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EVPN マルチホーミングの指定フォワーダーの選択

指定フォワーダー(DF)は、ブロードキャスト、不明なユニキャスト、マルチキャスト(BUM)トラフィックを管理し、ループを防止し、効率的なトラフィック分散を確保します。

DF 選択の概要

マルチホーミングの動作モードに応じて、マルチホームの CE(カスタマー エッジ)デバイスへのトラフィックは、1 つまたはすべてのマルチホーム PE(プロバイダ エッジ)デバイスを使用して、カスタマー サイトに到達します。指定フォワーダー(DF)の選択手順では、エンドポイントが1つだけ確保されます。DFは、特定のイーサネットセグメントのブロードキャスト、不明なユニキャスト、マルチキャスト(BUM)トラフィックを処理するため、転送ループが防止され、ネットワークパフォーマンスが最適化されます。

DF 選択プロセスは、設定変更、BGP セッション遷移、リンク状態の変更など、さまざまなネットワーク イベントに動的に応答します。この適応性により、ネットワークは手動による介入なしで効率的なトラフィック転送を維持できます。トリガーとなるイベントが発生すると、DF 選択メカニズムが DF ロールを再評価し、場合によっては再割り当てして、ネットワーク全体で最適なトラフィック処理を維持します。

DF 選択保留タイマーは、選択プロセスが早期に開始されるのを防ぎます。これにより、選択手順が始まる前にネットワークが安定する時間を確保できます。タイマーのデフォルトは 3 秒です。ただし、ネットワークの安定性とパフォーマンスのニーズに合わせて、 ステートメントを designated-forwarder-election-hold-time 変更することができます。このタイマー値は、同じイーサネット セグメントに接続されたすべての PE ルーターで同じである必要があります。

デフォルトの DF 選択手順(RFC 7432 で指定)では、IP アドレスとサービス カービングを使用して、各 EVPN インスタンス(EVI)の DF を選出します。この選択手順は元に戻すため、選択された DF が失敗し、その失敗から回復すると、既存の DF をプリエンプトします。

プリファレンスベースの DF 選択手順では、手動で設定されたプリファレンス値、Don't Preempt(DP)ビット、ルーター ID またはループバック アドレスを使用して DF を選出します。Junos OS リリース 24.2 以降、 優先 ステートメントに、障害発生後の既存の DF のプリエンプションを防止する non-revertive オプションが追加されました。この non-revertive オプションにより、古い DF が障害後に回復した場合のサービスへの影響を回避できます。デフォルトの動作はリバーティブです。

指定フォワーダー(DF)選択の利点

  • 転送ループの防止—BUMトラフィックを処理する単一のマルチホームイーサネットセグメントを選択することで、DF選択は1つのエンドポイントのみトラフィックを転送し、転送ループのリスクを大幅に低減し、ネットワークの安定性を高めます。

  • ネットワークの変化に動的に適応 - DF選択プロセスは、新しいインターフェイス設定やリンク障害からの回復などのネットワークの変化に動的に対応し、ネットワークの安定性と運用効率を維持します。

  • 効率的なフェイルオーバー:バックアップDF(BDF)の存在は、引き継ぐ必要があるまでブロッキング状態のままであり、スムーズなフェイルオーバーとトラフィックの中断を最小限に抑えた継続的なネットワーク運用を保証し、それによってネットワーク全体の耐障害性を向上させます。

  • ルート処理のオーバーヘッドを削減—ルートのフィルタリングに ES-Import 拡張コミュニティーを利用することで、同じイーサネット セグメントに接続された PE によって関連するルートのみがインポートされるようになり、不要なルート処理が削減され、効率的なルート管理が維持されます。

  • ネットワークの一貫性の維持—リンク障害後にイーサネットのオートディスカバリールートを取り消すことでトリガーされる大量撤退メカニズムは、リモートPE上の古いMACアドレスを無効にし、ネットワークの状態の一貫性を確保し、古いMACアドレス情報に起因する問題を防止します。

  • トラフィックの効率的な分散—DF選択プロセスでは、複数のPE間で負荷を分散し、単一のセグメントがトラフィックで過負荷にならないようにすることで、ネットワークパフォーマンスとリソース使用率を最適化します。

DF 選択ロール

指定フォワーダー(DF)の選択プロセスでは、次のようにフォワーディング ロールを選択します。

  • 指定フォワーダー(DF)—顧客サイトのMACアドレスのMACアドバタイズルートを通知するPEルーター。この PE ルーターは、BUM トラフィックをマルチホーム CE デバイスに転送するプライマリ PE ルーターで、指定フォワーダー(DF)PE ルーターと呼ばれます。

