멀티캐스트 전용 Fast Reroute 이해하기

MoFRR 개요

유니캐스트 스트림에서 Fast Reroute를 사용하면 업스트림 라우팅 디바이스가 MPLS LSP(label-switched path)를 미리 설정하거나 IP LFA(loop-free alternate) fast reroute 백업 경로를 미리 계산하여 다운스트림 경로에서 세그먼트의 장애를 처리합니다.

멀티캐스트 라우팅에서 수신 측은 일반적으로 트래픽 분포 그래프를 생성합니다. 이는 일반적으로 소스에서 수신기로의 경로를 설정하는 유니캐스트 라우팅과 다릅니다. PIM(IP용), 멀티포인트 LDP(MPLS용) 및 RSVP-TE(MPLS용)는 멀티캐스트 배포 그래프를 설정할 수 있는 프로토콜입니다. 이 중 PIM 및 멀티포인트 LDP 수신기는 배포 그래프 설정을 시작하므로 MoFRR은 지원되는 경우 이러한 멀티캐스트 프로토콜 2개와 함께 작동할 수 있습니다.

멀티캐스트 트리에서 디바이스가 네트워크 구성 요소 장애를 감지하면 반응형 복구를 수행하는 데 일정 시간이 소요되므로 대체 경로를 설정하는 동안 상당한 트래픽 손실이 발생합니다. MoFRR은 네트워크 구성 요소에 장애가 발생할 때 멀티캐스트 배포 트리에서 트래픽 손실을 줄입니다. MoFRR을 사용하면 다운스트림 라우팅 디바이스 중 하나가 소스로 대체 경로를 설정하여 동일한 멀티캐스트 트래픽의 백업 라이브 스트림을 수신합니다. 기본 스트림에서 장애가 발생하면 MoFRR 라우팅 디바이스는 백업 스트림으로 빠르게 전환할 수 있습니다.

MoFRR이 활성화되면 각 (S, G) 엔트리에 대해 디바이스는 사용 가능한 업스트림 인터페이스 중 2개를 사용하여 참가 메시지를 보내고 멀티캐스트 트래픽을 수신합니다. 프로토콜은 두 개의 결합 안 된 경로를 사용할 수 있는 경우 해당 경로 선택을 시도합니다. 비결합 경로를 사용할 수 없는 경우 프로토콜은 2개의 비결합 경로를 선택합니다. 두 개의 연결되지 않은 경로를 사용할 수 없는 경우 백업 없이 기본 경로만 선택됩니다. MoFRR은 사용 가능한 경로의 로드 밸런싱을 위해 결합 안 된 백업의 우선 순위를 정합니다.

MoFRR은 IPv4 및 IPv6 프로토콜 제품군 모두에서 지원됩니다.

그림 1 은 멀티캐스트 수신기 라우팅 디바이스(송신 프로바이더 에지(PE) 디바이스라고도 함)에서 멀티캐스트 소스 라우팅 디바이스(수신 PE 디바이스라고도 함)까지의 2개의 경로를 보여줍니다.

MoFRR이 활성화되면 송신(수신자 측) 라우팅 디바이스는 각 (S, G)에 대한 멀티캐스트 소스 방향으로 기본 경로와 백업 경로라는 두 개의 멀티캐스트 트리를 설정합니다. 즉, 송신 라우팅 디바이스가 동일한 (S, G) 참가 메시지를 두 개의 서로 다른 업스트림 이웃으로 전파하므로 두 개의 멀티캐스트 트리가 생성됩니다.

그림 1과 같이 멀티캐스트 트리 중 하나는 플레인 1을 통과하고 다른 하나는 플레인 2를 통과합니다. 각 (S, G)에 대해 송신 라우팅 디바이스는 기본 경로에서 수신한 트래픽을 전달하고 백업 경로에서 수신한 트래픽을 드롭합니다.

MoFRR은 ECMP(Equal-Cost Multipath) 경로와 비 ECMP 경로 모두에서 지원됩니다. 디바이스는 유니캐스트 LFA(loop-free alternate) 경로를 활성화하여 비-ECMP 경로에서 MoFRR을 지원해야 합니다. 내부 게이트웨이 프로토콜(IGP) 구성에서 문을 사용하여 link-protection LFA 경로를 활성화할 수 있습니다. OSPF 또는 IS-IS 인터페이스에서 링크 보호를 활성화하면 디바이스는 보호된 인터페이스를 통과하는 모든 목적지 경로에 대해 기본 다음 홉에 대한 백업 LFA 경로를 생성합니다.

