MPLSによるインターネットアクセス網の最適化

ジュニパーネットワークス 山下 耕(kohy@juniper.net)

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Agendaアクセス網とはアクセス網のMPLS化
DHCP Based Subscriber Aware Edge
MPLS + Subscriber Aware Edge

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アクセス網とは• 加入者とSDP (Service Delivery Point)を繋ぐネットワーク
IPTV/VoD/
Content Providers

アクセス網
Residential

SDP
Internet v4
SDP

WirelessAccess

SDP

Internet v6

Business

SDP

IP/MPLS Core

Transport /VPN
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現在のアクセス網への要求機能• Service Delivery Pointへの接続性• 加入者の識別 (PPP or VLAN / MAC)
• 加入者へのアドレス払い出し (PPP or DHCP)• 加入者のセッション管理 (PPP or DHCP)• 加入者間のセパレーション (PPP or C-VLAN, P-VLAN)• QoS (per hop basis)• Multicastサポート

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これからのアクセス網への要求されるかもしれない機能• IPv4 / IPv6サポート• Carrier Grade Nat?
• Per subscriber / Per Application QoS• 動的なポリシー変更• CAC

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Agendaアクセス網とはアクセス網のMPLS化
DHCP Based Subscriber Aware Edge
MPLS + Subscriber Aware Edge

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MPLSによるアクセス網の仮想化
仮想化とはリソースの物理的特性をエンドユーザから遮蔽させ論理的リソースに変換することである。
アクセス網もMPLSにより論理リソース化することが可能
E-Tree(P2MP)

E-LAN(VPLS)

E-Line(PW, L2VPN)

L3VPN(IPv6)
L3VPN(IPv4)

論理的リソース

MPLS

物理的リソース
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仮想化によるメリット 1
MPLS化（LSP)により物理Topologyを抽象化
Metro2 (地方部）• Rural -Area (ring), Urban-Area (Star)共に共通のDesignが適用可能に。
Metro C• SDPをsubscriber数、規模などにより自由に設置可能
Ring
Metro1 (都市部）

LSP
SDP
SDP

Star

Core

LSP
Ring

LSP

Metro3 (地方部）
Endpoint

Endpoint

metro

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SDP

coreSDPmetro

8仮想化によるメリット 2
MPLS/VPN機能により• 加入者毎に異なるネットワークを提供可能 (Global IPv4, Private IPv4, IPv6 or VPN )• プロバイダ ネットワークとユーザ ネットワークは論理的に分離される為、ISP SHAREDADDRESSは必要無い
Internet v4
For Global Address User
User-1

VPN1

アクセス網

VPN2

User-1CGNInternet v4
For Private Address User

VPN3Internet v6
IP/MPLS CoreBusiness

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Enterprise
VPNs
9仮想化によるメリット 3
ネットワークリソースの動的な再分配
ネットワークが論理リソース化されているため、ユーザの要求やアプリケーションからの要求に応じたネットワークリソースの動的再分配が可能。
ユーザもしくはアプリケーションはポリシーコントロー
ラを通じてネットワークリソースの確保、開放を行う。

Applications & Services
IMS

IPTV

SaaSWebServices

Policy for End-to-end
Control

FixedMobileCable

Controlled User Experience

Service differentiation
Optimal resource utilization

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MPLSによるTraffic Engineering機能
トラヒックの種別・特性に合わせて、Traffic Engineering機能で最適化
その他Unicast TrafficはLDPを用い、Multicast TrafficのみP2MP LSPを適応させるなど適材適所の選択が可能。

CoreCoreCopyright © 2008 Juniper Networks, Inc.

Edge Router数分の帯域が必要

分岐ノードでReplicationされるので1stream分でOK!

P2P LSP

P2MP LSP

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アクセスネットワークにおけるProtection方法•

メッシュ構成を形成する場合の多いコア・ネットワークと異なり、一般にアクセ
スネットワークはRing構成やStar構成である場合が多い。

•

このような構成においても、Node-Link ProtectionにPath Protectionを組み合わせることによりProtection機能を適応させることが可能。

【リング構成でのNode/Link Protection】【リング構成でのPath Protection】

NHOP
PLR

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NNHOP

12アクセス網のMPLS化によるメリット
ネットワークの仮想化• 物理制約を受けにくい自由なネットワーク デザイン
• 変化するネットワークへの要求に柔軟に対応可能• Multi-service (IPv4,IPv6,および各種VPN）• Light Weight• 4byte header x # of label stack• Single Lookup