  • バックアップ指定フォワーダー(BDF):同じESIのイーサネットオートディスカバリールートをアドバタイズし、DFに障害が発生した場合のバックアップパスとして機能するPEルーターのセット内の各ルーターは、バックアップ指定フォワーダー(BDF)と呼ばれます。BDF は、非 DF ルーターとも呼ばれます。

    DF 選択プロセスでは、ローカル PE ルーターが BDF として選択され、顧客サイトに接続されているマルチホーム インターフェイスがアクティブ/スタンバイ モードのブロッキング状態になります。BDF がイーサネット セグメントの DF として選択されるまで、インターフェイスはブロッキング状態のままになります。

  • 非指定フォワーダー(非DF)—DF として選択されていない他の PE ルーター。また、BDF は非 DF と見なされます。

DF 選択トリガー

一般に、次の条件が DF 選択プロセスをトリガーします。

  • インターフェイスを非ゼロのESIで設定する場合、またはPEルーターがコアから分離された(BGPセッションなし)状態からコアに接続されている(BGPセッションを確立した)状態に移行した場合。これらの条件により、ホールド タイマーもトリガーされます。デフォルトでは、PE はルータが DF として選択されるまで、インターフェイスをブロッキング ステートにします。

  • DF 選択プロセスが完了すると、PE ルーターは新しいイーサネット セグメント ルートを受信するか、既存のイーサネット セグメント ルートの取り消しを検出します。これらのいずれもホールドタイマをトリガーしません。

  • 非DF PEルーターのインターフェイスがリンク障害から回復したとき。この場合、PE ルーターは他の PE ルーターによって課されるホールド タイムを認識しません。その結果、回復された PE ルーターはホールド タイマーをトリガーしません。

DF 選択手順(RFC 7432)

サービス カービングとは、ESI と EVI の粒度における DF 選択のデフォルト手順のことです。 サービス カービングを使用すると、イーサネット セグメントごとに複数の DF(EVI ごとに 1 つ)を選択して、特定のイーサネット セグメントのマルチデスティネーション トラフィックのロード バランシングを実行できます。ロードバランシング手順では、すべてのPEが不連続なEVIのセットのDFとなるように、PEノード間のEVIスペースを均等に分割します。

サービスカービングの手順は次のとおりです。

  1. PE ルーターは、接続されたイーサネット セグメントの ESI を検出すると、関連する ES インポート拡張コミュニティ属性を使用して、イーサネット セグメントごとの自動検出ルートをアドバタイズします。

  2. PE ルーターは、同じイーサネット セグメントに接続された他の PE ノードからオートディスカバリー ルートを受信するために、ホールド タイマー(デフォルト値は 3 秒)を開始します。このタイマー値は、同じイーサネット セグメントに接続されたすべての PE ルーターで同じである必要があります。

    設定ステートメントを使用して、デフォルトの保留タイマーを designated-forwarder-election-hold-time 上書きできます 。

  3. ホールド タイマーが終了すると、各 PE ルーターは、イーサネット セグメントに接続されているすべての PE ノード(それ自体を含む)の IP アドレスの順序リストを番号の昇順で構築します。システムは、すべての PE ルーターに、順序付きリスト内の位置を示す序数を割り当て、IP アドレスの数が最も小さい PE の場合は 0 から始まります。次に、特定の EVI の DF は、VLAN ID と PE の数を法とする序数によって決定され、DF 選択の決定論的で予測可能な方法を提供します。たとえば、VLAN ID が 10 で PE が 3 つある場合、DF は 10 モジュロ 3(10 mod 3 = 1)に対応する序数を持つ PE になります。

  4. 特定の EVI の DF として選択された PE ルーターは、その EVI に関連するイーサネット タグのトラフィックのブロックを解除します。DF PE は、イーサネット セグメントに向かうエグレス方向のマルチ宛先トラフィックのブロックを解除します。すべての非 DF PE ルーターは、イーサネット セグメントに向かうエグレス方向のマルチ宛先トラフィック(関連する EVI 用)をドロップし続けます。