Junos OS는 IP MoFRR을 위해 IP 네트워크에서, 멀티포인트 LDP MoFRR을 위해 MPLS 레이블 에지 라우팅 디바이스(LER)에서 MoFRR을 구현합니다.

멀티포인트 LDP MoFRR은 MPLS 네트워크의 송신 디바이스에서 사용되며, 이때 패킷은 IP 네트워크로 전달됩니다. 멀티포인트 LDP MoFRR을 사용하면 디바이스는 LER에서 MPLS 패킷의 두 스트림을 수신하기 위해 업스트림 PE 라우팅 디바이스 방향으로 두 개의 경로를 설정합니다. 디바이스는 스트림(기본) 중 하나를 수락하고 다른 스트림(백업)은 LER에서 삭제됩니다. 기본 경로가 실패하면 디바이스가 대신 백업 스트림을 수락합니다. 대역 내 신호 지원은 멀티포인트 LDP를 사용하는 MoFRR의 전제 조건입니다( 포인트 투 멀티포인트 LSP에 대한 멀티포인트 LDP 대역 내 신호 이해하기 참조).

PIM 기능

Junos OS는 PIM 소스별 멀티캐스트(SSM) 및 임의 소스 멀티캐스트(ASM)에서 최단 경로 트리(SPT) 조인을 위한 MoFRR을 지원합니다. MoFRR은 SSM 및 ASM 범위 모두에서 지원됩니다. (*,G) 조인에 대해 MoFRR을 활성화하려면 계층에 mofrr-asm-starg [edit routing-options multicast stream-protection] 구성 문을 포함합니다. 각 그룹 G에 대해 MoFRR은 (S,G) 또는 (*,G) 중 하나에 대해 작동하지만 둘 다에 대해서는 작동하지 않습니다. (S,G)는 항상 (*,G)보다 우선합니다.

MoFRR이 활성화된 경우, PIM 라우팅 디바이스는 두 개의 업스트림 RPF(Reverse Path Forwarding) 인터페이스에서 참가 메시지를 전파하여 동일한 참가 요청에 대해 두 링크 모두에서 멀티캐스트 트래픽을 수신합니다. MoFRR은 동일한 즉시 업스트림 라우팅 디바이스로 수렴되지 않는 두 경로를 우선합니다. PIM은 두 개의 인터페이스(기본 및 백업 경로용)를 가진 업스트림 RPF 다음 홉으로 적절한 멀티캐스트 경로를 설치합니다.

기본 경로에 장애가 발생하면 백업 경로가 기본 상태로 업그레이드되고 디바이스가 그에 따라 트래픽을 전달합니다. 사용 가능한 대체 경로가 있는 경우 MoFRR은 새 백업 경로를 계산하고 적절한 멀티캐스트 경로를 업데이트하거나 설치합니다.

PIM 조인 로드 밸런싱으로 MoFRR을 join-load-balance automatic 활성화할 수 있습니다(문 참조). 그러나 이 경우 링크 간의 참가 메시지 분포가 고르지 않을 수 있습니다. 새 ECMP 링크가 추가되면 기본 경로의 참가 메시지가 재배포되고 로드 밸런싱됩니다. 백업 경로의 참가 메시지는 여전히 동일한 경로를 따를 수 있으며 균등하게 재배포되지 않을 수 있습니다.

계층에서 구성 문을 사용하여 stream-protection MoFRR을 [edit routing-options multicast] 활성화합니다. MoFRR은 필터 정책 집합에 의해 관리됩니다.

송신 PIM 라우팅 디바이스가 참가 메시지 또는 IGMP 보고서를 수신하면 MoFRR 구성을 확인하고 다음과 같이 진행합니다.

• MoFRR 구성이 없는 경우, PIM은 하나의 업스트림 인접 라우터(예: 그림 1의 플레인 2)를 향해 업스트림 참가 메시지를 보냅니다.

• MoFRR 구성이 있는 경우 디바이스는 정책 구성을 확인합니다.

