OSPF技术连载3:OSPF Traffic Engineering (流量工程,TE)

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wljslmz 发表于 2023/07/13 13:46:01 2023/07/13
【摘要】 你好,这里是网络技术联盟站。本文将详细介绍 OSPF Traffic Engineering (TE),包括其原理、实现方法、优点和配置等方面。目录: OSPF TE 简介 OSPF TE 原理 TE LSA TED CSPF算法 RSVP-TE建立LSP OSPF TE架构图 OSPF TE的扩展功能 OSPF TE 与 MPLS-TE OSPF TE LSA类型 Router Infor...

你好,这里是网络技术联盟站。

本文将详细介绍 OSPF Traffic Engineering (TE),包括其原理、实现方法、优点和配置等方面。

目录:

OSPF TE 简介

OSPF(Open Shortest Path First)是一种内部网关协议(IGP),用于在自治系统(AS)中的路由器之间交换路由信息。

OSPF TE(OSPF Traffic Engineering),即OSPF流量工程,是在OSPF(Open Shortest Path First)协议基础上进行扩展的新特性。它旨在支持MPLS(Multiprotocol Label Switching)流量工程,特别是用于建立和维护TE的标签交换路径(LSP,Label Switched Path)。在MPLS TE架构中,OSPF在信息发布方面起着重要的角色,负责收集和传播与MPLS流量工程相关的信息。除了传统的网络拓扑信息,流量工程还需要知道网络的约束信息,例如带宽、TE度量值、管理组和亲和属性等。然而,OSPF现有的功能无法满足这些要求。因此,OSPF TE通过引入新类型的LSA(Link State Advertisement)来发布这些约束信息,并利用CSPF(Constrained Shortest Path First)算法计算满足各种约束条件的路径。

OSPF TE 原理

OSPF TE 主要通过以下两个方面来实现流量工程:

  • 链路状态广播(LSA)扩展:OSPF TE 扩展了 OSPF 的链路状态广播,以在网络中传输额外的链路信息,如带宽、延迟、成本等。这些信息可用于计算更优化的路由路径。

  • 约束条件最短路径优先(CSPF)算法:CSPF 是 OSPF TE 使用的算法,它基于 Dijkstra 算法,并考虑额外的约束条件,如可用带宽、链路成本等,从而找到最佳的路由路径。

TE LSA

OSPF定义了新的LSA类型,称为TE LSA,用于发布TE信息。

包括:

  • Router Information LSA:发布Router ID、接口地址、TE Metric等信息
  • Link LSA:发布链路带宽、可用带宽、管理组等信息
  • Inter-AS LSA:用于ASBR之间发布TE信息

TED

每个OSPF TE Router都会根据收到的TE LSA构建一个TE Database,包含:

  • 网络拓扑信息
  • 链路属性:带宽、管理组、亲和属性等
  • Router属性:Router ID、接口地址等

CSPF算法就是根据TED中存储的信息计算流程工程路径。

CSPF算法

CSPF(Constrained Shortest Path First)算法是利用OSPF TE中发布的约束信息计算满足各种约束条件的路径的算法。该算法在计算路径时考虑了各种约束条件,如带宽限制、管理组约束和亲和属性等。

CSPF算法首先收集网络中的约束信息,包括链路的带宽和TE度量值等。然后,它基于这些约束条件计算出满足要求的最短路径。在计算路径时,CSPF算法会遵循OSPF的工作原理,但同时也考虑到了约束条件,确保选取的路径符合网络中的限制。

通过OSPF TE和CSPF算法的结合,网络可以更好地利用带宽资源,并提供更好的服务质量保证。OSPF TE的扩展使得网络管理员可以更精确地控制流量的路径,并根据不同的约束条件进行灵活的调整。

RSVP-TE建立LSP

根据CSPF计算所得的ERO,RSVP-TE协议将建立TE LSP。ERO中包含TE Tunnel必须经过的中间节点信息,RSVP-TE根据ERO一跳一跳建立LSP。

OSPF TE架构图

上述架构图描述了OSPF TE架构中的两个路由器之间的连接。在该图中,上方是一个普通的OSPF路由器,下方是一个MPLS TE路由器。OSPF路由器负责收集和传播网络拓扑信息,而MPLS TE路由器负责收集和传播与MPLS流量工程相关的信息。

