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Verstehen von Multicast-Only Fast Reroute

Multicast-only Fast Reroute (MoFRR) minimiert Paketverluste für Datenverkehr in einer Multicast-Verteilungsstruktur, wenn Verbindungsausfälle auftreten, und verbessert Multicast-Routing-Protokolle wie Protocol Independent Multicast (PIM) und Multipoint Label Distribution Protocol (Multipoint LDP) auf Geräten, die diese Funktionen unterstützen.

Hinweis:

Auf Switches wird MoFRR mit MPLS Label Switched Paths und Multipoint LDP nicht unterstützt.

Für Router der MX-Serie wird MoFRR nur auf Routern der MX-Serie mit MPC-Linekarten unterstützt. Als Voraussetzung müssen Sie den Router in network-services enhanced-ip den Modus konfigurieren, und alle Linekarten im Router müssen MPCs sein.

Mit aktiviertem MoFRR senden Geräte Join-Nachrichten auf primären und Backup-Upstream-Pfaden an eine Multicast-Quelle. Geräte erhalten Datenpakete sowohl vom primären als auch vom Backup-Pfad und verwerfen die redundanten Pakete basierend auf der Priorität (Gewichtungen, die den primären und Backup-Pfaden zugewiesen sind). Wenn ein Gerät einen Fehler auf dem primären Pfad erkennt, beginnt es sofort damit, Pakete von der sekundären Schnittstelle (dem Backup-Pfad) zu akzeptieren. Der schnelle Switchover verbessert die Konvergenzzeiten bei Verbindungsausfällen des primären Pfads erheblich.

Eine Anwendung für MoFRR ist das Streaming von IPTV. IPTV-Streams werden als UDP-Streams multicastiert, sodass verlorene Pakete nicht erneut übertragen werden, was zu einer weniger als zufriedenstellenden Benutzererfahrung führt. MoFRR kann die Situation verbessern.

MoFRR – Übersicht

Mit Fast Reroute auf Unicaststreams stellt ein Upstream-Routing-Gerät MPLS Label Switched Paths (LSPs) vor oder berechnet einen IP Loop-Free Alternate (LFA) Fast Reroute Backup-Pfad, um das Versagen eines Segments im Downstream-Pfad zu bewältigen.

Beim Multicast-Routing stammt die Empfangende Seite in der Regel von den Datenverkehrsverteilungsdiagrammen. Dies ist im Gegensatz zu Unicast-Routing, bei dem im Allgemeinen der Pfad von der Quelle zum Empfänger festgelegt wird. PIM (für IP), Multipoint LDP (für MPLS) und RSVP-TE (für MPLS) sind Protokolle, die Multicast-Verteilungsdiagramme erstellen können. Von diesen initiieren PIM- und Multipoint-LDP-Empfänger die Einrichtung des Verteilungsdiagramms, sodass MoFRR mit diesen beiden Multicastprotokollen arbeiten kann, wo sie unterstützt werden.

Wenn das Gerät in einem Multicast-Tree einen Fehler bei der Netzwerkkomponente erkennt, dauert es einige Zeit, um eine reaktive Reparatur durchzuführen, was bei der Einrichtung eines alternativen Pfads zu erheblichen Datenverkehrsverlusten führt. MoFRR reduziert Datenverkehrsverluste in einem Multicast-Verteilungsbaum, wenn eine Netzwerkkomponente ausfällt. Mit MoFRR richtet eines der downstream-Routing-Geräte einen alternativen Pfad zur Quelle ein, um einen Backup-Live-Stream desselben Multicast-Datenverkehrs zu erhalten. Wenn ein Fehler entlang des primären Streams auftritt, kann das MoFRR-Routinggerät schnell zum Backup-Stream wechseln.