• 정책이 없는 경우 디바이스는 기본 및 백업 경로(업스트림 인터페이스)를 확인하고 다음과 같이 진행합니다.

  • 기본 및 백업 경로를 사용할 수 없는 경우, PIM은 하나의 업스트림 인접 라우터(예: 그림 1의 플레인 2)를 향해 업스트림 참가 메시지를 보냅니다.

  • 기본 및 백업 경로를 사용할 수 있는 경우, PIM은 사용 가능한 업스트림 인접 라우터 중 두 개를 향해 가입 메시지를 업스트림으로 보냅니다. Junos OS는 멀티캐스트 트래픽을 수신하기 위해 기본 및 보조 멀티캐스트 경로를 설정합니다(예: 그림 1의 플레인 1).

• 정책이 있는 경우 디바이스는 정책이 이 (S,G)에 대해 MoFRR을 허용하는지 확인하고 다음과 같이 진행합니다.

  • 이 정책 확인이 실패할 경우, PIM은 하나의 업스트림 인접 라우터(예: 그림 1의 플레인 2)를 향해 업스트림 참가 메시지를 보냅니다.

  • 이 정책 검사가 통과되면, 디바이스는 기본 및 백업 경로(업스트림 인터페이스)를 확인합니다.

    • 기본 및 백업 경로를 사용할 수 없는 경우 PIM은 하나의 업스트림 인접 라우터(예: 그림 1의 플레인 2)를 향해 업스트림 참가 메시지를 보냅니다.

    • 기본 및 백업 경로를 사용할 수 있는 경우 PIM은 사용 가능한 업스트림 인접 라우터 중 두 개를 향해 가입 메시지를 업스트림으로 보냅니다. 디바이스는 멀티캐스트 트래픽을 수신하기 위해 1차 및 2차 멀티캐스트 경로를 설정합니다(예: 그림 1의 플레인 1).

멀티포인트 LDP 기능

MPLS 트래픽 중복을 방지하기 위해 멀티포인트 LDP는 일반적으로 업스트림 경로를 하나만 선택합니다. (섹션 2.4.1.1 참조. RFC 6388, 점간 라벨 스위치 경로에 대한 라벨 분배 프로토콜 확장에서 '업스트림 LSR' 결정 참조)

MoFRR을 사용하는 멀티포인트 LDP의 경우, 멀티포인트 LDP 디바이스는 두 개의 개별 업스트림 피어를 선택하고 각 업스트림 피어에 하나씩 두 개의 개별 레이블을 보냅니다. 디바이스는 RFC 6388에 설명된 것과 동일한 알고리즘을 사용하여 기본 업스트림 경로를 선택합니다. 디바이스는 동일한 알고리즘을 사용하여 백업 업스트림 경로를 선택하지만 기본 업스트림 LSR은 후보로 제외합니다. 두 개의 서로 다른 업스트림 피어는 두 개의 MPLS 트래픽 스트림을 송신 라우팅 디바이스로 보냅니다. 디바이스는 MPLS 트래픽을 수락할 기본 경로로 업스트림 인접 경로 중 하나만 선택합니다. 다른 경로가 백업 경로가 되고 디바이스는 해당 트래픽을 삭제합니다. 기본 업스트림 경로에 장애가 발생하면 디바이스는 백업 경로에서 트래픽을 수락하기 시작합니다. 멀티포인트 LDP 디바이스는 내부 게이트웨이 프로토콜(IGP) 루트 디바이스 다음 홉을 기반으로 두 개의 업스트림 경로를 선택합니다.

FEC(Forwarding Equivalency Class)는 동일한 방식, 동일한 경로, 동일한 전달 처리로 전달되는 IP 패킷 그룹입니다. 일반적으로 특정 패킷에 붙여진 레이블은 해당 패킷이 할당된 FEC를 나타냅니다. MoFRR에서는 각 FEC에 대해 두 개의 경로가 mpls.0 테이블에 배치됩니다. 하나는 기본 레이블에 대한 경로이고 다른 하나는 백업 레이블에 대한 경로입니다.