这两个路由器之间通过连接进行通信,以确保OSPF TE的信息能够传递并在网络中进行路径计算。这种架构使得OSPF TE能够在OSPF协议基础上扩展,满足MPLS流量工程的需求。

这只是一个简化的架构示意图,实际的OSPF TE架构可能包含更多的路由器和连接。具体的架构图可能会根据网络拓扑和需求的不同而有所变化。

OSPF TE的扩展功能

为了支持MPLS TE中的约束信息,OSPF TE对现有的OSPF协议进行了扩展。它通过引入新类型的LSA来传播和发布约束信息。

这些新的LSA类型包括以下内容:

  1. 带宽LSA(Bandwidth LSA):带宽LSA用于传递链路的带宽信息。它允许路由器了解网络中各个链路的带宽限制,以便进行路径计算和负载均衡。

  2. TE度量LSA(TE Metric LSA):TE度量LSA用于传递链路的TE度量值。TE度量值是用于计算路径优先级和性能的指标。通过TE度量LSA,路由器可以了解网络中各个链路的TE度量值,以便选择最佳路径。

  3. 管理组LSA(Administrative Group LSA):管理组LSA用于传递链路的管理组信息。管理组用于对特定流量进行管理和控制。通过管理组LSA,路由器可以了解链路的管理组属性,以便对流量进行合适的处理。

  4. 亲和属性LSA(Affinity Attribute LSA):亲和属性LSA用于传递链路之间的亲和属性信息。亲和属性用于指定链路之间的关联性,以便在路径计算中考虑这些关联性。

通过引入这些新的LSA类型,OSPF TE扩展了OSPF协议的功能,使得路由器可以传递和计算与流量工程相关的约束信息。

OSPF TE 与 MPLS-TE

OSPF TE 与 MPLS(多协议标签交换)TE 有紧密的关系。MPLS-TE 是一种利用 MPLS 技术实现流量工程的方法。它可以在 IP 网络中建立标签交换路径(LSP),从而实现基于约束条件的路径选择。

OSPF TE 可以为 MPLS-TE 提供所需的链路信息和计算能力。在 OSPF TE 和 MPLS-TE 配合下,可以实现更高效的流量工程,提高网络性能。

OSPF TE LSA类型

OSPF定义了以下TE LSA类型:

Router Information LSA

Router Information LSA由ABR和ASBR生成,发布Router ID、接口地址和TE Metric等信息。

用于CSPF计算TE Tunnel路径。

Link LSA

Link LSA由每一个接口生成,发布本地链路信息,包括:

  • 本地链路IP地址
  • 本地接口IP地址
  • TE Metric、Maximum Bandwidth、Maximum Reservable Bandwidth等

用于CSPF计算TE Tunnel路径。

Inter-AS LSA

Inter-AS LSA由ASBR生成,发布到其他AS的TE信息。用于多AS环境下的TE LSP建立。

OSPF TE实现

OSPF TE的实现需要以下步骤:

  1. 配置TE参数

包括Router ID、Link Metric、Maximum Bandwidth等

  1. 启用TE功能

发布TE LSA开启OSPF TE功能

  1. 配置TE隧道属性

定义Tunnel ID、源地址、出口地址等

  1. 使用RSVP-TE建立隧道

根据Tunnel参数使用RSVP-TE协议建立TE LSP

  1. 进行链路状态监控

检测网络拓扑变化,负载均衡TE Tunnel等

OSPF TE配置案例。

实验拓扑

上述拓扑图中,有四个路由器:R1、R2、R3和R4。它们之间通过连接进行通信。在这个拓扑中,R1和R2连接,R2和R3连接,R2和R4连接。

这个简化的拓扑图用于说明OSPF TE的配置案例,具体的拓扑图可能会根据网络需求和设备部署而有所变化。

华为设备

在华为wljslmz上配置OSPF TE,需要进行以下步骤:

  1. 启用OSPF TE:
<wljslmz> system-view
[wljslmz] ospf [进程ID]
[wljslmz-ospf-1] traffic-engineering enable
  1. 配置链路的TE度量值:
[wljslmz-ospf-1] interface [接口类型] [接口号]
[wljslmz-ospf-1-interface-GigabitEthernet0/0/1] te-metric [度量值]
  1. 配置链路的带宽:
[wljslmz-ospf-1-interface-GigabitEthernet0/0/1] bandwidth [带宽值]
  1. 配置链路的管理组:
[wljslmz-ospf-1-interface-GigabitEthernet0/0/1] admin-group [管理组ID]
  1. 配置链路的亲和属性:
[wljslmz-ospf-1-interface-GigabitEthernet0/0/1] affinity [亲和属性值]
  1. 配置TE的出口策略:
[wljslmz-ospf-1] te-policy outbound [出口策略名称]
[wljslmz-te-policy-outbound-sample] destination 0.0.0.0 0
[wljslmz-te-policy-outbound-sample] metric [度量值]

