次世代 VPLS ポイントツーマルチポイント転送の概要
VPLS は、MPLS(マルチプロトコル ラベル スイッチング)コアを介してマルチキャスト トラフィックを効率的に送信するためのレイヤー 2 ソリューションです。
VPLS は、MPLS ネットワーク クラウド全体で LAN のブロードキャスト ドメインをエミュレートします。VPLS の従来の MPLS 実装では、参加するすべてのイングレス プロバイダ エッジ(PE)ルーターが、同じ拡張 LAN の VPLS サイトの一部である他のすべての PE ルーターに送信するために、各ブロードキャスト パケットまたはマルチキャスト パケットの個別のコピーを作成する必要があります。大規模な仮想プライベート ネットワーク(VPN)では、イングレス ルーターとその接続されたコア側リンクごとに複製オーバーヘッドが大きくなる可能性があります。
ジュニパーネットワークスには、複製オーバーヘッドの問題に対するソリューションを提供する、いくつかの重要な VPLS 機能拡張があります。
ポイントツーマルチポイント LSP のサポートにより、IP ベースのテレビ(IPTV)などのマルチキャスト トラフィックを効率的に配信できます。
マルチホーミングのサポートにより、BGPのパス選択機能とVPLSが統合され、カスタマーエッジ(CE)イーサネットスイッチがネットワーク全体にバックアップパスを持つことができるようになります。
この資料はイングレス 複製の代わりとして MPLS コアのポイントツーマルチポイント LSP の使用を説明します。ポイントツーマルチポイント LSP により、イングレス ルーターは各パケットのコピーを 1 つだけ MPLS クラウドに送信できます。各 PE ルーターはポイントツーマルチポイント ツリーを維持するため、トラフィックをすべての VPN サイトに効率的に送信できます。このプロセスでは、パケットの可能な限り少ない複製を必要とし、ネットワーク内の最も最適なポイントで複製を実行します。
このアプローチのメリットは次のとおりです。
帯域幅の節約
PE ルーターの効率性の向上
あふれたトラフィックのフローに対するトラフィック エンジニアリングの改善
手動制御または複数レベルの自動操作
IPTV やネットワーク アクセスホールセールに最適な簡素化されたマルチキャスト最適化
インターネットエンジニアリングタスクフォース(IETF)は、2つの標準化されたVPLS実装をサポートしています。RFC 4761:VPLS:BGP for Auto-Discovery and Signalingを使用する仮想プライベートLANサービス(VPLS)とRFC 4762:LDPシグナリングを使用した仮想プライベートLANサービス(VPLS)
ジュニパーネットワークスは、RFC をベースにした VPLS ソリューションを実装しています。BGP ベースの VPLS は優れたソリューションですが、LDP ベースの VPLS は、この代替ソリューションをすでに導入しているサービス プロバイダに対してサポートされています。
LDP-BGP VPLS インターワーキングの詳細な技術概要については、https://www.juniper.net/us/en/local/pdf/whitepapers/2000282-en.pdf での LDP-BGP VPLS インターワーキングを参照してください。
次世代VPLSポイントツーマルチポイント転送アプリケーション
VPLSは、1つ以上のメトロエリアを拡張できるマルチポイントツーマルチポイントイーサネットサービスを提供し、これらのサイトが同じイーサネットLANに接続されているかのように複数のサイト間の接続を提供します。
VPLS は、IP および MPLS サービス プロバイダ インフラストラクチャを使用します。サービス プロバイダの視点から見ると、VLAN ID ではなくスパニング ツリー プロトコル(STP)や MPLS ラベルではなく、IP および MPLS ルーティング プロトコルと手順を使用することで、VPLS サービスの拡張性が大幅に向上します。
VPLS Protocol Operation
VPLS はサービス プロバイダ ネットワーク上でイーサネット トラフィックを伝送するため、何らかの方法でイーサネット ネットワークを模倣する必要があります。VPLS ルーティング インスタンスで設定された PE ルーターは、CE デバイスからパケットを受信すると、まず VPLS パケットの宛先を認識するかどうかを判断します。その場合は、パケットを適切な PE ルーターまたは CE デバイスに転送します。存在しない場合は、その VPLS ルーティング インスタンスのメンバーである他のすべての PE ルーターおよび CE デバイスにパケットをブロードキャストします。どちらの場合も、パケットを受信する CE デバイスは、パケットを送信する CE デバイスとは異なる必要があります。
