MPLS LDP网络可靠性问题及解决的策略分析

　【摘要】本文介绍了MPLS LDP网络当前可靠性技术存在的一些问题，并提出了采用MPLS MT和MRT技术实现MPLS LDP可靠性的解决方案，可以让MPLS LDP网络中在链路和节点故障发生后50ms之内恢复，提高网络的可靠性。
　　【关键词】LDPMPLS MTMRT网络可靠性
　　一、引言
　　进入21世纪以来，人类社会已经进入了一个网络社会，网络已经深入到了每一个人的生活中，在每个领域都起着非常重要的作用。因此，网络的可靠性就变得非常重要，这关系到网络上承载的各种服务是否正常，网络的可靠性是衡量网络质量的一个重要指标，也是运营商组建网络重点关注的指标。
　　网络可靠性是指网络在规定条件下、规定时间内、完成规定功能的能力，这将作为服务等级规范（SLS）的一项指标体现在用户与运营商签订的服务等级协定（SLA）里。因此运营商需要考虑如何保证网络的可靠性来实现SLA中的承诺。
　　当前，MPLS目前有两种技术，一种是LDP技术，一种是RSVP TE技术，两种技术各有千秋，LDP技术配置简单，但目前可靠性技术还不够完善，RSVP TE技术配置比较复杂，但可靠性技术更加成熟，可以提供端到端和链路级保护倒换，所以本文主要是针对MPLS LDP网络的可靠性技术进行深入分析，并且提出一种新的解决方案来解决当前存在的问题，使得MPLS LDP网络也更加可靠。
　　二、当前MPLS LDP可靠性技术及存在的问题
　　FRR（Fast Re-Route）技术是IP/MPLS网络中最早也是最常使用的可靠性技术，在MPLS LDP网络中LDP FRR也是当前已有最好的解决链路和节点故障的可靠性技术。LDP FRR的基本原理是由LDP协议提前计算好主出接口和出标签，备出接口和备出标签，同时存放在转发表中，当主出接口故障后，立刻切换到备出接口上，这样就可以做到很快的切换。但LDP LSP的建立是依赖于IGP路由（Inter gateway protocol）的，所以主出接口和备出接口需要依赖于IGP来计算，当前IGP计算主和备出接口目前比较成熟的技术是LFA（LFA（Loop-Free Alternates）算法（具体请参见参考文献1）。
　　但LFA算法还是有比较大的缺陷的，在有些场景下无法计算出备出接口，一种是Cost值不能满足IP FRR链路或节点保护公式，一种是链路保护的备份路由不支持节点故障的保护，这样在这些场景下就无法实现LDP FRR，MPLS LDP网络的可靠性无法得到100%的保证。
　　三、MPLS MT和MRT FRR技术介绍
　　为了真正100%的解决MPLS LDP网络在各种场景的可靠性，我们需要引进两个新的技术和概念，下面简单介绍一下。
　　3.1MPLS MT技术
　　基于网络实际物理拓扑，可以继续划分逻辑拓扑，将一个物理拓扑划分成多个逻辑拓扑，如1图所示：
　　蓝色链路划分到一个拓扑中，为拓扑1，红色链路划分另一个拓扑，为拓扑2，设备A和C可以同时属于两个拓扑。划分成不同的拓扑后，客户不同的业务可以使用不同的拓扑来承载，这样可以做到业务隔离。
　　为了在不同的拓扑中能象单物理拓扑一样进行IP/MPLS转发，就需要IGP和MPLS也支持多拓扑，其中MPLS支持多拓扑的技术就称之为MPLS MT技术。
　　3.2MRT技术
　　MRT（Maximally Redundant Tree最大冗余树）是一个数学算法[参考文献2]，该算法在可以任意拓扑中使用，对于任何一个拓扑，根据MRT算法和全网链路节点信息，可以生成两个互相反向的有向无环图拓扑。在新生成的拓扑中，以目的节点为根，生成蓝色和红色两棵最大冗余树。这两颗最大冗余树都包含了拓扑中的所有节点，当其中一个树中的节点和链路出现问题，可以沿另一个树到达目的节点。但是在有些场景中红色拓扑与蓝色拓扑部分链路是重叠的，因为这些链路是链接两个隔离网络的只唯一链路，这种场景从理论上不存在保护链路，除这种特殊情况外，只要从理论上能找到保护链路的场景，该算法都可以覆盖。
　　四、采用MPLS MT和MRT技术实现MPLS LDP网络可靠性
　　如图2，在一个MPLS LDP网络中，将网络中的每个结点都使能MRT和MPLS MT功能，同时在网络中每条链路上都使能IGP和LDP功能，建立IGP和LDP会话。这样对于网络中的每个节点，比如节点A，通过IGP收集所有的网络的拓扑后，针对每一个目的地，采用MRT算法，计算一个蓝色拓扑的下一跳和一个红色拓扑的下一跳，并将此消息通知给LDP协议，LDP协议收到后，为蓝色拓扑的下一跳和红色拓扑的下一跳都分配一个标签（标签不相同），通过LDP会话发给相应的邻居，比如A发给B，在消息中要携带拓扑ID，目的前缀，标签，节点B收到消息后，在对应的拓扑里找节点B为对应目的前缀计算出来的下一跳以及分配的标签，将两个标签绑定在一起，形成一个MPLS转发表项，以此类推，对于网络中每个节点，对于每个前缀都有一个蓝色拓扑的标签转发表和红色拓扑的标签转发表（如图2所示），当报文进入网络后，根据报文的目的地址，封装上蓝色拓扑的标签（默认蓝色拓扑优先），然后经过蓝色拓扑对应的标签转发表，将报文转发出对应的网络。当网络中有链路或节点发生故障时，比如节点A与节点B之间的链路发生的故障，节点A感知后，发现对于目的地址A，节点B是蓝色拓扑的下一跳，马上查找目的地址A红色拓扑的下一跳，封装上红色拓扑的标签，将报文转发出去，这样报文就会经过红色拓扑转发出对应的网络。
　　五、结束语
　　本文介绍了MPLS LDP网络当前可靠性技术的一些问题，并提出了一种新的解决方案，可以让MPLS LDP网络中在链路和节点故障发生后50ms之内恢复，保证客户的业务不受影响。网络的可靠性变得越来越重要，业界无论是运营商还是设备商都非常重视，大家都在投入很多的人力进行研究，相信通过大家的努力，未来的网络会变得更加可靠。
　　参考文献
　　[1] Basic Specification for IP Fast Reroute： Loop-Free Alternates A. Atlas， Ed A. Zinin， Ed.
　　[2] draft-enyedi-rtgwg-mrt-frr-algorithm-02 A. Atlas ， A. Csaszar ， A. Gopalan