동일한 즉시 업스트림 디바이스에 대한 병렬 링크가 있는 경우 디바이스는 두 병렬 링크를 모두 기본 링크로 간주합니다. 언제든지 업스트림 디바이스는 여러 병렬 링크 중 하나에서만 트래픽을 전송합니다.

버드 노드는 송신 LSR이지만 하나 이상의 다운스트림 LSR이 직접 연결된 LSR입니다. 버드 노드의 경우 기본 업스트림 경로의 트래픽이 다운스트림 LSR로 전달됩니다. 기본 업스트림 경로에 장애가 발생하면 백업 업스트림 경로의 MPLS 트래픽이 다운스트림 LSR로 전달됩니다. 즉, 다운스트림 LSR 다음 홉이 송신 다음 홉과 함께 두 MPLS 경로에 모두 추가됩니다.

PIM과 마찬가지로 계층에서 구성 문을 사용하여 stream-protection 멀티포인트 LDP로 MoFRR을 [edit routing-options multicast] 활성화하고 필터 정책 집합에 의해 관리됩니다.

MoFRR에 대해 멀티포인트 LDP 포인트 투 멀티포인트 FEC를 활성화한 경우 디바이스는 업스트림 경로를 선택할 때 다음 사항을 고려합니다.

• 대상 LDP 세션이 없는 경우 대상 LDP 세션을 건너뜁니다. 단일 대상 LDP 세션이 있는 경우 대상 LDP 세션이 선택되지만 대상 LDP 세션과 연결된 인터페이스가 없기 때문에 해당 포인트 투 멀티 포인트 FEC는 MoFRR 기능을 상실합니다.

• 동일한 업스트림 LSR에 속하는 모든 인터페이스가 기본 경로로 간주됩니다.

• 루트 노드 경로 업데이트의 경우 업스트림 경로는 IGP의 최신 다음 홉에 따라 변경됩니다. 더 나은 경로를 사용할 수 있는 경우 멀티포인트 LDP는 더 나은 경로로 전환을 시도합니다.

패킷 전달

PIM 또는 멀티포인트 LDP의 경우 디바이스는 수신 인터페이스에서 멀티캐스트 소스 스트림 선택을 수행합니다. 이렇게 하면 패브릭 대역폭을 보존하고 다음과 같은 이유로 포워딩 성능을 극대화할 수 있습니다.

• 패브릭 전체에서 중복 스트림 전송 방지

• 여러 경로 조회를 방지하여 패킷이 손실됩니다.

PIM의 경우, 각 IP 멀티캐스트 스트림은 동일한 대상 주소를 포함한다. 패킷이 도착하는 인터페이스에 관계없이 패킷은 동일한 경로를 가집니다. 디바이스는 각 패킷이 도착하는 인터페이스를 확인하고 기본 인터페이스에서 전송된 패킷만 전달합니다. 인터페이스가 백업 스트림 인터페이스와 일치하면 디바이스는 패킷을 삭제합니다. 인터페이스가 기본 또는 백업 스트림 인터페이스와 일치하지 않으면 디바이스는 컨트롤 플레인에서 패킷을 예외로 처리합니다.

그림 2 는 PIM을 사용하는 라우터의 기본 및 백업 인터페이스 샘플과 함께 이 프로세스를 보여줍니다. 그림 3 은 PIM을 사용하는 스위치에서도 이와 유사하게 보여줍니다.

라우터에 멀티포인트 LDP가 있는 MoFRR의 경우, 디바이스는 여러 MPLS 레이블을 사용하여 MoFRR 스트림 선택을 제어합니다. 각 레이블은 별도의 경로를 나타내지만, 각 레이블은 동일한 인터페이스 목록 검사를 참조합니다. 디바이스는 기본 레이블만 전달하고 다른 레이블은 모두 삭제합니다. 여러 인터페이스가 동일한 레이블을 사용하여 패킷을 수신할 수 있습니다.

그림 4 는 멀티포인트 LDP가 있는 라우터에 대한 이 프로세스를 보여줍니다.

제한 사항 및 주의 사항

• 스위칭 및 라우팅 디바이스의 MoFRR 제한 사항 및 주의 사항
• PIM을 사용한 스위칭 디바이스의 MoFRR 제한 사항
• 멀티포인트 LDP를 사용하는 라우팅 디바이스의 MoFRR 제한 사항 및 주의 사항