PE ルーターは、別の PE ルーターからパケットを受信すると、まず VPLS パケットの宛先を認識するかどうかを判断します。宛先がわかっている場合、PE ルーターは宛先がローカル CE デバイスかリモート CE デバイスかに応じて、パケットを転送するか破棄します。PE ルーターには、次の 3 つのオプションがあります(シナリオ)。
宛先がローカル CE デバイスの場合、PE ルーターはパケットをパケットに転送します。
宛先がリモート CE デバイス(別の PE ルーターに接続)である場合、宛先はパケットを破棄します。
VPLS パケットの宛先を判別できない場合、PE ルーターは接続された CE デバイスにフラッディングします。
VPLS はイーサネット スイッチに直接接続できます。イーサネット スイッチによって収集されたレイヤー 2 情報(MAC(メディア アクセス コントロール)アドレスやインターフェイス ポートなど)は、VPLS ルーティング インスタンス テーブルに含まれます。ただし、すべての VPLS インターフェイスが物理スイッチ ポートであるのではなく、ルーターによって VPLS インスタンスのリモート トラフィックを MPLS LSP を介して配信され、仮想ポートに到着できます。仮想ポートは、ローカルの物理ポートをエミュレートします。トラフィックは、ローカル ポートに送信されたトラフィックとほぼ同じ方法で、学習、転送、仮想ポートへのフラッディングが可能です。
VPLSルーティングテーブルには、物理ポートと仮想ポートの両方のMACアドレスとインターフェイス情報が入力されます。物理ポートと仮想ポートの違いの 1 つは、仮想ポートでは、ルーターがリモート サイトに到達するために使用される送信 MPLS ラベルと、リモート サイトから受信した VPLS トラフィック用の受信 MPLS ラベルをキャプチャすることです。仮想ポートは、ジュニパーネットワークス M シリーズ マルチサービス エッジ ルーターまたは T シリーズ コア ルーターで VPLS を設定すると、トンネル サービス PIC 上で動的に生成されます。トンネル サービス PIC は、各 M シリーズまたは T シリーズ VPLS ルーターで必要です。
ルーターに拡張 FPC がインストールされている場合は、トンネル サービス PIC を使用せずに VPLS を設定できます。そのためには、ラベルスイッチ インターフェイス(LSI)を使用して VPLS 機能を提供します。LSI MPLS ラベルは、VPLS の内部ラベルとして使用されます。このラベルは VPLS ルーティング インスタンスにマッピングされます。PE ルーターでは、LSI ラベルが削除され、論理 LSI インターフェイスにマッピングされます。その後、レイヤー 2 イーサネット フレームは、LSI インターフェイスを使用して正しい VPLS ルーティング インスタンスに転送されます。トンネル サービス PIC を使用しないルーターで VPLS を設定するには、ステートメントを no-tunnel-services 含めます。
VPLS におけるフラッディング動作の 1 つの制限は、リモート PE ルーターから受信したトラフィックが他の PE ルーターに転送されないようにすることです。この制限は、コア ネットワークのループを防ぐのに役立ちます。つまり、PE ルーターのコア ネットワークは完全にメッシュされている必要があります。さらに、CE イーサネット スイッチが同じ PE ルーターに 2 つ以上接続している場合、ループを防止するには、CE スイッチで STP(スパニング ツリー プロトコル)を有効にする必要があります。
Point-to-Multipoint Implementation
次世代 VPLS では、ポイントツーマルチポイント LSP を使用して、VPLS コア ネットワーク全体のブロードキャスト、マルチキャスト、不明なユニキャスト トラフィックをすべての PE ルーターにフラッディングします。これは、PE ルーターとプロバイダ(P)ルーター間の帯域幅使用率の面でより効率的です。