Wenn MoFRR für jeden (S,G)-Eintrag aktiviert ist, verwendet das Gerät zwei der verfügbaren Upstream-Schnittstellen, um eine Join-Nachricht zu senden und Multicast-Datenverkehr zu empfangen. Das Protokoll versucht, zwei unzusammenhängende Pfade auszuwählen, wenn zwei solche Pfade verfügbar sind. Wenn keine unzusammenhängenden Pfade verfügbar sind, wählt das Protokoll zwei nicht unzusammenhängende Pfade aus. Wenn zwei nicht unzusammenhängende Pfade nicht verfügbar sind, wird nur ein primärer Pfad ohne Sicherung ausgewählt. MoFRR priorisiert die unzusammenhängende Sicherung zugunsten des Load Balancing der verfügbaren Pfade.

MoFRR wird sowohl für IPv4- als auch für IPv6-Protokollfamilien unterstützt.

Abbildung 1 zeigt zwei Pfade vom Multicast-Empfänger-Routinggerät (auch als Egress Provider Edge (PE)-Gerät bezeichnet) zum Multicast-Source-Routing-Gerät (auch als Ingress-PE-Gerät bezeichnet).

Abbildung 1: MoFRR-Beispieltopologie MoFRR Sample Topology

Mit aktiviertem MoFRR richtet das Ausgangs-Routinggerät (empfängerseitig) zwei Multicastbäume, einen primären Pfad und einen Backup-Pfad in Richtung der Multicast-Quelle für jede (S,G) ein. Mit anderen Worten, das Ausgangsroutinggerät übermittelt dieselben (S,G) Join-Nachrichten zu zwei verschiedenen upstreamen Nachbarn und erzeugt so zwei Multicast-Bäume.

Einer der Multicastbäume durchläuft die Ebene 1 und die andere die Ebene 2, wie in Abbildung 1 dargestellt. Für jeden (S,G) leitet das Ausgangsroutinggerät den auf dem primären Pfad empfangenen Datenverkehr weiter und verfällt der auf dem Backup-Pfad empfangene Datenverkehr.

MoFRR wird sowohl auf Equal-Cost-Multipath-Pfaden (ECMP)- als auch auf Nicht-ECMP-Pfaden unterstützt. Das Gerät muss Unicast Loop-Free Alternate (LFA)-Routen aktivieren, um MoFRR auf Nicht-ECMP-Pfaden zu unterstützen. Sie aktivieren LFA-Routen mithilfe der link-protection Anweisung in der Interior Gateway Protocol (IGP)-Konfiguration. Wenn Sie den Verbindungsschutz auf einer OSPF- oder IS-IS-Schnittstelle aktivieren, erstellt das Gerät einen Backup-LFA-Pfad zum primären nächsten Hop für alle Zielrouten, die die geschützte Schnittstelle passieren.

Junos OS implementiert MoFRR im IP-Netzwerk für IP MoFRR und auf dem MPLS Label-Edge Routing-Gerät (LER) für Multipoint LDP MoFRR.

Multipoint LDP MoFRR wird am Ausgangsgerät eines MPLS-Netzwerks verwendet, wo die Pakete an ein IP-Netzwerk weitergeleitet werden. Mit Multipoint-LDP-MoFRR erstellt das Gerät zwei Pfade zum upstreamen PE-Routing-Gerät für den Empfang von zwei MPLS-Paketströmen am LER. Das Gerät akzeptiert einen der Streams (primär) und der andere (das Backup) wird am LER abgebrochen. Wenn der primäre Pfad ausfällt, akzeptiert das Gerät stattdessen den Backup-Stream. Unterstützung von Inband-Signalübertragung ist Eine Voraussetzung für MoFRR mit Multipoint-LDP (siehe Understanding Multipoint LDP Inband Signaling for Point-to-Multipoint LSPs).

PIM-Funktionalität

Junos OS unterstützt MoFRR für SPT-Joins (Shortest Path Tree) in PIM Source-Specific Multicast (SSM) und Any-Source Multicast (ASM). MoFRR wird sowohl für SSM- als auch für ASM-Bereiche unterstützt. Um MoFRR für (*,G)-Joins zu aktivieren, fügen Sie die mofrr-asm-starg Konfigurationsanweisung in der [edit routing-options multicast stream-protection] Hierarchie hinzu. Für jede Gruppe G wird MoFRR entweder für (S,G) oder (*,G) betrieben, aber nicht für beide. (S,G) hat immer Vorrang vor (*,G).

