تكوين المسار البديل الخالي من الحلقة مع OSPFv2

المقدمة

يصف هذا وثيقة كيف libre بديل (LFA) يزود آلية إعادة توجيه سريع الحركة مرور في شبكة. كما يناقش نوعين من حماية LFA- حماية الارتباط وحماية العقد وقابلية تطبيقها من أجل توفير أقل تعطل للخدمات بسبب فشل الرابط أو العقدة.

المتطلبات الأساسية

المتطلبات

cisco يوصي أن يتلقى أنت معرفة من فتح أقصر مسار أولا (OSPFv2).

المكونات المستخدمة

لا يقتصر هذا المستند على إصدارات برامج ومكونات مادية معينة.

تم إنشاء المعلومات الواردة في هذا المستند من الأجهزة الموجودة في بيئة معملية خاصة. بدأت جميع الأجهزة المُستخدمة في هذا المستند بتكوين ممسوح (افتراضي). إذا كانت شبكتك مباشرة، فتأكد من فهمك للتأثير المحتمل لأي أمر.

معلومات أساسية

عند حدوث فشل إرتباط أو عقدة في شبكة موجهة، تكون هناك حتما فترة انقطاع في تسليم حركة المرور حتى تتم إعادة تجميع بروتوكول التوجيه في المخطط الجديد. في عالم اليوم، تعد التطبيقات حساسة للغاية لأي فقدان حركة مرور، وبالتالي يمكن أن يؤثر تعطل حركة المرور الناجم عن تقارب بروتوكولات حالة الارتباط مثل OSPF والنظام الوسيط - النظام الوسيط (ISIS) على الخدمات بشكل سلبي.

وبشكل تقليدي، لا تقوم بروتوكولات حالة الارتباط بحساب مسار نسخ إحتياطي على الرغم من توفر طريقة عرض كاملة لقاعدة البيانات. يهدف LFA إلى حساب مسار نسخ إحتياطي يمكن إستخدامه لتوجيه حركة المرور، في حالة فشل إرتباط أو عقدة متصلة مباشرة على المسار الرئيسي. يقوم LFA بحساب الخطوة التالية للنسخ الاحتياطي لكل خطوة تالية أساسية وبالتالي برامج جدول إعادة التوجيه السريع من Cisco (CEF) أيضا.

  

شروط LFA

هناك مجموعة من الشروط المحددة مسبقا التي يجب استيفاؤها ل LFA لتوفير مسار نسخ إحتياطي بنجاح ضد حماية الارتباط أو العقدة. ويحدد الجدول هنا المصطلحات التي يمكن إستخدامها لتفسير هذه الظروف أو أوجه عدم المساواة.

المتباينة الأولى

D(N,D) < D(N,S) + D(S,D)         // Link Protection.

إذا كان هذا الشرط صحيحا، فإنه يضمن أن المجاور N (النسخ الاحتياطي لموجه الخطوة التالية قيد التحقيق) قادر على توفير مسار LFA للحماية من فشل الارتباط. يضمن هذا الشرط أنه في حالة فشل الارتباط الأساسي، لا يتم إعادة حركة المرور التي يتم إرسالها لإجراء نسخ إحتياطي للخطوة التالية N إلى S، كما هو موضح في الصورة.

وقد تم وضع علامة على هذه الروابط بتكاليف كل منها في إطار عمل أوسبو. مسار OSPF الأساسي من المصدر S إلى الوجهة D سيكون S > E > D. تفي قيم تكلفة OSPF هذه بعدم المساواة هذا، وبالتالي توفر العقدة N الحد الأدنى من حماية الارتباط.

15 < 5 + 15   ------> Inequality holds true

لامسان

                                                           

 D(N,D) < D(S,D)                       // Downstream Path

إذا كان هذا الشرط يحمل قيمة حقيقية، فإنه يضمن أن المجاور N (الموجه التالي للنسخ الاحتياطي المحتمل) هو موجه لتدفق البيانات ويكون أقرب إلى الموجه الوجهة من الموجه المحلي S.

