承载网保护技术FRR

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1、承载网保护技术-FRR(-)摘 要：FRR是一项旨在解决高可靠性网络中，故障发生后信令协议收敛相对较慢的问题,保证流量较少的丢失。FRR技术包括IP FRR、LDP FRR、TE FRR、VPN FRR，分别应用于不同的场景，以保证业务端到端的快速收敛。本文介绍了部分FRR(IP FRR、LDP FRR)技术的实现原理，描述了其部署上的局限性，并给出了一些简单 的部署建议。关键词：FRR、IP FRR、LDP FRR、面向连接、无状态、有状态一、背景介绍电信网络发展至今，几网合一、简化网络模型的需求日益迫切。融合后的广义NGN, 将形成“承载”和“业务”分离的网络模型，基于“一个核心”承载各种

2、不同的业务。利用MPLS/MBGP技术，基于业务部署的VPN,彻底改变了传统IP网络“尽力而 为”的服务模型，提供不同等级的服务承诺，真正实现了对多业务的承载，使得IP作 为 NGN 的承载部分成为趋势。但同时，承载网的角色对IP网络提出了新的需求。电信级高可靠性 严格 Qos 保证 网络安全 电信级管理本文将针对“电信级高可靠性”相关技术进行讨论。二、高可靠性需求业务需求：语音、视频等业务对延迟和抖动的敏感，对承载网的可靠性要求更高技术层面：IP网络本身用以转发流量的拓扑，以及用来驱动建立MPLS LSP的拓扑，都是靠 IP 信令协议来建立的。另外，信令协议产生的初衷，便是对拓扑变化的自动感

3、知、重 新收敛。到目前为止， IP 信令协议在技术上的成熟度，已基本可以让我们信赖其正确 性和容错能力。现在，需要解决的，就是速度的问题，对变化的响应速度。收敛，是网络行为。需要在感知环境变化或故障后，作出响应。但是，无论对于何 种形式的流量转发，都是本机的操作行为。所以从目前来看，收敛是要滞后于流量转发 操作的，两者时间上相差一个数量级。那么，故障发生后，在收敛之前这段存在拓扑黑 洞的时间内，如何正确的指导转发，尽量的减少流量的丢失？现在提出一种解决方案FRR。FRR 技术 快速重路由是在故障发生后，依靠之前建立的备用方案，快速的将流量进行重新路由。所以，FRR的重点在于如何在信令层面建立备

4、用方案，即如何进行FRR的 方法。而重路由（或重转发）操作本身，只是在设备上实现的简单动作。三、IP FRRIP 转发的讨论对于 IP 转发，根本上来说，其信令协议建立和维护的只是某个节点本身的转发信 息，转发也是逐跳进行的单机行为。对于一个节点，只要按照自己的转发信息将流量送 往自己的下一跳节点，就已是“尽力而为”了。信令的建立是非面向连接的，或者说是 “无状态”的；转发同样也是“无状态”的。IP FRR的实现IP 转发所依据的转发信息，主要包括两个部分：区分流量的依据（例如：目的地址） 和流量的去向（即下一跳节点）。网络出现故障后，原本的下一跳变得不可达，通过协议 的能力一段时间后将重新找

5、到一个可用的下一跳。但是，为了在一个新的可用下一跳被 找到之前，使流量不丢失或很少量丢失（依据产品实现性能），我们可以人为地为原本的 下一跳指定一个备用的下一跳。在检测到原本主用下一跳不可用时，直接将流量倒换到 备用下一跳节点，同时等待协议收敛将转发信息刷新。IP FRR在信令层面建立备用转发方案时，是针对转发条目信息（或者说其中的“目 的地址”元素），为其人为指定备用下一跳。因为是纯粹的本机行为，所以只要相应的 转发条目存在，便可在本地成功的实现。并在故障发生后迅速切换，临时指导转发，将 流量倒换至人为指定的备用下一跳。IP FRR局限性IP FRR 备用方案的建立，不会对协议建立的原有拓扑