ポイントツーマルチポイント LSP が使用されていない場合、PE ルーターはブロードキャスト、マルチキャスト、不明なユニキャスト パケットの複数のコピーをすべての PE ルーターに転送する必要があります。ポイントツーマルチポイント LSP が使用されている場合、PE ルーターは各パケットの 1 つのコピーを P ルーターにフラッディングし、エグレス ルーターの近くで複製されます。
次世代 VPLS の場合、PE ルーター間にはポイントツーポイント LSP とポイントツーマルチポイント LSP の両方が必要です。
VPLS では、ポイントツーマルチポイント LSP は、不明な宛先 MAC アドレスを持つブロードキャスト フレーム、マルチキャスト フレーム、ユニキャスト フレームの転送にのみ使用されます。他のすべてのフレームは、引き続きポイントツーポイント LSP を使用して転送されます。この構造は、特にブロードキャスト、マルチキャスト、不明なフレームのソースの近くで、帯域幅の使用に非常に効率的です。ただし、各 PE ルーターは、他のすべての PE ルーターと 1 つのポイントツーポイント LSP が他の PE ルーターにアクセスする 1 つのポイントツーマルチポイント LSP のイングレスであるため、ネットワークの状態も高くなります。
VPLS インスタンスに対してポイントツーマルチポイント LSP を有効にすると、ポイントツーマルチポイント LSP を使用して、不明なユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャストトラフィックのフラッディングが開始されます。
VPLS インスタンスごとに、PE ルーターが専用のポイントツーマルチポイント LSP を作成します。VPLS が BGP を介して新しいネイバーを検出すると、ポイントツーマルチポイント LSP インスタンス内のこのネイバーに対して送信元からリーフへのサブ LSP が追加されます。
VPLS インスタンスに PE ルーターがある n 場合、BGP を介して新しいネイバーが検出されると、ネットワーク内にポイントツーマルチポイント LSP が作成 n されます。ネットワークでは、各 PE ルーターがツリーのルートであり、残りの n-1 PE ルーターはリーフ ノード(または送信元からリーフへのサブ LSP)です。
PE ルーターによって作成された各ポイントツーマルチポイント LSP は、VPLS ルートをアドバタイズしながら、BGP によってプロバイダ マルチキャスト サービス インターフェイス(PMSI)トンネル属性として渡される RSVP トラフィック エンジニアリング ポイントツーマルチポイント セッション オブジェクトを使用して識別できます。このトンネル属性を使用すると、受信した送信元からリーフへのサブ LSP 追加要求メッセージ(RSVP パス メッセージ)を、適切な VPLS インスタンスと発信元 PE ルーターに関連付けることができます。その結果、ラベル割り当ては、トラフィックが LSP に到着すると、適切な VPLS インスタンスで終端されるだけでなく、送信元の PE ルーターも識別され、送信元 MAC アドレスを学習できるようになります。
ポイントツーマルチポイント LSP は、特定の VPLS インスタンスの一部である PE ルーターで段階的に有効にできます。つまり、この機能を備えた PE ルーターは、ポイントツーマルチポイント LSP を使用してトラフィックをフラッディングします。一方、同じ VPLS インスタンス内の他の PE ルーターはイングレス レプリケーションを使用してトラフィックをフラッディングできます。ただし、ポイントツーマルチポイント LSP が任意の PE ルーターで有効になっている場合は、同じ VPLS インスタンスに含まれるすべての PE ルーターもこの機能をサポートしていることを確認します。
VPLS インスタンスで終端するポイントツーマルチポイント LSP の場合、PENultimate-hop poping(PHP)は無効になります。
Limitations of Point-to-Multipoint LSPs
ポイントツーマルチポイント LSP を実装する場合、次の制限事項に注意してください。
ポイントツーマルチポイント LSP を通過するマルチキャスト トラフィックのみを許可するメカニズムはありません。
ポイントツーマルチポイントLSPは、AS間トラフィックをサポートしていません。サポートされているのはAS内トラフィックのみです。
ポイントツーマルチポイント LSP は、イングレス LSP のグレースフル リスタートをサポートしていません。ポイントツーマルチポイント LSP を使用してフラッディングを行う場合、これは VPLS にも影響します。