MPLSは他のTunneling方式に対して、最も高速でScalabilityに優れた仮想化技術。
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アクセス網のMPLS化によるメリット• Traffic Engineering (RSVP-TE)•Multicast Trafficの最適化 (p2mp)•無瞬断での計画的なTraffic迂回など• CAC (DS-TE)• High Availability (FRR)

また運用性を高め、トラヒックの最適化を可能とするTraffic Engineeringや高信頼性を高めるFRR機能を併せ持つ
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Agendaアクセス網とはアクセス網のMPLS化DHCP Based Subscriber Aware Edge
MPLS + Subscriber Aware Edge

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加入者識別DHCPアクセスにおいては、一意のユーザ識別単位が無いため、他の情報によって加入者を識別・管理する必要がある
DHCPアクセスにてユーザ識別に使用可能な項目:
••
•
•
•

802.1x username
VLAN
DHCP option
加入者端末のMACアドレス
加入者を収容しているインタフェース名

さまざまな加入者のidentityモデル••

802.1xによる認証モデル
Webによる認証モデル•

ロケーションモデル

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802.1xによる認証モデル
認証サーバとしてRADIUS(EAP)が利用可能
CPEに予め認証パラメータを入れておく事でplug & play的な使い心地が実現することも可能

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Webによる認証モデル
既にホテルや公衆無線LANサービスで実績
カスタマケアや付加サービス等との相性も良いCopyright © 2008 Juniper Networks, Inc.

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ロケーションモデル
DHCP option等をベースにした加入者回線の識別が可能
単体では認証機能が無いので、MAC および IP アドレスを組み合わせて認証を行う

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Subscriber Management
ネットワークにおける subscriber 定義• 静的および動的subscriber interface(1:N)もしくはC-VLAN(1:1)

Subscriber
Definition

ネットワークアクセスの制御、監視•

subscriber の検知 (DHCP –REQUEST message)

Subscriber
Access

ネットワーク リソース/サービスの割り当て• サービスレベルにより異なるサービスへのアクセスや差別化を行う。
• RADIUS Authentication / Authorization

使用状況の監視• RADIUS accounting

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SubscriberServices
SubscriberTracking

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Subscriber Separation

SubscriberDefinition

加入者のIPアドレス毎に仮想I/F (Subscriber I/F)を生成し、各ユーザ毎の統計情報やpolicy/QoS等を管理
特定のL2トポロジに依存しないのでマンション、WLANや移動体アクセス等にも有効
2つのモデル•BBF TR-101 1:1 Model••

C-VLANBBF TR-101 1:N Model••

IP Demux
MAC Validation

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Customer & Service VLAN Models

Subscriber
Definition

Data
Voice
Video

Data

Voice

VideoCustomer VLAN (subscriber #1)
Customer VLAN (subscriber #2)
Customer VLAN (subscriber #3)

Video
Voice
Data

Data
Voice
VideoData

Voice

Video

Service VLAN (Data)
Service VLAN (Voice)
Service VLAN (Video)VideoVoiceData
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Subscriber Interface
on Unnumbered Ethernet
User A
10.0.0.2

Ethernet Link or VLAN
User B
10.0.0.3

User C
10.0.0.4

Subscriber
Definition

Dynamicな仮想Interface
IP1 – User A

DemuxTable

IP2 – User B
IP3 – User C

Demux Table
IP SA
Subscriber Intf
10.0.0.2/32
IP1
10.0.0.3/32
IP2
10.0.0.4/32
IP3

DHCPにより各クライアントに払い出されたIPアドレスに対するホストルートがルーティングテーブルにインストールされる
各VLANを収容するI/Fをunnumberedに設定する事により各クライアントを同一サブネットに収容し、IPアドレスを節約する事が可能
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Dynamic subscriber and service activation
Subscriber
AccessRadius server(AAA)
Subscriber credentials
DHCP option 82
MAC Address
NAS-port-id

Dynamic subscriber Config
DHCP server
QoS/Policyveroc
VPN domain
3.
disRAPCr
DI
ffe
DH
2.
USO.
6
PRA
stHC
Acue
DI
Dq.
ece
US
7KPR
ssC
AC
Ac
-AH
P
Dcecc
9.
HC
sse
.Dpt
-R
DHCP Relay
01eq
ue
stAggregation