Mit aktiviertem MoFRR verbreitet ein PIM-Routinggerät Join-Nachrichten an zwei Upstream-Reverse-Path Forwarding (RPF)-Schnittstellen, um Multicast-Datenverkehr auf beiden Links für dieselbe Join-Anforderung zu empfangen. MoFRR gibt zwei Pfaden den Vorzug, die nicht zum selben unmittelbaren Upstream-Routing-Gerät konvergieren. PIM installiert geeignete Multicast-Routen mit upstreamen RPF-Next Hops mit zwei Schnittstellen (für die primären und Backup-Pfade).

Wenn der primäre Pfad ausfällt, wird der Backup-Pfad auf den primären Status aktualisiert, und das Gerät leitet den Datenverkehr entsprechend weiter. Wenn alternative Pfade verfügbar sind, berechnet MoFRR einen neuen Backup-Pfad und aktualisiert oder installiert die entsprechende Multicastroute.

Sie können MoFRR mit PIM Join Load Balancing aktivieren (siehe join-load-balance automatic Anweisung). In diesem Fall ist die Verteilung der Join-Nachrichten unter den Links möglicherweise nicht gleichmäßig. Wenn eine neue ECMP-Verbindung hinzugefügt wird, werden Join-Nachrichten auf dem primären Pfad neu verteilt und lastausgleichen. Die Join-Nachrichten auf dem Backup-Pfad folgen möglicherweise immer noch demselben Pfad und werden möglicherweise nicht gleichmäßig neu verteilt.

Sie aktivieren MoFRR mit der stream-protection Konfigurationsanweisung in der [edit routing-options multicast] Hierarchie. MoFRR wird durch eine Reihe von Filterrichtlinien verwaltet.

Wenn ein Ausgangs-PIM-Routinggerät eine Join-Nachricht oder einen IGMP-Bericht empfängt, prüft es auf eine MoFRR-Konfiguration und wird wie folgt ausgeführt:

  • Wenn die MoFRR-Konfiguration nicht vorhanden ist, sendet PIM eine Join-Nachricht upstream zu einem upstreamen Nachbarn (z. B. Ebene 2 in Abbildung 1).

  • Wenn die MoFRR-Konfiguration vorhanden ist, prüft das Gerät auf eine Richtlinienkonfiguration.

  • Wenn keine Richtlinie vorhanden ist, prüft das Gerät nach primären und Backup-Pfaden (Upstream-Schnittstellen) und geht wie folgt vor:

    • Wenn primäre und Backup-Pfade nicht verfügbar sind, sendet PIM eine Join-Nachricht upstream an einen upstreamen Nachbarn (z. B. Ebene 2 in Abbildung 1).

    • Wenn Primär- und Backup-Pfade verfügbar sind, sendet PIM die Join-Nachricht upstream an zwei der verfügbaren Upstream-Nachbarn. Junos OS richtet primäre und sekundäre Multicastpfade ein, um Multicast-Datenverkehr zu empfangen (z. B. Ebene 1 in Abbildung 1).

  • Wenn eine Richtlinie vorhanden ist, überprüft das Gerät, ob die Richtlinie MoFRR dafür (S,G) zulässt, und wird wie folgt ausgeführt:

    • Wenn diese Richtlinienprüfung fehlschlägt: PIM sendet eine Join-Nachricht upstream an einen upstreamen Nachbarn (z. B. Ebene 2 in Abbildung 1).

    • Wenn diese Richtlinienprüfung besteht– Das Gerät prüft auf Primäre und Backup-Pfade (Upstream-Schnittstellen).

      • Wenn der primäre und der Backup-Pfad nicht verfügbar sind, sendet PIM eine Join-Nachricht upstream zu einem Upstream-Nachbarn (z. B. Ebene 2 in Abbildung 1).

      • Wenn der primäre und der Backup-Pfad verfügbar sind, sendet PIM die Join-Nachricht upstream an zwei der verfügbaren Upstream-Nachbarn. Das Gerät richtet primäre und sekundäre Multicastpfade ein, um Multicast-Datenverkehr zu empfangen (z. B. Ebene 1 in Abbildung 1).