図 1:アクティブ/アクティブ EVPN マルチホーミング Active-Active EVPN Multihoming

図 1 では、ルーター PE1、PE2、および PE3 がアクティブ/アクティブ マルチホーミングの DF 選択を実行します。各ルータは、ESI1 で設定された VLAN の範囲から特定の VLAN の DF になり、他の VLAN の非 DF になることができます。各 DF は、サービスを提供する ESI および VLAN で BUM トラフィックを転送します。非 DF PE ルーターは、これらの特定のイーサネット セグメントで BUM トラフィックをブロックします。

プリファレンスベースの DF 選択

概要

RFC 7432に基づくDF選択は、一部のサービスプロバイダの運用要件を満たしていません。この問題を解決するため、Junos OS リリース 17.3 では、インターフェイスに設定された管理優先値に基づいて DF 選択を制御できるプリファレンスベースの DF 選択機能が導入されました。

プリファレンスベースの DF 選択機能により、ネットワーク オペレータは、インターフェイスに設定されたプリファレンス値で DF ロールを柔軟に管理できます。プライマリ リンクがほとんどのトラフィックを処理する必要があるシナリオでは、この戦略により、スループットとリソース割り当ての両方が最適化されます。

Junos OS リリース 24.2 以降、プリファレンスベースの DF 選択プロセスをカスタマイズするための設定オプションが増えました。

  • プリファレンスnon-revertiveオプションは、障害発生後にオンラインに戻ったときに、以前に指定したDFが現在のDFをプリエンプトしないようにすることで、ネットワークの安定性を向上させます。

  • プリファレンス least、evpn designated-forwarder-preference-highest および evpn designated-forwarder-preference-least ステートメントでは、選択プロセスで ESI および EVI レベルで最高または最低のプリファレンス値を使用するかどうかを選択できます。

これらの機能をサポートする製品の完全なリストについては、 機能エクスプローラー を参照してください。

プリファレンスベースの指定フォワーダー(DF)選択の利点

  • トラフィックフローの最適化:帯域幅などのインターフェイス属性に基づいてDFを設定することで、最適なリンク選択が可能になります。これにより、トラフィックの分散が効率化され、ネットワークリソースの使用効率が向上します。

  • 運用制御の強化:プリファレンス値を手動で設定することで、DF 選択プロセスをより細かく制御し、最適なリンクが使用されるようにすることができます。

  • ネットワーク安定性の強化-プリファレンスnon-revertiveオプションにより、戻りDFが現在のDFをプリエンプトするのを防ぎます。これにより、不要な中断が排除され、サービスの継続的な安定性が確保されます。

  • きめ細かなロードバランシング制御 — DF 選択の基本設定を行うことができます。また、ESIおよびEVIレベルでの最高または最低の優先値に基づいてDFを選択することもできます。これにより、複数のリンクにトラフィックを効果的に分散でき、ネットワークパフォーマンスの向上につながります。

  • メンテナンスの柔軟性—メンテナンスアクティビティ中にプリファレンス値を調整してDFロールを切り替えることができるため、運用の柔軟性を高め、メンテナンスがサービスの継続性に与える影響を軽減できます。

プリファレンスベースの DF 選択手順

プリファレンスベースの DF 選択では、DF を選出する際に手動で設定されたインターフェイス プリファレンス値を使用します。プリファレンス値を手動で設定することで、DF 選択プロセスをより詳細に制御できます。インターフェイスで特定のプリファレンスを設定して、DF として機能するノードに影響を与えることができます。

プリファレンスベースの DF 選択は、次のように進行します。

  1. ESIの下でDF選択タイプの優先valueを設定します。

  2. マルチホーミング PE デバイスは、EVPN タイプ 4 ルートの DF 選択拡張コミュニティを使用して、設定された優先値と DP ビットをアドバタイズします。

  3. EVPNタイプ4ルートを受信した後、PEデバイスは、優先値、DPビット、およびIPアドレスの順で、候補DFデバイスのリストを構築します。

  4. DF タイマーが終了すると、PE デバイスが DF を選択します。

    デフォルトでは、DF の選択は最も高いプリファレンス値に基づきます。ただし、 プリファレンス least または evpn designated-forwarder-preference-least ステートメントを使用して、最も低いプリファレンス値に基づいて DF を選択するようにプリファレンスベースの DF 選択プロセスを設定することはできます。

    手記：

    EVPNdesignated-forwarder-preference-highestまたはdesignated-forwarder-preference-leastのEVPN設定は、競合するマルチホーミングEVIで同じである必要があります。設定しないと、選択プロセスで2つのDFが選択される可能性があり、トラフィック損失やトラフィックループが発生する可能性があります。