كما هو موضح هنا، لا ينطبق التفاوت الثاني على قيم تكلفة OSPF كما هو موضح في الرسم البياني 1. وبالتالي، لا يعد النسخ الاحتياطي لموجه الخطوة التالية N جارة لتدفق البيانات من الخادم.

15 < 15   ------> Inequality holds false

المتباينة الثالثة

  

D(N,D) < D(N,E) + D(E,D)     // Node Protection 

 في حالة استيفاء هذا الشرط، يتمكن المجاور N بنجاح من توفير حماية العقدة في حالة فشل موجه الخطوة التالية الأساسية E. يضمن هذا الشرط عدم إمكانية إستخدام مسار LFA ل E لتسليم حركة مرور البيانات إلى الموجه الوجهة D. وهذا يتوافق مع تعريف حماية العقدة الخالية من التكرار كما هو موضح في الصورة.

مرة أخرى، المسار الأساسي للوصول إلى D هو S > E > D بتكلفة 15. الآن، إن يفشل الخطوة الأساسية التالية إلى E، مسار بديل ينبغي أن يكون بحيث لا تتدفق حركة المرور عبر فشل العقدة E، وإلا هناك فقدان حركة المرور. وتعمل قيم التكلفة هذه بنجاح على تحقيق هذه المتباينة، وبالتالي يمكن ل N توفير حماية العقدة ضد فشل العقدة E.

25 < 20 + 10 ------> Inequality holds true

معايير تحديد مسار LFA

  

فيما يلي معايير تحديد بادئة النسخ الاحتياطي مع تفضيلاتها في ترتيب الخفض. وفي حالة توفر مسارين للنسخ الاحتياطي لبادئة أساسية محمية، يتم تحديد واحد فقط استنادا إلى قائمة السمات المطلوبة المذكورة التي تحملها. هنا شرح مختصر عن هذه السمات.

فواصل نهج تحديد المسار (نهج افتراضي مدمج).

    

• 10 srlg
• 20 مسار أساسي
• 30 واجهات منفصلة
• 40 أدنى مقياس
• 50 مسطردة مفككة
• حماية العقد 60
• 70 Broadcast-Interface-Disjoint
• مشاركة الأحمال وفقا للمعيار 256

• مجموعة إرتباط المخاطر المشتركة (SRLG): تحاول سياسة LFA الافتراضية تجنب مسار يحمل نفس SRLG كمسار أساسي. بافتراض أن الموجهات المتعددة تستخدم المحول نفسه، لذلك فإنها جميعا تشارك في نفس المخاطر.
• المسار الأساسي: يساعد هذا في الحد من المرشحين الذين لا يتساوون في التكلفة مع إرتباطات المسارات المتعددة أو بروتوكول إدارة المحتوى (ECMP).
• interface-disjoint: هذا يعني أن مسار الإصلاح يمر عبر واجهة مختلفة مقارنة بالواجهة المستخدمة للوصول إلى الوجهة عبر المسار الأساسي. في حالة الارتباطات من نقطة إلى نقطة، يتم تلبية هذا الشرط دائما.
• أدنى مقياس: حدد مسار نسخ إحتياطي بأقل تكلفة للوصول إلى الوجهة.
• Linecard-disjoint: يفضل هذا مسار نسخ إحتياطي من واجهة موجودة على بطاقة خط أخرى. وهذه أيضا حالة خاصة ل SRLG ومع ذلك، وهذا لا يتطلب أي تكوين خاص ويتم معالجته تلقائيا.
• حماية العقدة: يقوم مسار الإصلاح معا بتجاوز موجه الخطوة التالية للمسار الأساسي. وهذا يضمن الحماية الكاملة لحركة مرور البيانات حتى في حالة فشل موجه الخطوة التالية الأساسية.
• Broadcast-Interface-disjoint: تساعد هذه السمات على التأكد من أن مسار الإصلاح لا يستخدم نفس شبكة البث المستخدمة من قبل المسار الأساسي.
• مشاركة الحمل: تتم مشاركة حركة مرور البيانات بين مسارات النسخ الاحتياطي للمرشحين عندما تفشل جميع عمليات التحقق الأخرى التي تمت مناقشتها أعلاه في توفير مسار نسخ إحتياطي فريد.

