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LSP計算

制約付きパスLSP計算

制限付き最短パスファースト(CSPF)アルゴリズムは、OSPFおよびIS-ISルート計算で使用される最短パスファースト(SPF)アルゴリズムの高度な形式です。CSPFは、複数の制約を受けるLSPのパスの計算に使用されます。LSPの経路を計算する際、CSPFはネットワークのトポロジーだけでなく、LSPやリンクの属性も考慮し、インテリジェントにネットワーク負荷を分散することで混雑を最小限に抑えようとします。

CSPF が考慮する制約には、次のものが含まれます。

  • LSP属性

    • 管理グループ(つまり、リンクの色の要件)

    • 帯域幅要件

    • 明示的なルート(ストリクトまたはルーズ)

    • ホップの制限

    • 優先度(設定と保留)

  • リンク属性

    • 管理グループ(つまり、リンクに割り当てられたリンクの色)

    • リンクの予約可能な帯域幅(静的帯域幅から現在予約されている帯域幅を差し引いたもの)

CSPF が考慮するデータは、以下のソースから取得されます。

  • トラフィック制御データベース—最新のトポロジー情報、現在のリンクの予約可能な帯域幅、およびリンクカラーをCSPFに提供します。CSPF アルゴリズムが計算を実行するためには、特別な拡張子を持つリンク状態 IGP(OSPF や IS-IS など)が必要です。CSPF を有効にするためには、すべてのルーターのリンク状態 IGP が特別な拡張をサポートしている必要があります。トポロジーデータベースを構築する際、拡張IGPは現在のLSPを考慮し、あらゆる場所でルート情報をフラッディングする必要があります。予約されたリンク帯域幅とリンクの色の変更によりデータベースが更新されるため、拡張された IGP は通常の IGP よりも頻繁にフラッディングする傾向があります。これらのコンポーネント間の関係の図については、 図1 を参照してください。

  • 現在アクティブなLSP—ルーターから発信されるすべてのLSPとその現在の運用ステータス(アップ、ダウン、またはタイムアウト)が含まれます。

図1:CSPF計算プロセス CSPF Computation Process

このセクションでは、以下のトピックについて説明します。

CSPF によるパスの選択方法

パスを選択するには、CSPF は特定のルールに従います。ルールは次のとおりです。

  1. 優先度が高い(設定優先度値が最も低いLSP)順に、LSPを1つずつ計算します。優先度が等しい LSP のうち、CSPF は LSP 名のアルファベット順に LSP にサービスを提供します。

  2. 全二重ではなく、予約可能な帯域幅が十分にないすべてのリンクのトラフィック制御データベースを除外します。

  3. LSP 設定に include ステートメントが含まれている場合、含まれているカラーを共有しないすべてのリンクを除外します。

  4. LSP 設定に exclude ステートメントが含まれている場合、除外されたカラーを含むすべてのリンクを除外します。リンクにカラーがない場合は、受け入れられます。

  5. 複数のパスのコストが等価である場合、最終ホップ アドレスが LSP の宛先と同じパスを選択します。

  6. 複数の等コスト パスが残っている場合は、ホップ数が最も少ないものを選択します。

  7. 複数の等価コスト パスがある場合、LSP に設定された CSPF 負荷分散ルール(最小フィル、最大フィル、またはランダム)を適用します。

CSPF は、明示的なパス制約を考慮して、LSP のegressルーターへの最短パスを見つけます。例えば、パスがルーターA を通過する必要がある場合、2つの別々のSPFが計算されます。1つはingressルーターからルーターA へ、もう1つはルーターA からegressルーターへのものです。すべてのCSPFルールが両方の計算に適用されます。

CSPFパス選択タイブレーキング

CSPFルール(CSPFのパス選択方法)適用後も複数のパスが利用可能な場合は、タイブレークルールが適用され、LSPのパスが選択されます。使用されるルールは、設定によって異なります。タイブレークには 3 つのルールがあります。

  • ランダム—残りのパスの1つがランダムに選択されます。このルールでは、利用可能な帯域幅比率に関係なく、各リンクに同じ数のLSPを配置する傾向があります。これはデフォルトの動作です。

  • 最小フィル—利用可能な最小帯域幅比率が最大のパスが優先されます。このルールは、各リンクの予約を均等化しようとします。

  • Most fill—利用可能な最小帯域幅比が最小のパスが優先されます。このルールは、代替リンクに進む前にリンクを埋めようとします。

以下の定義では、最小フィルと最もフィルルールに対して、利用可能な最小帯域幅比率の数値がどのように導出されるのかを説明しています。

  • 予約可能な帯域幅 = リンクの帯域幅 x リンクのサブスクリプション係数

  • 利用可能な帯域幅 = 予約可能な帯域幅 –(リンクを 通過するLSPの帯域幅の合計)