  5. 複数のDF候補が同じ優先値を持つ場合、PEデバイスはDPビットに基づいてDFを選択します。これらの DF 候補が同じ DP ビット値を持つ場合、プロセスは最小の IP アドレスに基づいて DF を選択します。

DF 選択アルゴリズムの不一致

ローカルで設定された DF 選択アルゴリズムとリモート PE デバイスの DF 選択アルゴリズムの間に不一致がある場合、すべての PE デバイスは RFC 7432 で指定されているデフォルトの DF 選択にフォールバックする必要があります。

DF 選択アルゴリズムの移行

従来のモジュロベースの DF 選択から新しいプリファレンスベースの方法に移行するには、慎重な計画が必要です。通常、これには、非 DF PE で同じ ESI を持つインターフェイスがダウンするメンテナンス ウィンドウが含まれます。次に、他のマルチホーミング PE に適用する前に、DF PE で新しい DF 選択アルゴリズムを設定します。この構造化されたアプローチにより、サービスへの影響を最小限に抑えながらスムーズな移行を実現します。

次の手順を使用して移行を実行します。

  1. 非 DF PE デバイスで同じ ESI を持つすべてのインターフェイスをダウンさせます。

  2. 現在の DF PE を設定ベースの DF 選択オプションで設定します。

  3. 非 DF PE デバイスでプリファレンスベースの DF 選択オプションを設定します。

  4. 非 DF PE デバイスですべてのインターフェイスを起動します。

インターフェイスを再設定してオンラインに戻した後、DF 選択プロセスが意図したとおりに機能していることを確認します。ネットワークを監視して、指定されたフォワーダーが設定された設定に基づいて正しく選択されていることを確認します。この手順は、新しい設定が正しく適用されていること、および拡張 DF 選択メカニズムによりネットワークが円滑に動作していることを確認するために重要です。

メンテナンス設定の変更

保全作業中に特恵関税値を変更する機能により、運用の柔軟性が向上します。選択したデバイスで設定されたプリファレンス値を変更するだけで、必要に応じてDFロールを切り替えることができます。

特定の ESI の DF を変更するには、次のいずれかの手順を実行します。

  1. 現在の非DFデバイスでプリファレンス値をより高い値に変更します。

  2. 現在の DF デバイスのプリファレンス値を低い値に変更します。

手記：

ESI のプリファレンス値を変更すると、更新された BGP ルート伝搬の遅延を新しいプリファレンス値に統合するために必要な短い期間に、トラフィック損失が発生する可能性があります。

非リバーティブ モード

Junos OS リリース 24.2R1以降、階層で non-revertive オプションを[edit interfaces name esi df-election-type preference]有効にできるようになり、リンクの障害と回復間でネットワークを安定させるのに役立ちます。ESIごとにこのオプションを設定すると、きめ細かな制御が可能になり、各セグメントが望ましい動作に確実に準拠します。

non-revertiveオプションを使用すると、DFが選択されると、障害発生後に以前に指定したDFがオンラインに戻ることで、そのDFがプリエンプトされることがなくなります。この非復帰モードは、安定したネットワーク環境を維持し、不要なサービス中断を回避するための鍵となります。

この機能をサポートする製品の完全なリストについては、 機能エクスプローラー を参照してください。

手記：

non-revertive プリファレンスベースの DF 選択オプションは、次の場合には機能しません。

  • グレースフル リスタート(GR)機能が有効(set routing-options graceful-restart)で、デバイスがグレースフル リスタートを実行します。

プリファレンスベースの DF 選択によるロード バランシング

プリファレンスベースの DF 選択では、プリファレンスの最高値または最低値に基づいて DF を選択することで、ロードバランシングが可能になります。デフォルトでは、DF は最も高い優先値に基づいて選択されます。インターフェイス(ESI レベル)で DF 選択タイプの プリファレンス least を設定して、最も低いプリファレンス値に基づいて DF を選択できます。

また、 EVI レベルで EVPN designated-forwarder-preference-highest または designated-forwarder-preference-least を設定することもできます。

EVI レベルの設定は、以下の 表 1 に示すように、両方を使用すると ESI レベルの設定よりも優先されます。

これらの構成を使用して、次の例のように、さまざまなシナリオでロードバランシングを管理できます。

複数の EVI の下での 1 つの ESI

以下のステートメントのさまざまな組み合わせを使用して、複数の EVI で単一の ESI のロードバランシングを設定します。

  • ESI レベルでの DF 選択タイプのプリファレンスleast。

  • EVPNdesignated-forwarder-preference-leastまたはEVIレベルでdesignated-forwarder-preference-highestします。