同じポイントツーマルチポイント LSP を複数の VPLS インスタンスで共有することはできません。
この機能が有効になっている場合、イングレス PE ルーターはポイントツーマルチポイント LSP のみをフラッディングに使用します。ルーターは、同じ VPLS インスタンスの一部である PE ルーターごとに、送信元からリーフへのサブ LSP の作成を開始します。この送信元からリーフへのサブ LSP が起動に失敗した PE ルーターは、イングレス PE ルーターからフラッディングされたトラフィックを受信しません。
ポイントツーマルチポイント LSP を介して未知のユニキャスト トラフィックがフラッディングすると、学習が完了するとすぐに、ユニキャスト トラフィックがポイントツーポイント Pseudowire LSP を使用して送信されるため、パケットの並べ替えが発生する可能性があります。
ステートメントを使用して
label-switched-path-template設定された静的 LSP と LSP を同時に設定することはできません。ステートメントを使用して
static-lspLSP を設定すると、ポイントツーマルチポイント LSP が静的に作成され、VPLS インスタンス内のすべてのネイバーが含まれます。
任意の PE ルーターでポイントツーマルチポイント LSP 機能を有効にする前に、同じ VPLS インスタンスに含まれる他のすべての PE ルーターが、それをサポートする Junos OS リリースにアップグレードされていることを確認します。VPLS インスタンスのルーターがポイントツーマルチポイント LSP をサポートしていない場合、ポイントツーマルチポイント LSP で送信されたすべてのトラフィックが失われる可能性があります。そのため、適切な Junos OS リリースを実行していないか、この機能をサポートしていないベンダーのルーターであるために、この機能をサポートできない VPLS インスタンスに 1 台のルーターがある場合は、この機能を有効にしないでください。
Simultaneous Transit and Egress Router Operation
MPLS トランジット ルーターと MPLS エグレス ルーターの両方の役割を果たす PE ルーターは、パケットの 1 つまたは 2 つのコピーを受信してそれぞれの役割を果たすことができます。
ジュニパーネットワークス M シリーズおよび T シリーズ ルーターは、パケットの単一のコピーのみを使用しながら両方の役割を果たすには、仮想トンネル(vt)インターフェイスで設定されたトンネル サービス PIC と、究極のホップ ポッピングを有効にする必要があります。仮想トンネル インターフェイスと究極のホップ ポッピングにより、受信パケットの単一のコピーが PE ルーターを越えて転送され、トランジット ルーターの役割を果たし、仮想トンネル インターフェイスによって内部的に消費されてエグレス ルーターの役割を果たします。
ラベルスイッチ インターフェイス(LSI) 論理インターフェイス を使用する場合、各パケットの 2 つのコピーをポイントツーマルチポイント LSP で受信し、1 つはトランジット ルーターの役割を果たし、もう 1 つはエグレス ルーターの役割を果たす必要があります。
実装
VPLS の一部の実装では、イングレス レプリケーションを使用します。イングレスレプリケーションはシンプルですが非効率的です。リンク(特に PE-P リンク)に同じパケットの複数のコピーを送信します。これにより、ブロードキャストおよびマルチキャスト トラフィックが大量に発生すると、帯域幅が無駄になります。
図 1 のサンプル ネットワークに示すように、イングレス PE ルーターは、VPLS インスタンスごとにブロードキャスト、マルチキャスト、フラッディングされたパケットの 3 つのコピーを作成します。
図 2 は、ポイントツーマルチポイント LSP がマルチキャストでどのように機能するかを示しています。
ポイントツーマルチポイント LSP を使用する VPLS では、イングレス PE ルーターはマルチキャスト パケットの単一コピーをルーター P1 に送信します。ルーター P1 は、このポイントツーマルチポイント LSP 用に 2 つのコピーを作成します。他の各 P ルーターも、パケットの複数のコピーを作成します。これにより、レプリケーションがエンドポイントに近づき、ネットワーク帯域幅の使用率が大幅に向上します。
