MPLS LDP網絡可靠性問題及解決方案探討

【摘要】本文介紹了MPLS LDP網絡當前可靠性技術存在的一些問題，并提出了采用MPLS MT和MRT技術實現MPLS LDP可靠性的解決方案，可以讓MPLS LDP網絡中在鏈路和節點故障發生后50ms之內恢復，提高網絡的可靠性。

【關鍵詞】LDPMPLS MTMRT網絡可靠性

一、引言

進入21世紀以來，人類社會已經進入了一個網絡社會，網絡已經深入到了每一個人的生活中，在每個領域都起著非常重要的作用。因此，網絡的可靠性就變得非常重要，這關系到網絡上承載的各種服務是否正常，網絡的可靠性是衡量網絡質量的一個重要指標，也是運營商組建網絡重點關注的指標。

網絡可靠性是指網絡在規定條件下、規定時間內、完成規定功能的能力，這將作為服務等級規范（SLS）的一項指標體現在用戶與運營商簽訂的服務等級協定（SLA）里。因此運營商需要考慮如何保證網絡的可靠性來實現SLA中的承諾。

當前，MPLS目前有兩種技術，一種是LDP技術，一種是RSVP TE技術，兩種技術各有千秋，LDP技術配置簡單，但目前可靠性技術還不夠完善，RSVP TE技術配置比較復雜，但可靠性技術更加成熟，可以提供端到端和鏈路級保護倒換，所以本文主要是針對MPLS LDP網絡的可靠性技術進行深入分析，并且提出一種新的解決方案來解決當前存在的問題，使得MPLS LDP網絡也更加可靠。

二、當前MPLS LDP可靠性技術及存在的問題

FRR（Fast Re-Route）技術是IP/MPLS網絡中最早也是最常使用的可靠性技術，在MPLS LDP網絡中LDP FRR也是當前已有最好的解決鏈路和節點故障的可靠性技術。LDP FRR的基本原理是由LDP協議提前計算好主出接口和出標簽，備出接口和備出標簽，同時存放在轉發表中，當主出接口故障后，立刻切換到備出接口上，這樣就可以做到很快的切換。但LDP LSP的建立是依賴于IGP路由（Inter gateway protocol）的，所以主出接口和備出接口需要依賴于IGP來計算，當前IGP計算主和備出接口目前比較成熟的技術是LFA（LFA（Loop-Free Alternates）算法（具體請參見參考文獻1）。

但LFA算法還是有比較大的缺陷的，在有些場景下無法計算出備出接口，一種是Cost值不能滿足IP FRR鏈路或節點保護公式，一種是鏈路保護的備份路由不支持節點故障的保護，這樣在這些場景下就無法實現LDP FRR，MPLS LDP網絡的可靠性無法得到100%的保證。

三、MPLS MT和MRT FRR技術介紹

為了真正100%的解決MPLS LDP網絡在各種場景的可靠性，我們需要引進兩個新的技術和概念，下面簡單介紹一下。

3.1MPLS MT技術

基于網絡實際物理拓撲，可以繼續劃分邏輯拓撲，將一個物理拓撲劃分成多個邏輯拓撲，如1圖所示：

藍色鏈路劃分到一個拓撲中，為拓撲1，紅色鏈路劃分另一個拓撲，為拓撲2，設備A和C可以同時屬于兩個拓撲。劃分成不同的拓撲后，客戶不同的業務可以使用不同的拓撲來承載，這樣可以做到業務隔離。

為了在不同的拓撲中能象單物理拓撲一樣進行IP/MPLS轉發，就需要IGP和MPLS也支持多拓撲，其中MPLS支持多拓撲的技術就稱之為MPLS MT技術。

3.2MRT技術

MRT（Maximally Redundant Tree最大冗余樹）是一個數學算法[參考文獻2]，該算法在可以任意拓撲中使用，對于任何一個拓撲，根據MRT算法和全網鏈路節點信息，可以生成兩個互相反向的有向無環圖拓撲。在新生成的拓撲中，以目的節點為根，生成藍色和紅色兩棵最大冗余樹。這兩顆最大冗余樹都包含了拓撲中的所有節點，當其中一個樹中的節點和鏈路出現問題，可以沿另一個樹到達目的節點。但是在有些場景中紅色拓撲與藍色拓撲部分鏈路是重疊的，因為這些鏈路是鏈接兩個隔離網絡的只唯一鏈路，這種場景從理論上不存在保護鏈路，除這種特殊情況外，只要從理論上能找到保護鏈路的場景，該算法都可以覆蓋。

四、采用MPLS MT和MRT技術實現MPLS LDP網絡可靠性

如圖2，在一個MPLS LDP網絡中，將網絡中的每個結點都使能MRT和MPLS MT功能，同時在網絡中每條鏈路上都使能IGP和LDP功能，建立IGP和LDP會話。這樣對于網絡中的每個節點，比如節點A，通過IGP收集所有的網絡的拓撲后，針對每一個目的地，采用MRT算法，計算一個藍色拓撲的下一跳和一個紅色拓撲的下一跳，并將此消息通知給LDP協議，LDP協議收到后，為藍色拓撲的下一跳和紅色拓撲的下一跳都分配一個標簽（標簽不相同），通過LDP會話發給相應的鄰居，比如A發給B，在消息中要攜帶拓撲ID，目的前綴，標簽，節點B收到消息后，在對應的拓撲里找節點B為對應目的前綴計算出來的下一跳以及分配的標簽，將兩個標簽綁定在一起，形成一個MPLS轉發表項，以此類推，對于網絡中每個節點，對于每個前綴都有一個藍色拓撲的標簽轉發表和紅色拓撲的標簽轉發表（如圖2所示），當報文進入網絡后，根據報文的目的地址，封裝上藍色拓撲的標簽（默認藍色拓撲優先），然后經過藍色拓撲對應的標簽轉發表，將報文轉發出對應的網絡。當網絡中有鏈路或節點發生故障時，比如節點A與節點B之間的鏈路發生的故障，節點A感知后，發現對于目的地址A，節點B是藍色拓撲的下一跳，馬上查找目的地址A紅色拓撲的下一跳，封裝上紅色拓撲的標簽，將報文轉發出去，這樣報文就會經過紅色拓撲轉發出對應的網絡。

五、結束語

本文介紹了MPLS LDP網絡當前可靠性技術的一些問題，并提出了一種新的解決方案，可以讓MPLS LDP網絡中在鏈路和節點故障發生后50ms之內恢復，保證客戶的業務不受影響。網絡的可靠性變得越來越重要，業界無論是運營商還是設備商都非常重視，大家都在投入很多的人力進行研究，相信通過大家的努力，未來的網絡會變得更加可靠。

參考文獻

[1] Basic Specification for IP Fast Reroute： Loop-Free Alternates A. Atlas， Ed A. Zinin， Ed.

[2] draft-enyedi-rtgwg-mrt-frr-algorithm-02 A. Atlas ， A. Csaszar ， A. Gopalan