  • 使用可能な帯域幅の比率 = 使用可能な帯域幅/予約可能な帯域幅

  • 最小利用可能な帯域幅比(パスに対して)= パス内のリンクの最小利用可能な帯域幅比

注:

最小塗りつぶしまたは最も多い塗りつぶし動作を使用するには、パスの帯域幅([edit protocols mpls label-switched-path lsp-name]階層レベルで bandwidth ステートメントを使用して指定)または最小帯域幅([edit protocols mpls label-switched-path lsp-name auto-bandwidth]階層レベルで minimum-bandwidth ステートメントを使用して指定)が 0 より大きい値に設定されている必要があります。パスの帯域幅または最小帯域幅が未設定または0に設定されている場合、利用可能な最小帯域幅は計算できず、代わりにランダムパス選択動作が使用されます。

オフラインでのCSPFパスの計算

Junos OSは、オンラインのリアルタイムCSPF計算のみを提供します。各ルーターは、ネットワーク内の他のルーターから独立して CSPF 計算を実行します。これらの計算は、現在入手可能なトポロジー情報(通常は最新の情報ではありますが、完全に正確ではない情報)に基づいています。LSPの配置は、現在のネットワークステータスに基づいてローカルに最適化されます。

ネットワーク全体のリンクをグローバルに最適化するには、オフラインツールを使用してCSPF計算を実行し、LSPのパスを決定します。このようなツールを自分で作成することも、既存のネットワーク設計ツールを変更してこれらの計算を実行することもできます。ツールを定期的に(毎日または毎週)実行し、結果をルーターにダウンロードする必要があります。オフラインツールでは、最適化された計算を実行する際に、次のことを考慮する必要があります。

  • LSPのすべての要件

  • すべてのリンク属性

  • 完全なネットワークトポロジー

CSPFタイブレーキングの設定

LSPのパスを選択する際、CSPFは複数の等コストパスがある場合、タイブレークプロセスを使用します。CSPF がパスを選択する方法については、「 CSPF がパスを選択する方法」を参照してください。

CSPFタイブレーキングの動作を変更するには、以下のステートメントのいずれかを設定できます(これらのステートメントは一度に1つだけ設定できます)。

  • デフォルトでは、CSPF のランダムなタイブレークルールを使用して、一連の等コストパスからパスを選択します。ただし、 random ステートメントを使用して、この動作を明示的に設定することもできます。

  • 最も使用率の低いリンクを持つパスを優先するには、 least-fill ステートメントを含めます。

  • 最も利用されているリンクがあるパスを優先するには、 most-fill ステートメントを含めます。

これらの各ステートメントは、以下の階層レベルに含めることができます。

  • [edit protocols mpls label-switched-path lsp-name]

  • [edit logical-systems logical-system-name protocols mpls label-switched-path lsp-name]

制約付きパスLSP計算の無効化

IGPがリンクステートプロトコル(IS-ISやOSPFなど)であり、各ルーターのリンクの現在の帯域幅予約を報告できる拡張をサポートしている場合、制約付きパスLSPがデフォルトで計算されます。

IS-ISおよびOSPFのJunos実装には、制約付きパスLSP計算をサポートする拡張機能が含まれています。

ルーターで IS-IS が有効になっている場合、または OSPF トラフィック制御拡張が有効になっている場合、MPLS はデフォルトで制約付きパス LSP 計算を実行します。制約付きパスLSP計算の仕組みについては、 制約付きパスLSP計算を参照してください。

制約付きパスLSPは、以下の理由により、迅速かつ成功裏に確立される可能性が高くなります。

  • LSP の計算では、現在の帯域幅予約が考慮されます。

  • 制約付きパスLSPは、ノードの障害や混雑から離れて、自分自身を再ルーティングします。

制約付きパスLSP計算が有効になっている場合、 シグナル化されたLSPの最適化で説明されているように、LSPが定期的に再最適化されるように設定できます。

LSPが確立されている場合、または既存のLSPに障害が発生した場合、LSPが正常に設定されるまで、制約付きパスLSPの計算が再試行タイマーで指定された間隔で定期的に繰り返されます。LSPが設定されると、再計算は行われません。再試行タイマーの詳細については、「 イングレスルーターとエグレスルーター間の接続の設定」を参照してください。

デフォルトでは、制約付きパスLSP計算が有効になっています。すべてのノードが必要なトラフィック制御拡張をサポートしていない場合、制約付きパスLSP計算を無効にすることができます。制約付きパスLSP計算を無効にするには、 no-cspf ステートメントを含めます。

このステートメントを含めることができる階層レベルの一覧については、このステートメントの「ステートメント概要」セクションを参照してください。

no-cspfステートメントを設定することにより、LSPの制約付きパスLSP計算を無効にした後、このルーターからのIGPよりも低いメトリックで他のLSPをIS-ISまたはOSPFにアドバタイズしようとすると、新しいLSPを確立できません。

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