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Grundlegendes zum NorthStar-Controller

Der Juniper Networks NorthStar-Controller ist ein SDN-Controller, der SDN-Controller für granulare Visibilität und Steuerung von IP/MPLS-Tunneln in großen Service Provider- und Unternehmensnetzwerken sorgt. Netzwerkbetreiber können den NorthStar-Controller verwenden, um ihre Netzwerkinfrastruktur durch proaktive Überwachung, Planung und Explicit Routing großer Datenmengen dynamisch auf der Grundlage benutzerdefinierter Einschränkungen zu optimieren.

Der NorthStar-Controller bietet Netzwerkmanagern eine leistungsstarke und flexible Traffic-Engineering-Lösung mit einigen wichtigen Funktionen:

  • Komplexe domänenübergreifende Pfadberechnung und Netzwerkoptimierung

  • Umfassende Netzwerkplanung, Kapazitäts- und Topologieanalyse

  • Möglichkeit zur Multi-Layer-Optimierung mit mehreren benutzerdefinierten Einschränkungen

  • Spezifische Anordnung und Synchronisierung von Pfaden, die über geroutete Netzwerkelemente signalisiert werden

  • Globale Ansicht des Netzwerkzustands für Überwachung, Verwaltung und proaktive Planung

  • Fähigkeit, eine abstrahierte Ansicht eines zugrunde liegenden Transportnetzwerks zu erhalten und die Informationen zur Erweiterung seiner paketzentrierten Anwendungen zu nutzen

  • Aktiv/Standby-Cluster mit hoher Verfügbarkeit (Hohe Verfügbarkeit)

  • System- und Netzwerküberwachung

Der NorthStar-Controller nutzt das Path Computation Element Protocol (PCEP), um einen Pfad zwischen den PCC-Routern zu instanziieren. Die Pfadeinrichtung selbst erfolgt über RSVP-TE-Signale, die im Netzwerk aktiviert sind und die Zuweisung von Labels von einem Eingangs-Router zum Egress Router ermöglichen. Die Signalisierung wird durch Eingangsrouter im Kern des Netzwerks ausgelöst. Der PCE-Client wird auf den Routern ausgeführt, indem eine Version des Betriebssystem Junos (Junos OS) verwendet wird, die PCEP unterstützt.

Der NorthStar-Controller stellt PCEP in allen PE-Geräten (PCCs) bereit und verwendet PCEP, um den aktuellen Status der bestehenden Tunnel (LSPs) abzurufen, die im Netzwerk ausgeführt werden. Durch die Bereitstellung einer Ansicht des globalen Netzwerkzustands und des Bandbreitenbedarfs im Netzwerk kann der NorthStar-Controller optimale Pfade berechnen und die Attribute bereitstellen, die der PCC zur Signalisierung des LSP verwendet.

Hinweis:

NorthStar unterstützt Funktionen im Zusammenhang mit LSPs und Links sowohl für physische als auch für logische Systeme. Bei logischen Systemen sind Echtzeitaktualisierungen der Topologie jedoch nicht möglich, da es für logische Systeme kein PCEP gibt. Stattdessen können Sie eine regelmäßige Netconf-Sammlung für aktualisierte logische Topologieinformationen durchführen.

In den folgenden Abschnitten werden Architektur, Komponenten und Funktionalität des NorthStar-Controllers beschrieben:

Architektur und Komponenten

Basierend auf der Path Computation Element (PCE)-Architektur, wie in RFC 5440 definiert, bietet der NorthStar-Controller ein Stateful PCE, das die Netzwerkpfade oder -routen basierend auf einem Netzwerkdiagramm berechnet und Berechnungseinschränkungen anwendet. Ein Path Computation Client (PCC) ist eine Client-Anwendung, die den PCE auffordert, Pfadberechnungen für die externen Label-Switched Paths (LSPs) des PCC durchzuführen. Das Path Computation Element Protocol (PCEP) ermöglicht die Kommunikation zwischen einem PCC und dem NorthStar-Controller, um mehr über das Netzwerk und den LSP-Pfadstatus zu erfahren und mit den PCCs zu kommunizieren. Die PCE-Entität im NorthStar-Controller berechnet Pfade im Netzwerk im Auftrag der PCCs, die Pfadberechnungsservices anfordern. Die PCCs empfangen die Pfade und wenden sie dann im Netzwerk an.