6、和流量转发有所影响。即本 机的动作，包括备用方案的建立和流量的转发，都不会影响其下一跳节点以及其备用下 一跳节点。然而，临时状态中，流量在被倒换至备用下一跳之后的去向和状态，我们便 不得而知。请考虑如下拓扑：例一：假如链路 cost 如图分布时，将形成如下流量模型当 LR 和 NR 之间的链路故障，或者 NR 故障时， IP FRR 形成的备用转发方案不可用。例二：假如链路cost如图分布时，将形成如下流量模型当 NR 发生故障时， IP FRR 形成的备用转发方案不可用。此时，需 要为备用方案再提供备用方案，同时导致故障发生后的状态不可控。IP FRR是完全的单机行为，备用下一跳路由器的下一

7、跳，不能是自己本身或自己的主 用下一跳。总之，必须在网络方案的设计上来规避IP FRR的局限性，必要时全网实施，以 保证其部署后的可用。IP的FRR可以称之为FRR,因为信令建立和流量转发都是单机行为。对于本机而言所 需要知道的仅仅是下一跳在哪而已；所需要做得仅仅是独立的完成自身这一跳的转发，而 IP FRR已完成了自己的这种职责。IP FRR部署建议组网建议： 双平面网络，两个平面之间互为保护，网络部署简单；单平面网络，需要人工计算确保每条备份路由没有发生环路，需要全网去考虑IGP的Cost值的部署，存在部署复 杂的情况。典型案例： 移动 T 局一期，双平面网络，两个平面之间互为保护。四、L

8、DP FRRMPLS转发的讨论LSP是基于拓扑，驱动建立的，流量的模型和IP拓扑一致。对于每个MPLS节点来说， 转发所使用的标签是其下一跳分配的，下一跳对其分配标签的可用性有所承诺。所以，虽然 LSP建立的过程是非面向连接的，或者说是“无状态”的，但是MPLS流量的转发（标签交 换）是“有状态”的。LDP FRR 的实现LDP 作为一种建立 LSP 的信令协议，其标签的分发依据的是收敛之后的稳定拓扑。所 以， LSP 的容错根本上依靠的是维护 IP 拓扑的协议，流量转发和收敛之间同样也存在数量级的差距。LDP FRR就是为了提供临时解决方案，在故障发生后暂时指导转发。LDP FRR的局限性因

9、为LSP是拓扑驱动的，所以与IP FRR的实现有同样的限制。LDP FRR在信令层面建立备用转发方案时，与IP FRR有些差别，针对的是下一跳而不 是转发信息（标签），为“主用下一跳分配的标签”设置一个“由备用下一跳分配的标签”作 为备份。这就要求存在有“由备用下一跳分配的标签”，即在网络设计时需要保证其首先能 够部署，然后考虑部署后的可用。考虑如下拓扑：图一：LR=Local RouterNR=Nexthop RouterBNR=Backup Nexthop Router图二：Cost=A、B、C、DLR 必须收到 BNR 分发的标签，所以对于 BNR 来说，必须有C+DA+B ；考虑双向部署，同理有：B+DA+C。可得：DA图三：考虑对称拓扑Cost=A、B、C、D对应图二，同理可得AD。与DA矛盾，不可部署FRR只解决本地到下一跳的问题，其实现原理与MPLS “有状态”的转发本质上是相 矛盾的。只能通过全网部署，来一定程度上保证其“状态”。相对于TE, LDP及FRR的部署相对简单。“简单的就是美的”,但前提是“简单而可用”。LDP FRR部署建议组网建议： 建议部署在单平面和非完全对称双平面拓扑中，需要人工计算确保每条备份路由没有发生环路，全网去考虑IGP的Cost值，同时确保备份链路已经分发了备份标签，同 样存在部署复杂的情况。典型案例： 尚无规模应用