表 1:1 つの ESI と複数の EVI によるロード バランシング DF の選択

ケース番号

preference least ESIに設定

designated-forwarder-preference-least EVI-1に設定

designated-forwarder-preference-highest EVI-2に設定

EVI-1の結果

EVI-2の結果

1

いいえ

いいえ

いいえ

最高

最高

2

いいえ

はい

はい(オプションのコマンド)

最低

最高

3

はい

いいえ

いいえ

最低

最低

4

はい

いいえ

はい

最低

最高

1 つの EVI での複数の ESI

1 つの EVI で複数の ESI の ロードバランシング を設定する場合は、ESI のデフォルト設定を使用して最も高いプリファレンスを選択するか、ESI でプリファレンスleastを設定して最も低いプリファレンスを選択します。

evpn designated-forwarder-preference-least または designated-forwarder-preference-highest ステートメントは、ESI レベルの設定を上書きするため、EVI レベルでは設定しないでください。

表 2:1 つの EVI で複数の ESI を使用したロード バランシング DF 選択

preference least ESI-1 に設定

preference least ESI-2について

EVI-1上のES1-1の結果

EVI-1のESI-2の結果

いいえ

いいえ

最高

最高

はい

いいえ

最低

最高

DF 検証

次のshowコマンドは、DF選択の基本設定とステータスに関する詳細なインサイトを提供し、効果的なトラブルシューティングとモニタリングを支援します。

これらのコマンドは、DF 選択設定や現在の DF ステータスなど、EVPN インスタンスに関する詳細情報を表示します。ESI info コマンドは、現在の DF およびバックアップ フォワーダに関するインサイトを、そのプリファレンス値と非リバーティブ ステータスとともに提供します。

これらのコマンドを使いこなすことで、DF 選択機能を効果的に実装および管理できるようになり、堅牢で効率的なネットワーク環境を確保できます。

仮想スイッチの DF 選択

この仮想スイッチでは、1つのEVI(EVPNインスタンス)で複数のブリッジ ドメインを使用できます。また、トランク ポートとアクセス ポートの両方に対応しています。ポート上で柔軟なイーサネット サービスを設定し、単一ポート上の異なる VLAN を異なる EVI の一部にすることができます。

詳細については、以下を参照してください。

仮想スイッチの DF 選択は、以下によって異なります。

  • ポート モード:サブインターフェイス、トランク インターフェイス、アクセス ポート

  • EVIモード—EVPNおよびEVPN-EVIを使用する仮想スイッチ

仮想スイッチでは、複数のイーサネット タグを 1 つの EVI に関連付けることができ、EVI の数値が最も小さいイーサネット タグ値が DF 選択に使用されます。

フェイルオーバーの処理

フェールオーバーは、次の場合に発生する可能性があります。

  • DF PE ルーターは DF ロールを失います。

  • DF PE ルーターにリンクまたはポートの障害があります。

DF ロールを失うと、PE ルーターは DF 上の顧客向けインターフェイスをブロッキング ステートにします。

リンクまたはポートの障害が発生すると、DF 選択プロセスがトリガーされ、BDF PE ルーターが DF として選択されます。その際、ユニキャスト トラフィックとトラフィックの BUM フローは以下のような影響を受けます。

ユニキャスト トラフィック

  • [CE to Core]:CE デバイスは、すべてのリンクでトラフィックをフラッディングし続けます。以前の BDF PE ルーターは、インターフェイスの EVPN マルチホーム ステータスをブロッキング ステートからフォワーディング ステートに変更し、トラフィックはこの PE ルーターを介して学習および転送されます。

  • コアからCEへ—障害が発生したDF PEルーターは、イーサネットセグメントごとのイーサネット自動検出ルートとローカルで学習されたMACルートを取り消し、リモートPEルーターがトラフィックをBDFにリダイレクトします。

手記：

BDF PE ルーターの DF ロールへの移行に時間がかかる場合があり、その結果、インターフェイスの EVPN マルチホーム ステータスが引き続きブロッキング状態になり、トラフィックが失われます。

BUMトラフィック

  • [CE からコア(CE to Core)]:すべてのトラフィックが BDF に向けてルーティングされます。

  • コアから CE—リモート PE ルーターは、コア内の BUM トラフィックをフラッディングします。

関連資料