Multipoint-LDP-Funktionen

Zur Vermeidung von MPLS-Datenverkehrsduplizierung wählt Multipoint-LDP in der Regel nur einen Upstream-Pfad aus. (Siehe Abschnitt 2.4.1.1. Determining One's 'Upstream LSR' in RFC 6388, Label Distribution Protocol Extensions for Point-to-Multipoint and Multipoint-to-Multipoint Label Switched Paths.)

Für Multipoint-LDP mit MoFRR wählt das Multipoint-LDP-Gerät zwei separate Upstream-Peers aus und sendet zwei separate Labels, einen an jeden Upstream-Peer. Das Gerät verwendet denselben Algorithmus, der in RFC 6388 beschrieben wird, um den primären Upstream-Pfad auszuwählen. Das Gerät verwendet den gleichen Algorithmus zur Auswahl des Backup-Upstream-Pfads, schließt jedoch die primäre Upstream-LSR als Kandidaten aus. Die beiden verschiedenen Upstream-Peers senden zwei MPLS-Datenverkehrsströme an das Ausgangsroutinggerät. Das Gerät wählt nur einen der upstreamen Nachbarpfade als primären Pfad aus, von dem der MPLS-Datenverkehr akzeptiert werden soll. Der andere Pfad wird zum Backup-Pfad, und das Gerät löscht den Datenverkehr. Wenn der primäre Upstream-Pfad ausfällt, nimmt das Gerät den Datenverkehr vom Backup-Pfad auf. Das Multipoint-LDP-Gerät wählt die beiden Upstream-Pfade basierend auf dem Interior Gateway Protocol (IGP) Root Device Next Hop aus.

Eine Forwarding Equivalency Class (FEC) ist eine Gruppe von IP-Paketen, die auf die gleiche Weise, über den gleichen Pfad und mit der gleichen Weiterleitungsbehandlung weitergeleitet werden. Normalerweise repräsentiert das Label, das auf einem bestimmten Paket liegt, das FEC, dem dieses Paket zugewiesen ist. In MoFRR werden für jedes FEC zwei Routen in die mpls.0-Tabelle eingefügt: eine Route für das primäre Label und die andere route für das Backup-Label.

Wenn parallele Verbindungen zum selben unmittelbar vorgeschalteten Gerät vorhanden sind, betrachtet das Gerät beide parallelen Verbindungen als primär. Das upstreame Gerät sendet jederzeit Datenverkehr auf nur einer der mehreren parallelen Verbindungen.

Ein Knospenknoten ist eine LSR, die eine Ausgangs-LSR ist, aber auch über einen oder mehrere direkt verbundene Downstream-LSRs verfügt. Für einen Knospenknoten wird der Datenverkehr vom primären Upstream-Pfad an eine downstream-LSR weitergeleitet. Wenn der primäre Upstream-Pfad ausfällt, wird der MPLS-Datenverkehr vom Backup-Upstream-Pfad an die Downstream-LSR weitergeleitet. Das bedeutet, dass der downstream LSR Next Hop zu beiden MPLS-Routen zusammen mit dem ausgangsnächsten Hop hinzugefügt wird.

Wie bei PIM aktivieren Sie MoFRR mit Multipoint-LDP unter Verwendung der stream-protection Konfigurationsanweisung in der [edit routing-options multicast] Hierarchie und werden durch eine Reihe von Filterrichtlinien verwaltet.

Wenn Sie das Multipoint-LDP-Point-to-Multipoint-FEC für MoFRR aktiviert haben, berücksichtigt das Gerät die folgenden Überlegungen bei der Auswahl des Upstream-Pfads:

  • Die angestrebten LDP-Sitzungen werden übersprungen, wenn es eine nicht-getarnte LDP-Sitzung gibt. Wenn es eine einzelne zielgerichtete LDP-Sitzung gibt, wird die angestrebte LDP-Sitzung ausgewählt, aber das entsprechende Point-to-Multipoint-FEC verliert die MoFRR-Funktion, da keine Schnittstelle mit der angestrebten LDP-Sitzung verbunden ist.

