ネットワーク管理レイヤ

ネットワーク管理(エージェント)

PE (コントロール)

CE (コントロール)

PEデバイスCEデバイス

ネットワークコントロール・レイヤ

クライアント・ネットワーク

SPネットワーク

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Page| 126

L1VPNステップ

1. 探索メカニズムの実行

 PEは、リモートVPNポートおよび対応するプロバイダ・アドレス(PPI)について探索 CEは、(必要に応じて)リモートCEポートアドレスを探索(シグナリングのために使用) -ルート・モデルのみ

2. CEは、 特定のリモートCEに関して、アタッチされているPEに対してシグナリング要求を開始します。

 プライベート・アドレス空間を使用
 シグナリング中、プロバイダ・アドレスに固有のローカル/リモートPEスイッチにおいて (「シャフリング」のアプローチと呼ばれます) CE-PE間のシグナリングにおいて VPN-idが必要ありません。

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Page| 13

L1VPNの構成要素 (コントロール・プレーン)

メンバ探索
PE-PE 交換(シグナル・モデル)

RFC 2858

MP-BGP RFC 4360
OSPF

CE-CE 交換(ルート・モデル)

RFC 2328
RFC 2370

シグナリング

PE-PE シグナリング(SPCモード)

RFC 3473
RSVP-TERFC 4208

CE-CE シグナリング(SVCモード)

TEルーティング

PE-PE 交換

RFC 3630

注記:ルート・モデルでは、 CE-CE交換が可能です。

OSPF-TE RFC 4203

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PAGE 14
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Page| 147

VPNメンバ情報

各PEでローカライズされているポート情報
テーブル(PIT)

ポート情報テーブル(PIT)
ポート情報テーブル(PIT)
リンク#1:
リンク#1: <172.16.1.1,<172.16.1.1, 10.1.1.1>
10.1.1.1>

 VPNごとの<タプル>リストを含みます。

リンク#2:
リンク#2: <172.16.1.2,<172.16.1.2, 10.1.1.2>
10.1.1.2>

顧客ポート識別子(CPI)

リンク#3:
リンク#3: <3,172.16.16.1;<3,172.16.16.1; 3,10.1.10.1>
3,10.1.10.1>

 番号付きリンク: IPv4/IPv6アドレス
 番号なしリンク: <ポート・インデックス、CE
IPv4/IPv6アドレス>

172.16.16.1

プロバイダ・ポート識別子(PPI) 番号付きリンク: IPv4/IPv6アドレス
 番号なしリンク: <ポート・インデックス、PE

10.1.10.1

CE

IPv4/IPv6アドレス>PE

注記: PE側では、PPIがVPN-PPIをマッピングします(アドレス空間 の分離を維持するため)
CPI
CPI

PPI
PPI (プロバイダのみ)(プロバイダのみ)

I/fI/f #1:#1: 172.16.1.1
172.16.1.1

I/f
I/f #1:#1: 10.1.1.1
10.1.1.1

I/f
I/f #2:#2: 172.16.1.2
172.16.1.2

I/f
I/f #2:#2: 10.1.1.2
10.1.1.2

I/f
I/f #3:#3: <3,172.16.16.1><3,172.16.16.1>

I/f
I/f #3:#3: <3,10.1.10.1><3,10.1.10.1>

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PAGE 15
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Page| 15

探索
探索: ルーティング・プロトコルにおけるVPNメンバ情報のピギィバッキング

 各PEが(他のPEに対して)アドバタイジング
自らのIPアドレス
ローカルの<CPI, PPI> タプルのリスト
y VPNに対応するGUID(グローバル一意識別子)
yy リモートPEyy

PEのアドバタイジングにより共通のVPNメンバのリストを特定します。
シグナリング・フェーズでアドレスを解決します。

ルーティング

PIT
CE1P6P1PE1

CE5PE3P5P2

CE2PIT

CE4PE2P3P4

CE3ALL RIGHTS All
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PAGE 16
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Page| 168

探索
シングル・エンドのプロビジョニング VPN Aに対して新しい[CE,PE]リンクを追加 ⇒ ローカライズされた
コンフィギュレーション・アクションのみ
CE1PIT

ルーティングPIT

CE5P6P1PE1PE3P5P2

CE4PE2

CE2P3P6P1PE1PIT
CE5PIT

PE3P5P2

CE2

CE3ルーティング

PIT
CE1P4

リンク#2を追加[CE4,PE3]
CE4PE2P3

P4

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Page| 17

VPNメンバ探索プロトコルとしてのOSPF
根本的な理由 TEルーティング(GMPLS プロトコル・セット)で幅広く使用されています。
 [CE,PE] TEリンク情報交換を簡単にします。
y 1つのTEルーティング・プロトコルを維持
y 適切に定義されたTEリンク属性