التكوين

الرسم التخطيطي للشبكة

التكوينات

R1

!
interface Loopback1
ip address 10.1.1.1 255.255.255.255 
!
router ospf 1
fast-reroute per-prefix enable area 0 prefix-priority high
fast-reroute keep-all-paths
network 10.1.1.1 0.0.0.0 area 0
network 10.10.12.1 0.0.0.0 area 0
network 10.10.13.1 0.0.0.0 area 0
network 10.10.14.1 0.0.0.0 area 0
!

R2

!
interface Loopback1
ip address 10.2.2.2 255.255.255.255
end
! 
router ospf 1
network 10.2.2.2 0.0.0.0 area 0
network 10.10.12.2 0.0.0.0 area 0
network 10.10.23.2 0.0.0.0 area 0
network 10.10.24.2 0.0.0.0 area 0
!

R3

!
interface Loopback1
ip address 10.3.3.3 255.255.255.255
!
router ospf 1
network 10.3.3.3 0.0.0.0 area 0
network 10.10.13.3 0.0.0.0 area 0
network 10.10.23.3 0.0.0.0 area 0
network 10.10.34.3 0.0.0.0 area 0
!

R4

!
interface Loopback1
ip address 10.4.4.4 255.255.255.255
! 
router ospf 1
network 10.4.4.4 0.0.0.0 area 0
network 10.10.14.4 0.0.0.0 area 0
network 10.10.24.4 0.0.0.0 area 0
network 10.10.34.4 0.0.0.0 area 0
!

التحقق من الصحة

استخدم هذا القسم لتأكيد عمل التكوين بشكل صحيح.

القضية 1. حماية الارتباط

ضع في الاعتبار هذه الحالة التي تناقش حماية الارتباط لبادئة الوجهة الطرفية 10.4.4.4/32، أي إسترجاع الواجهة 0 من R4.

المسار الأساسي هو R1 > R4 كما هو موضح في الصورة.

وتتم الإشارة إلى قيم التكلفة المذكورة في الجدول عند وضعها في عدم المساواة 1 كما هو موضح هنا بالنسبة للملحقين R2 و R3، ويلاحظ أن R2 فقط قادر على الوفاء بالشرط.

D(N,D) < D(N,S) + D(S,D)         // Link Protection. 

بالنسبة للخادم طراز R2:  

         

10 < 10 + 10 ------> Inequality Passed

بالنسبة للخادم طراز R3:

20 < 10 + 10 ------> Inequality Failed

وهذا يضمن إمكانية توفير R2 تقنية LFA في حالة فشل الارتباط الأساسي بين R1 و R4. بما أن R3 لا يفي بعدم المساواة المحدد، فإنه يفشل في توفير مسار LFA.

R1#show ip route 10.4.4.4
Routing entry for 10.4.4.4/32
Known via "ospf 1", distance 110, metric 11, type intra area
Last update from 10.10.14.4 on Ethernet1/0, 01:08:00 ago
Routing Descriptor Blocks:
* 10.10.14.4, from 10.4.4.4, 01:08:00 ago, via Ethernet1/0
     Route metric is 11, traffic share count is 1
     Repair Path: 10.10.12.2, via Ethernet0/0

R1#show ip ospf rib 10.4.4.4

           OSPF Router with ID (10.1.1.1) (Process ID 1)


          Base Topology (MTID 0)

OSPF local RIB
Codes: * - Best, > - Installed in global RIB
LSA: type/LSID/originator

*> 10.4.4.4/32, Intra, cost 11, area 0
     SPF Instance 12, age 01:01:00
     Flags: RIB, HiPrio
     via 10.10.14.4, Ethernet1/0
       Flags: RIB
       LSA: 1/10.4.4.4/10.4.4.4
     repair path via 10.10.12.2, Ethernet0/0, cost 21
       Flags: RIB, Repair, IntfDj, BcastDj, LC Dj
       LSA: 1/10.4.4.4/10.4.4.4

هناك العديد من الأعلام التي شوهدت في المخرجات وتحمل معاني مهمة كما هو موضح هنا.