  • Alle Schnittstellen, die zum selben Upstream-LSR gehören, gelten als primärer Pfad.

  • Für alle Root-Node-Routenaktualisierungen wird der Upstream-Pfad basierend auf den neuesten Hops aus dem IGP geändert. Wenn ein besserer Pfad verfügbar ist, versucht Multipoint-LDP, auf den besseren Pfad umzusteigen.

Paketweiterleitung

Für PIM- oder Multipoint-LDP führt das Gerät die Multicast-Quellstromauswahl an der Eingangsschnittstelle durch. Dadurch bleibt die Fabric-Bandbreite erhalten und die Weiterleitungsleistung wird maximiert, da:

  • Vermeidet das Versenden doppelter Streams über die Fabric

  • Verhindert mehrere Routensuche (die zu Paketverlusten führen).

Für PIM enthält jeder IP-Multicast-Stream dieselbe Zieladresse. Unabhängig von der Schnittstelle, an der die Pakete ankommen, haben die Pakete dieselbe Route. Das Gerät überprüft die Schnittstelle, auf der jedes Paket eintrifft, und leitet nur diejenigen weiter, die von der primären Schnittstelle stammen. Wenn die Schnittstelle mit einer Backup-Stream-Schnittstelle übereinstimmt, löscht das Gerät die Pakete. Wenn die Schnittstelle nicht mit der primären oder der Backup-Stream-Schnittstelle übereinstimmt, verarbeitet das Gerät die Pakete als Ausnahmen in der Steuerungsebene.

Abbildung 2 zeigt diesen Prozess mit Beispiel-Primär- und Backup-Schnittstellen für Router mit PIM. Abbildung 3 zeigt dies ähnlich für Switches mit PIM.

Abbildung 2: MoFRR IP Route Lookup in der Packet Forwarding Engine auf Routern MoFRR IP Route Lookup in the Packet Forwarding Engine on Routers
Abbildung 3: MoFRR IP-Routenbehandlung in der Packet Forwarding Engine an Switches MoFRR IP Route Handling in the Packet Forwarding Engine on Switches

Bei MoFRR mit Multipoint-LDP auf Routern verwendet das Gerät mehrere MPLS-Labels, um die MoFRR-Stream-Auswahl zu steuern. Jedes Label repräsentiert eine separate Route, aber jedes verweist auf die gleiche Schnittstellenlistenprüfung. Das Gerät leitet nur das primäre Label weiter und löscht alle anderen. Mehrere Schnittstellen können Pakete mit demselben Label empfangen.

Abbildung 4 zeigt diesen Prozess für Router mit Multipoint-LDP.

Abbildung 4: MoFRR MPLS-Routensuche in der Packet Forwarding Engine MoFRR MPLS Route Lookup in the Packet Forwarding Engine

Einschränkungen und Einschränkungen

MoFRR-Einschränkungen und Einschränkungen für Switching- und Routing-Geräte

MoFRR weist die folgenden Einschränkungen und Einschränkungen bei Routing- und Switching-Geräten auf:

  • Die MoFRR-Fehlererkennung wird für den sofortigen Linkschutz des Routing-Geräts unterstützt, auf dem MoFRR aktiviert ist, und nicht auf allen Verbindungen (End-to-End) im Multicast-Datenverkehrspfad.

  • MoFRR unterstützt die schnelle Umleitung auf zwei ausgewählten, unzusammenhängenden Pfaden zur Quelle. Zwei der ausgewählten upstreamen Nachbarn können sich nicht an derselben Schnittstelle befinden, d. h. zwei upstreame Nachbarn in einem LAN-Segment. Dasselbe gilt, wenn es sich bei der Upstream-Schnittstelle um eine Multicast-Tunnelschnittstelle handelt.

  • Die Erkennung der maximalen End-to-End-disjunkten Upstream-Pfade wird nicht unterstützt. Das empfängerseitige (Ausgangs-) Routing-Gerät stellt nur sicher, dass es ein unzusammenhängendes Upstream-Gerät (den unmittelbaren vorherigen Hop) gibt. PIM- und Multipoint-LDP unterstützen nicht die Äquivalente von Explicit Route Objects (EROs). Daher ist die unzusammenhängende Erkennung von Upstream-Pfaden auf die Steuerung des unmittelbar vorherigen Hop-Geräts beschränkt. Aufgrund dieser Einschränkung kann der Pfad zum upstreamen Gerät des vorherigen Hops, der als primäres Und Backup ausgewählt wurde, gemeinsam genutzt werden.