 通常、 GMPLS L1ネットワークは、下記のものを備えています。
y 適切な次元 (#PE、#CEなど)
y L3のケース(O(10k))よりも少ないVPN数: O(10)〜O(100)課題 シングルAS (シングルまたはマルチエリア)
 AS全体のOpaque LSAは、 RFC 2370からの拡張処理が必要です。
 拡張性
y Pは、 L1VPN Opaque LSAのフラッディングに参加し、 LSDBにおいてLSAを維持します。

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Page| 189LSアップデート(LSU) パケットのフォーマットおよびヘッダ
3104

Vers (8ビット)

パケット長(16ビット)

ルータID (32ビット)

OSPFヘッダ

エリアID (32ビット)
LS チェックサム (16ビット)

LSAの数(32ビット)

認証タイプロ(16ビット)

認証(32ビット)
認証(32ビット)h LSAの数: この LS アップデート (LSU) パケットに含まれるLSAの数

LSAh リンク・ステート・アップデートパケット本体: LSAのリスト各LSAは、共通の20バイトヘッダで始まります(次のスライドを参照ください)

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Page| 19

LSアップデートパケット−LSAのヘッダおよびフォーマット

0

OSPFヘッダ

L1VPN LSA: LSタイプ = 11 (Opaque)
LS Age (16 ビット)
Opaqueタイプ

LSタイプ = 11

Opaque ID (24 ビット)
アドバタイジング・ルータ(32 ビット)

LSAの数 (32 ビット)
Opaque LSAヘッダ

オプション

31

LSシーケンス番号 (32 ビット)
LSチェックサム(16 ビット)

長さ(16 ビット)

トップレベルTLV…

Opaque LSAヘッダ[RFC3630]のルール:
LSA当たりに1つのトップレベルTLV

トップレベルTLV
トップレベルTLV

1つのL1VPN トップレベルTLVを含めなければなりません。
TEリンク・トップレベルTLVを含めることが できます。
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ALCATELVPN Routing| NOV| 2006
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Page| 2010L1VPN TLVの構造

L1VPN グローバルに固有の識別子

 <PPI, CPI> タプルは、特定のVPNと対応
 VPN-ID、ルート・ターゲット、あるいは同等のものをエンコード
PE IPアドレス;例：TEルータあるいはローカルに付番されたTEリンクID
L1VPN自動探索情報: <CPI,PPI> タプルのセット
L1VPN LSAにおけるL1VPN情報TLV
310
長さ(16 ビット)

タイプ (16 ビット)グローバルに固有の識別子

32ビット

グローバルに固有の識別子
到達可能なIPアドレス(PE)<CPI,PPI> タプル #1...
<CPI,PPI> タプル #n

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ALCATELVPN Routing| NOV| 2006
PAGE 21
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Page| 21

オペレーションの理論
PEの作成およびフラッディング LSAのL1VPN情報TLV におけるローカルの<CPI, PPI> タプル
 各PEが作成すべきもの
y ローカルで設定されたCE-PEリンクに対する別のL1VPN LSA
y 各VPNに対する別のL1VPN LSA (TE リンクTLVは使用されません) L1VPN LSAの作成
y PE再開y PITエントリにおける変更 (CE-PE当たりのPITではなくVPN当たり)

AS全体のフラッディング AS内のすべてのPEに対するフラッディング 下記のいずれであるかをチェックするためにPEを受け取ります。
y L1VPN GUIDに指定された L1VPNに対応するPIT
y 対応するPITエントリを追加/削除あるいは修正します。

ポリシー PIT管理に関するPEローカル・ポリシー

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ALCATELVPN Routing| NOV| 2006
PAGE 22
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Title | Date
Page| 2211

LSA選択プロセス(単純化)
LSA

エントリは、
リンクステート・LSU

シーケンス番号はデータベースの中にあるか？

はい
いいえ

いいえ
A

LSAを無視同じか？

はい

データベースへ追加
データベースへ追加

Aへ進む

シーケンス番号は大きいか？

LSAckを送信
LSAckを送信

はいいいえ新たな情報と共にLSU

LSAをフラッド
LSAをフラッドを送信元に送信SPFを実行して、新しいSPFを実行して、新しいルーティング
ルーティング ・テーブルを計算
・テーブルを計算

終了

終了
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ALCATEL VPN Routing | NOV 2006 | PAGE 23

VPNメンバ探索プロトコルとしてのBGP

根本的な理由 BGP/MPLS L3VPNルーティング[RFC4364]で幅広く使用されています。
y 共通のメカニズムを用いたLxVPN (GVPN)に対する1つのルーティング・プロトコル トポロジーのサポート (BGPはマルチ・ルーティングドメインにまたがって作用するため、マルチ・ルーティングドメインに広がる1VPNをサポートします)y シングルASy マルチ AS (シングルまたはマルチキャリア)課題

 BGPは、非パケット環境ではあまり使用されていません。
 (特定のケースで) CE-PEリンク情報で到達可能性 を補う必要があります。
y オプションの非透過属性

 TE情報処理

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ALCATELVPN Routing| NOV| 2006
PAGE 24
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Title | Date
Page| 2412