• HiPrio: بشكل افتراضي، يتعامل OSPF مع جميع الاسترجاع أو بادئات /32 كبادئات ذات أولوية عالية. ومع ذلك، يمكن تعريف أولوية هذه البادئات يدويا باستخدام هذا الأمر. يتم حساب البادئات ذات الأولوية الأعلى في OSPF وبرمجتها قبل وقت أقل بقليل من البادئات ذات الأولوية الأدنى، ومع ذلك فإن الاختلاف في الوقت أقل بكثير.

R1(config-router)#fast-reroute per-prefix enable area 0 prefix-priority ?
high High priority prefixes
low   Low priority prefixes

• IntfDj: يوضح هذا أن مسار الإصلاح أستخدم واجهة مختلفة (ETH0/0) مقارنة بالمسار الأساسي (ETH1/0).
• BcastDj: يظهر هذا أن مسار الإصلاح أستخدم واجهة بث مختلفة (Eth0/0) مقارنة بالمسار الأساسي (ETH1/0).
• LC Dj: تظهر هذه العلامة أن مسار الإصلاح أستخدم خط مختلف (ETH0/0، الوحدة النمطية 0) بالمقارنة بالمسار الأساسي (ETH1/0، الوحدة النمطية 1). 

القضية 2. حماية العقد

ضع في الاعتبار هذه الحالة التي تناقش حماية العقد لبادئة الوجهة النهائية 10.3.3.3/32، أي إسترجاع الواجهة 0 من R3.

المسار الأساسي هو R1 > R4 > R3 كما هو موضح في الصورة.

قيم التكلفة المذكورة في الجدول تفي بالرقم 3 من التفاوت كما هو موضح أدناه بالنسبة للمستوى R2.

       

D(N,D) < D(N,E) + D(E,D)       // Node

10 < 10 + 15 ------> Inequality Passed

يتم استيفاء الشرط المطلوب للموجه لتوفير حماية العقد، وبالتالي يستطيع R2 توفير حماية العقدة في حالة فشل الخطوة التالية الأساسية.

R1#show ip route 10.3.3.3
Routing entry for 10.3.3.3/32
  Known via "ospf 1", distance 110, metric 31, type intra area
  Last update from 10.10.14.4 on Ethernet1/0, 00:08:24 ago
  Routing Descriptor Blocks:
  * 10.10.14.4, from 10.3.3.3, 00:08:24 ago, via Ethernet1/0
      Route metric is 31, traffic share count is 1
      Repair Path: 10.10.12.2, via Ethernet0/0


R1#show ip route repair-paths 10.3.3.3
Routing entry for 10.3.3.3/32
  Known via "ospf 1", distance 110, metric 31, type intra area
  Last update from 10.10.14.4 on Ethernet1/0, 01:14:49 ago
  Routing Descriptor Blocks:
  * 10.10.14.4, from 10.3.3.3, 01:14:49 ago, via Ethernet1/0
      Route metric is 31, traffic share count is 1
      Repair Path: 10.10.12.2, via Ethernet0/0
    [RPR]10.10.12.2, from 10.3.3.3, 01:14:49 ago, via Ethernet0/0
      Route metric is 41, traffic share count is 1

R1#show ip ospf rib 10.3.3.3

            OSPF Router with ID (10.1.1.1) (Process ID 1)

              Base Topology (MTID 0)

OSPF local RIB
Codes: * - Best, > - Installed in global RIB
LSA: type/LSID/originator

*>  10.3.3.3/32, Intra, cost 31, area 0
     SPF Instance 27, age 00:08:49
     Flags: RIB, HiPrio
      via 10.10.14.4, Ethernet1/0
       Flags: RIB
       LSA: 1/10.3.3.3/10.3.3.3
      repair path via 10.10.12.2, Ethernet0/0, cost 41
       Flags: RIB, Repair, IntfDj, BcastDj, LC Dj, NodeProt, Downstr    // Node Protect
       LSA: 1/10.3.3.3/10.3.3.3

هناك علامتان جديدتان تم مشاهدتهما في هذا الإخراج ويتم شرحهما هنا:

• NodeProt: توضح هذه العلامة أن R2 يوفر حماية للعقدة ضد فشل المرحلة التالية الأساسية R4.
• Downstr: يظهر هذا العلم أن R2 أقرب إلى الوجهة من الموجه المحلي R1.