SP MPLSCore

1. DHCP discover

1. DHCP discoverwith option82

4. Create session DB entry

8. DHCP Offer

5. Create Demux Interfce and9. DHCP Request

Instantiate dynamic Profile

11. DHCP ACKDHCP subscriber authenticated using RADIUS.
Dynamic creation of configuration per subscriber including
CoS/QOS, Policy (classifiers, rate-limiters)
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Subscriber
Services

Applications/Content(Video, Voice,…)

Internet
CDN orPrivate Peering
Business
VPN
Service
Transport andEndpoints

24Subscriber State

Subscriber
AccessSubscriber
Services

Basic:• DHCP State Machine• option 51 : IP address lease time
• option 58 : T1 timer (IP address renewal)• option 59 : T2 timer (IP address rebinding)BBF WT-146 IP Sessions:• BFD & DHCP State Machine• Optional ARP

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Auto provisioning
Subscriber
AccessSubscriber
Services

ConfigureServices

Configure
Subscriber Policy

Configure
QoS Profile

Configure
IF Protocols - IP

ConfigureIF - VLAN

Configure
PortInterface configuration as follows

自動化が可能！
-> OPEXの削減、Operation Missの軽減

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Accounting and Statistics
Subscriber
Tracking

RADIUS CoA:• Service (De)Activation

RADIUS Acct:• Start/Stop/Interim

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Service On Demand
2- Business logic/PolicyDecision Function
Web Portal/OSS etc
Radius/AAA
Policy server
3-Change of Authorization

cervie1-SonndmaeD

1-Subscriber logs in(DHCP session)(Services activated/de-activated)

Video
Head End or ASP

ASP(e.g. IPTelephony)

ISP(Internet)
Enterprise
VPNs
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DHCP Based Subscriber Aware Edgeのメリット• Subscriber毎に仮想的なInterfaceを割り当てることにより、Subscriber毎、service毎の決めの細かいQoSなどのPolicy制御が可能• Radiusサーバと連動したAuto provisioning機能によりOpexの大幅削減、およびOperation Missの軽減が見込める。
• RADIUS CoAやDIAMETERによって動的なポリシー変更が可能• Unnumbered Ethernetと組み合わせることにより、Segmentationロスが防げるので貴重なGlobal Addressを有効に活用できる。

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Agendaアクセス網とはアクセス網のMPLS化
DHCP Based Subscriber Aware Edge
MPLS + Subscriber Aware Edge

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Subscriber Wholesale/VPN Selection
RADIUS Access-Acceptメッセージにて、Logical Router名もしくはVRF名を示すVSAを送付することにより、動的にLR,VRFを割り当てることが可能
3.
Radius server
(AAA)

RADI

USW Aci th c e2.
VS ssRAA Ac
DI
USceAcces
DHCP Relay s-R

ptequestAggregation

1. DHCP discover

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verocisPdCrffe
DHO.
6tCPesquDH.
e7
KPRCACH
PDC
9.
DH.
10SP MPLS
Core

1. DHCP discoverwith option82

8. DHCP Offer

4. Create session DB entry

9. DHCP Request

5. Create Demux Interfce and11. DHCP ACK

Instantiate dynamic Profile31

2547VPN for wholesale (L3 wholesale)
Subscriberに動的にVRF, Logical RouterをMapping

Radius server(AAA)

Subscriber credentials
DHCP option 82
NAS-Port-id etc
VPNをDynamicにMapping

DHCP server(VPN aware)

CoS, Policy
VRF, LR etc
IP Address

SP MPLS CORE
MPLS/VPNCECESubscribe warePE

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Customer Net

SP MPLS
CorePE32

L2 wholesale
Subscriberに動的にVPLS Instance or L2VPNをMapping

Network Providers
Radius server (AAA)

Service Providers
Radius server (AAA)
DHCP server(VPN aware)

Subscriber credentials
DHCP option 82
NAS-Port-id etc

L2VPN, orVPLS Instance

VPLSをDynamicにMapping

CoS, Policy

Subscriber credentials
DHCP option 82
NAS-Port-id etc

IP Address

SP MPLS CORE
L2VPN / VPLS

SW
Subscribe warePE
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PE33

Subscriber Aware EdgeとMPLSサービスの連携について• Radiusサーバと連動させることにより、Subscriberと各種MPLSアプリケーションを自由に、動的にMappingさせること可能。
• L2, L3 wholesaleはその代表的なアプリケーション例• ポリシーマネージャとの連動で、様々な動的サービスの実現が可能

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THANKS!!

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