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IP城域网缺省路由规划部署
一、背景:
在典型的IP城域网中,全球路由,城域网内部其它设备都通过部署指向核心出口路由器的缺省路由()引导上行流量,所以城域网内部缺省路由的规划部署是城域网路由规划的重点。本文重点讨论城域网使用动态路由协议OSPF、ISIS时缺省路由的规划。
典型的IP城域网组网结构及路由协议部署如下图所示:
城域网核心出口路由器上配置EBGP与骨干网之间交互路由信息,城域网内部从核心层到接入层部署统一的IGP(OSPF/ISIS)承载扩散城域网内部路由。
典型的城域网路由部署策略:
城域网用户及接入、汇接层设备全部使用缺省路由引导出城域网的上行流量。
在城域网核心出口路由器上集中使用BGP进行城域网路由的汇总和发布,引导从骨干网进入城域网的下行流量。
由此可见,城域网缺省路由规划的好坏,不仅影响城域网上行流量的均衡,而且直接影响所有出城业务的可靠运行。
目前常见的城域网缺省路由部署方案如下:
1、骨干网(如中国电信163骨干网)通过EBGP向城域网动态下发BGP缺省路由和本运营商国内汇总路由(路由,目前约17万条)。
2、城域网核心出口路由器接收骨干网下发的EBGP缺省路由(缺省路由参数相同),同时使用IGP强制下发缺省路由扩散到城域网所有运行IGP的三层设备(路由器、L3交换机)。
IGP强制下发缺省路由方法的特点(以OSPF为例):使用强制方式下发缺省路由时路由器不作任何检查无条件生成type5缺省路由向整个OSPF路由域扩散;同时路由器不再学习本OSPF进程其它路由器下发的type5缺省路由。
如上图所示,城域网中所有汇接层、接入层设备到上层设备的2条上行链路等带宽,OSPF链路cost值使用参考带宽统一自动计算。2台核心出口路由器上通过接收骨干网EBGP缺省路由引导上行流量到骨干网;由于
2台核心出口路由器CR1、CR2同时以强制方式下发OSPF缺省路由,在所有的BR、AR、BAS设备上都会存在2条OSPF type5等值缺省路由引导上行流量负载分担到2台CR,整网实现了很理想的上行流量负载均衡。
但是在城域网核心出口路由器(CR1/CR2)上行链路故障的情况下,由于IGP强制下发缺省路由方式的特点,导致在典型双出口(或多出口)的IP城域网中使用这种部署策略存在非常严重的隐患。详见下面描述。
二、问题分析
IGP强制下发缺省路由方案存在的问题:
下面以OSPF为例说明存在的隐患和问题发生的条件。
问题1、当一台核心出口路由CR的上行链路(骨干网的EBGP连接)故障时,城域网一半的出网上行流量需要穿透CR间的互连链路绕行到另一台CR后上行到骨干网,造成次优路径并导致CR间互连链路流量激增甚至被占满(当城域网上行流量很大且CR间互连链路带宽小于CR的上行链路带宽时很有可能带宽被占满),进而CR间流量转发时延增大、部分上行流量因带宽不足被丢弃而造成业务质量严重下降的严重后果。如下图所示:
从上图我们可以看出,导致该问题的原因是:CR2上行连接故障后,仍然下发OSPF缺省路由引导上行流量,骨干网下发的其它BGP路由已由正常时指向骨干网的EBGP路由变更为通过IBGP从CR1学到的IBGP路由,下一跳都指向CR1。
问题解决方法:可以通过增加CR间互连链路带宽大于等于CR上行带宽的方法解决流量丢失和转发时延变大问题,但无法解决次优路径问题。最根本的解决方法是此时CR2停止下发OSPF缺省路由;但该方法在CR2使用强制方式下发缺省路由时无法实现。
问题2、当一台核心出口路由CR的上行链路(骨干网的EBGP连接)故障,同时CR间互连链路也出现故障时,上行链路故障的CR到所连接的各个汇接层BR设备间形成缺省路由环路,导致城域网一半的出网上行流量转发跳数增大(因缺省路由环路)并有小部分流量因过度循环(TTL=0)而直接丢失的严重后果。如下图所示:
关于上图中CR2上等值缺省路由数量的说明:
由于2个CR间一般通过Loopback地址建立IBGP对等关系,所以当CR2支持基于IGP迭代的BGP路由负载分担时()就会形成4条等值缺省路由,下一跳分别指向CR2下连的4台BR的接口地址。当CR2不支持IBGP迭代负载分担时()时,CR2上只有1条缺省路由,指向一台BR(如图中的BR4)。
流量丢失比例的计算:
CR使用VRP5版本时,按上图4台BR计算,CR、BR采用逐包的负载分担方式,如果假设到达所有BR的出网上行流量(匹配缺省路由)的TTL值为5,则流量因过度循环TTL超时导致直接丢失的比例为1/4(255-5),BR数量越多、流量到达BR时的TTL值约小,流量丢失的比例也越小。当CR、BR采用逐流的负载分担方式时,因