BGP (MP-BGP + ルートフィルタリング)
ルート伝播: BGPへマルチプロトコル拡張 [RFC2858]

 ローカル情報を他のPEへ伝播
 プロビジョニング時、次の間で新しいCE-PEリンクを追加します。
y 対応するPEポートと、そのPE上のPIT
y このPITは、設定されたVPNと対応します(プロビジョニング時)

ルート・フィルタリング:ルート・ターゲット拡張コミュニティ [RFC4360]
y 特定のL1VPN内で、交換をPITのみに制限します。
y タギングでエキスポートされるローカル情報– 1つあるいは複数のルート・ターゲット・コミュニティで設定された各PE PIT (ルート・ターゲットのエキスポート)
y フィルタリングでインポートされる情報– 1つあるいは複数のルート・ターゲット・コミュニティで設定された各PE PIT (ルート・ターゲットのインポート)– PITへインポートされるルートは、これらのコミュニティを最低1つ持っているルートに制限されます。

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ALCATELVPN Routing| NOV| 2006
PAGE 25
PresentationTitle | Date
Page| 25MP̲REACH̲NLRIを用いたBGP UPDATEメッセージ

UPDATEメッセージ

MP̲REACH̲NLRIを用いたUPDATEメッセージ : ルートのアナウンス

MP̲REACH̲NLRI

パス属性

BGPヘッダ…
ORIGIN
AS̲PATHNEXT̲HOP

BGP NEXT̲HOP: MP̲REACH̲NLRIの場合は意味がなく、省略することができます。

AFI

AFI: 次のホップ(別なフィールドにエンコードされています)のネットワーク・ア
ドレスに対応するネットワーク・レイヤ・プロトコルのタイプを指定します。

SAFISAFI: NLRIのタイプを指定します。新しいL1 VPN SAFINEXT̲HOP…

Next̲Hop:NLRIフィールドのルートに対する次のホップのアドレス。 field. AFIにより定義されているアドレスタイプです。

NLRI

NLRI: CPIおよびPPI情報、すなわち1つあるいは複数の<PPI, CPI> タプルが含まれています。

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ALCATELVPN Routing| NOV| 2006
PAGE 26
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Page| 2613MP̲REACH̲NLRIを用いたBGP UPDATEメッセージ

UPDATEメッセージ

MP̲REACH̲NLRIを用いたUPDATEメッセージ :ルートのアナウンス

パス属性

BGPヘッダ…
ORIGIN
AS̲PATHNEXT̲HOP

NLRI: CPIおよびPPI情報、すなわち1つあるいは複数の<PPI, CPI>
タプルが含まれています。

MP̲REACH̲NLRI

AFI
長さ(1オクテット)

SAFI

PPI AFI (2オクテット)NEXT̲HOP…

PPI 長さ(1オクテット)
可変長
CPI AFI (2オクテット)

NLRI

CPI長さ(1オクテット)
可変長

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ALCATELVPN Routing| NOV| 2006
PAGE 27Presentation
Title | Date
Page| 27

分析

どのルーティング・プロトコルを選ぶべきですか？
要件により異なります。

 トポロジー(シングル・ドメインvs マルチ・ドメイン)
 PE、CE、VPNなどの数
 トラフィック・エンジニアリング
y ドメイン内ルーティングへの結合 (シングルTEDB)y ドメイン内ルーティングからの分離

 オペレーション
y サービスプロビジョニング (CE-CE接続)
y ネットワークプロビジョニング (PE-PE接続)

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ALCATELVPN Routing| NOV| 2006
PAGE 28
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Title | Date
Page| 2814

分析

タイミング: ニーズの重要性と緊急性により異なります。

 動的PTIテーブルの個体数は、どちらかと言えば変化が少ない(… 変化の少ないPITの個体数)

 変更/修正の頻度が多い
パフォーマンス 「外部TE到達可能性」を用いたOSPF拡張 ⇒ Pスケーリングへの影響
 「TE情報」を用いたBGP拡張 ⇒ PEスケーリングへの影響
コスト

 LxVPN (x = 1, 2, 3)に対するシングル・プロトコル
 L1/TEオペレーションに対するシングル・プロトコル 注記: オペレータは、TEオペレーション(VPNの有無に関わらず)またはVPNオペレーション(TEの有無に関わらず)の統合を求めています。

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Title | Date
Page| 29

結論

シグナル/ルート・モデルにおけるVPNメンバ情報探索

 OSPF BGP
BGPは、 GMPLSに関連してあまり注目されていませんでした。

 ルーティング・プロトコルの選択が、比較的明白でなくなります。
 OSPFとBGPの両方で拡張が必要です。
VPNメンバ情報探索の選択

 インターキャリアVPNは、 BGPを必要とします(ドメイン間ルーティング・プロトコル)
 1つの将来に対応した/相互運用可能なソリューションが常にベターです。
 … しかし、この将来も、実際には、はるか遠くに思われます。

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ALCATELVPN Routing| NOV| 2006
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