  • In den folgenden Szenarien kann es zu Datenverkehrsverlusten führen:

    • Ein besserer Upstream-Pfad wird auf einem Ausgangsgerät verfügbar.

    • MoFRR ist auf dem Ausgangsgerät aktiviert oder deaktiviert, während ein aktiver Datenverkehrsstrom fließt.

  • PIM Join Load Balancing für Join-Nachrichten für Backup-Pfade wird nicht unterstützt.

  • Für eine Multicastgruppe G ist MoFRR nicht für die Join-Nachrichten (S,G) und (*,G) zulässig. (S,G) Join-Nachrichten haben Vorrang vor (*,G).

  • MoFRR wird nicht für Multicast-Datenverkehrsströme unterstützt, die zwei verschiedene Multicastgruppen verwenden. Jede (S,G)-Kombination wird als ein einzigartiger Multicast-Datenverkehrsstrom behandelt.

  • Der bidirektionale PIM-Bereich wird mit MoFRR nicht unterstützt.

  • PIM Dense Mode wird mit MoFRR nicht unterstützt.

  • Multicaststatistiken für den Backup-Datenverkehrsstrom werden von PIM nicht verwaltet und sind daher in der Betriebsausgabe von show Befehlen nicht verfügbar.

  • Die Überwachung der Übertragungsrate wird nicht unterstützt.

MoFRR-Beschränkungen für Switching-Geräte mit PIM

MoFRR mit PIM hat die folgenden Einschränkungen für Switching-Geräte:

  • MoFRR wird nicht unterstützt, wenn es sich bei der Upstream-Schnittstelle um eine integrierte Routing- und Bridging-Schnittstelle (IRB) handelt, die sich auf andere Multicast-Funktionen wie Das Internet Group Management Protocol Version 3 (IGMPv3)-Snooping auswirkt.

  • Paketreplikation und Multicast-Suche während der Weiterleitung des Multicast-Datenverkehrs können dazu führen, dass Pakete mehrmals durch PFEs zurückgeführt werden. Infolgedessen können angezeigte Werte für Multicastpaketzähler des show pfe statistics traffic Befehls höhere Zahlen anzeigen als in Ausgabefeldern wie Input packets und Output packetserwartet. In MoFRR-Szenarien wird dieses Verhalten möglicherweise häufiger bemerkt, da duplizierte primäre und Backup-Streams den Datenverkehrsfluss im Allgemeinen erhöhen.

MoFRR-Einschränkungen und Einschränkungen bei Routing-Geräten mit Multipoint-LDP

MoFRR weist die folgenden Einschränkungen und Einschränkungen auf Routern auf, wenn sie mit Multipoint-LDP verwendet werden:

  • MoFRR gilt nicht für Multipoint-LDP-Datenverkehr, der in einem RSVP-Tunnel empfangen wird, da der RSVP-Tunnel nicht mit einer Schnittstelle verknüpft ist.

  • Gemischtes Upstream-MoFRR wird nicht unterstützt. Dies bezieht sich auf PIM-Multipoint-LDP-In-Band-Signalübertragung, wobei ein Upstream-Pfad durch Multipoint-LDP und der zweite Upstream-Pfad über PIM erfolgt.

  • Multipoint-LDP-Labels als innere Labels werden nicht unterstützt.

  • Wenn die Quelle über mehrere Ingress-Provider-Edge-Routinggeräte (PE) erreichbar ist, wird Multipoint-LDP-MoFRR nicht unterstützt.

  • Gezielte LDP-Upstream-Sitzungen werden nicht als Upstream-Gerät für MoFRR ausgewählt.

  • Der Multipoint-LDP-Linkschutz auf dem Backup-Pfad wird nicht unterstützt, da moFRR-interne Labels nicht unterstützt werden.