Die Stateful-PCE-Implementierung im NorthStar-Controller stellt die folgenden Funktionen bereit:

  • Ermöglicht Online- und Offline-LSP-Pfadberechnung

  • Löst eine LSP-Umleitung aus, wenn eine Neuoptimierung des Netzwerks erforderlich ist

  • Ändert die LSP-Bandbreite, wenn eine Anwendung eine Erhöhung der Bandbreite erfordert

  • Ändert andere LSP-Attribute auf dem Router, wie z. B. Explicit Route Object (ERO), Setup-Priorität und Haltepriorität

Eine TCP-basierte PCEP-Sitzung verbindet einen PCC mit einem externen PCE. Der PCC initiiert die PCEP-Sitzung und bleibt für die Dauer der PCEP-Sitzung mit dem PCE verbunden. Während der PCEP-Sitzung fordert der PCC LSP-Parameter von der Stateful PCE an. Wenn ein oder mehrere LSP-Parameter vom PCE empfangen werden, signalisiert der PCC den TE-LSP erneut. Wenn die PCEP-Sitzung beendet wird, wird die zugrunde liegende TCP-Verbindung sofort geschlossen, und das PCC versucht, die PCEP-Sitzung wiederherzustellen.

Zu den PCEP-Funktionen gehören die folgenden:

  • LSP-Tunnel-Statussynchronisierung zwischen einem PCC und einem Stateful-PCE – Wenn eine aktive Stateful-PCE-Verbindung erkannt wird, synchronisiert ein PCC einen LSP-Status mit dem PCE. PCEP ermöglicht eine schnelle und zeitnahe Synchronisation des LSP-Zustands mit dem PCE.

  • Delegierung der Steuerung über LSP-Tunnel an ein Stateful-PCE: Ein aktiver Stateful-PCE steuert ein oder mehrere LSP-Attribute für die Berechnung von Pfaden, z. B. Bandbreite, Pfad (ERO) und Priorität (Setup und Hold). PCEP ermöglicht eine solche Delegation von LSPs.

  • Statusbehaftete PCE-Steuerung des Timings und der Abfolge von Pfadberechnungen innerhalb und über PCEP-Sitzungen hinweg: Ein aktiver zustandsbehafteter PCE ändert ein oder mehrere LSP-Attribute, z. B. Bandbreite, Pfad (ERO) und Priorität (Einrichtung und Halten). PCEP übermittelt diese neuen LSP-Attribute vom PCE an den PCC, woraufhin der PCC den LSP im angegebenen Pfad erneut signalisiert.

Interaktion zwischen dem PCC und dem PCE

Für den NorthStar-Controller läuft der PCC in einem neuen Junos OS-Daemon, dem Path Computation Client Process (PCCD), der über einen internen Junos OS IPC-Mechanismus mit dem PCE und mit dem Routing Protocol Process (RPD) interagiert. Abbildung 1 zeigt die Interaktion zwischen PCE, PCCD und RPD.

Abbildung 1: PCCD als Relais/Nachrichtenübersetzer zwischen PCE und RPD Network architecture diagram showing RSVP-TE and PCEP integration: PCE computes paths using PCEP. Router features PCEP, PCCD, RPD, and RSVP-TE CLI. Junos OS IPC enables internal router communication.

Die PCCD ist zustandslos, d. h. sie behält keinen anderen Status als die aktuell ausstehenden Anforderungen bei und merkt sich keinen Status für etablierte LSPs. Der PCCD fordert den Status an, nachdem die Antwort vom PCE zurückgekommen ist, und leitet die Antwort dann an den RPD weiter. Da die PCCD zustandslos ist, muss der RPD nur mit der PCCD kommunizieren, wenn der LSP zum ersten Mal erstellt wird. Nachdem der RPD die Ergebnisse von der PCCD empfangen hat, werden die Ergebnisse gespeichert (auch bei RPD-Neustarts), und der RPD muss erst wieder mit der PCCD kommunizieren, wenn der LSP umgeleitet wird (wenn die LSP-Konfiguration geändert wird oder der LSP ausfällt).

Bereitstellung dynamischer Pfade

Um eine dynamische Pfadbereitstellung zu ermöglichen, muss jeder Eingangs-Label-Edge-Router (LER) als Path Computation Client (PCC) konfiguriert werden. Über PCEP informiert jeder PCC den NorthStar-Controller (PCE-Server) asynchron über den Status von LSPs, einschließlich LSP-Betriebsstatus, Administratorstatus und Schutzereignissen. Die LSP-Statusaktualisierung und die LSP-Bereitstellung hängen vom TCP/PCEP-Verbindungsstatus ab. Wenn die TCP-Verbindung aufgrund von Verbindungsfehlern oder einem PCC-Ausfall unterbrochen wird, wartet der NorthStar-Controller ca. 60 Sekunden auf die erneute Verbindung des PCC und entfernt dann den LSP-Status.

Zugehörige Dokumentation