思科wljslmz

在思科wljslmz上配置OSPF TE,需要进行以下步骤:

  1. 启用OSPF TE:
wljslmz(config)# router ospf [进程ID]
wljslmz(config-router)# traffic-eng area [区域ID]
  1. 配置链路的TE度量值:
wljslmz(config-router)# interface [接口类型] [接口号]
wljslmz(config-if)# ip ospf cost [度量值]
  1. 配置链路的带宽:
wljslmz(config-if)# bandwidth [带宽值]
  1. 配置链路的管理组:
wljslmz(config-if)# ip ospf priority [管理组ID]
  1. 配置链路的亲和属性:
wljslmz(config-if)# mpls traffic-eng affinity [亲和属性值]
  1. 配置TE的出口策略:
wljslmz(config)# ip cef
wljslmz(config)# interface [接口类型] [接口号]
wljslmz(config-if)# ip rsvp bandwidth [带宽值]

Juniperwljslmz

在Juniperwljslmz上配置OSPF TE,需要进行以下步骤:

  1. 启用OSPF TE:
wljslmz# edit
wljslmz# set protocols ospf traffic-engineering
  1. 配置链路的TE度量值:
wljslmz# edit protocols ospf
wljslmz# set interface [接口名] metric [度量值]
  1. 配置链路的带宽:
wljslmz# edit protocols ospf
wljslmz# set interface [接口名] bandwidth [带宽值]
  1. 配置链路的管理组:
wljslmz# edit protocols ospf
wljslmz# set interface [接口名] admin-group [管理组ID]
  1. 配置链路的亲和属性:
wljslmz# edit protocols ospf
wljslmz# set interface [接口名] affinity [亲和属性值]
  1. 配置TE的出口策略:
wljslmz# edit protocols ospf traffic-engineering
wljslmz# set export [出口策略名称]
wljslmz# edit policy-options policy-statement [出口策略名称]
wljslmz# set term 1 then te-metric [度量值]

上述配置案例仅供参考,具体的配置步骤和命令可能因wljslmz型号、软件版本和网络需求而有所变化。在进行任何配置更改之前,请确保了解您所使用wljslmz的具体文档和配置指南,并在测试环境中进行验证。

OSPF TE 带来的优势

OSPF TE通过充分利用网络链路带宽信息和指定链路的优先级,能够提供比传统OSPF更好的流量分配和优化。

具体来说主要有以下几点:

  1. 更合理的负载均衡:当网络存在等价路径时,OSPF TE能够根据链路带宽信息,负载到带宽高的链路上。

  2. 更高效利用链路资源:在有限链路资源下,OSPF TE能够尽量利用高带宽链路,减少低带宽数量的使用。

  3. 改善链路利用率:指定链路的优先级,可以控制特定流量通过该链路,大幅提高链路利用率。

  4. 减少丢包:通过分配流量到带宽足够的链路上,有效降低丢包率。

  5. 指定路径:TE排他路由能够让特定流量只通过指定链路,满足业务SLA要求。

OSPF TE 挑战

  • 复杂性:OSPF TE 可能很复杂,需要深入了解 OSPF 协议和流量工程原理。
  • 成本:OSPF TE 可能在实施和管理方面成本较高,需要专门的硬件和软件。
  • 可扩展性:OSPF TE 可能很难扩展到大型网络中,因为它需要大量的内存和处理能力。

OSPF TE 是提高网络性能的强大工具。但是,需要注意的是,OSPF TE 的实施和管理也可能很复杂。因此,OSPF TE 通常只用于需要高性能的网络中。

结论

OSPF Traffic Engineering 是一种在 OSPF网络中实现流量工程的有效方法,通过扩展链路状态广播和使用约束条件最短路径优先算法,能够实现更优化的路径选择和灵活的网络管理。与 MPLS-TE 结合,可以进一步提高网络性能。在复杂的网络环境下,OSPF TE 是一种值得考虑的流量工程解决方案。

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