القضية 3. تعديل النهج الداخلي

من الممكن أيضا تعديل النهج الافتراضي المدمج والترتيب الذي يتم فيه مراعاة سمات مختلفة عند تحديد موجه الخطوة التالية للنسخ الاحتياطي. يمكن تغيير هذا الأمر باستخدام فهرس <attribute> <n>الأمر fast-reroute per-prefix tie-break.

يقوم المثال بإنشاء سياسة جديدة ذات أقل المقاييس وsrlg.

!
router ospf 1
fast-reroute per-prefix enable area 0 prefix-priority high
fast-reroute per-prefix tie-break lowest-metric index 10
fast-reroute per-prefix tie-break srlg index 20
fast-reroute keep-all-paths
network 10.1.1.1 0.0.0.0 area 0
network 10.10.12.1 0.0.0.0 area 0
network 10.10.13.1 0.0.0.0 area 0
network 10.10.14.1 0.0.0.0 area 0
!
interface Ethernet0/1
srlg gid 10                           // srlg group 10
ip address 10.10.13.1 255.255.255.0
ip ospf cost 10
! 
interface Ethernet1/0
srlg gid 10                          // srlg group 10
ip address 10.10.14.1 255.255.255.0
ip ospf cost 20
!

عند القيام بذلك، تتم إزالة كافة السمات الأخرى للنهج الافتراضي، وتكون السمات الوحيدة المستخدمة هي الأقل قياسا وميزة مشاركة الأحمال التي تكون موجودة دائما بشكل افتراضي.

R1#show ip ospf fast-reroute

           OSPF Router with ID (10.1.1.1) (Process ID 1)

Loop-free Fast Reroute protected prefixes:

           Area       Topology name   Priority   Remote LFA Enabled
             0                 Base       High                   No

Repair path selection policy tiebreaks:
     10 lowest-metric
     20 srlg
    256 load-sharing

المخطط وقيم تكلفة OSPF التي تم تكوينها والتي تساعد على فهم سلوك النهج المخصص كما هو موضح في الصورة.

R1#show ip ospf rib 10.3.3.3

           OSPF Router with ID (10.1.1.1) (Process ID 1)


             Base Topology (MTID 0) 
OSPF local RIB
Codes: * - Best, > - Installed in global RIB
LSA: type/LSID/originator

*> 10.3.3.3/32, Intra, cost 11, area 0
     SPF Instance 65, age 00:07:55
     Flags: RIB, HiPrio
     via 10.10.13.3, Ethernet0/1
       Flags: RIB
       LSA: 1/10.3.3.3/10.3.3.3
     repair path via 10.10.14.4, Ethernet1/0, cost 41
       Flags: RIB, Repair, IntfDj, BcastDj, SRLG, LC Dj, CostWon      // Better cost
       LSA: 1/10.3.3.3/10.3.3.3
     repair path via 10.10.12.2, Ethernet0/0, cost 51
       Flags: Ignore, Repair, IntfDj, BcastDj                        // Ignored
       LSA: 1/10.3.3.3/10.3.3.3

توضح هذه المخرجات أن المسار الأساسي للوصول إلى 10.3.3.3/3.2، إسترجاع R3 0 هو عن طريق ETH0/1. بخلاف ذلك، هناك عقدتان طراز R2 و R4 توفر كلتاهما حماية الارتباط. تم وضع الارتباط R1-R4 في نفس SRLG مثل الارتباط الأساسي R1-R3. وفقا للنهج الافتراضي، يجب ألا يتم إختيار R4 كنقطة وصول إحتياطية تالية على أساس SRLG. ومع ذلك، تعطي السياسة المحددة أعلاه الأفضلية للقياس على SRLG. لذلك، نظرا لأن تكلفة الوصول إلى 10.3.3.3/32 أقل من خلال R4، لذلك يتم إختيارها كمسار نسخ إحتياطي على الرغم من تعيين SRLG نفسه.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها

لا تتوفر حاليًا معلومات محددة لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها لهذا التكوين.