GRE キープアライブの動作方法

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Updated: 2006 年 6 月 16 日
Document ID:63760

偏向のない言語

この製品のドキュメントセットは、偏向のない言語を使用するように配慮されています。このドキュメントセットでの偏向のない言語とは、年齢、障害、性別、人種的アイデンティティ、民族的アイデンティティ、性的指向、社会経済的地位、およびインターセクショナリティに基づく差別を意味しない言語として定義されています。製品ソフトウェアのユーザインターフェイスにハードコードされている言語、RFP のドキュメントに基づいて使用されている言語、または参照されているサードパーティ製品で使用されている言語によりドキュメントに例外が存在する場合があります。シスコのインクルーシブ ランゲージの取り組みの詳細は、こちらをご覧ください。

翻訳について

シスコは世界中のユーザにそれぞれの言語でサポート コンテンツを提供するために、機械と人による翻訳を組み合わせて、本ドキュメントを翻訳しています。ただし、最高度の機械翻訳であっても、専門家による翻訳のような正確性は確保されません。シスコは、これら翻訳の正確性について法的責任を負いません。原典である英語版（リンクからアクセス可能）もあわせて参照することを推奨します。

概要

このドキュメントでは、Generic Routing Encapsulation（GRE）キープアライブの仕組みについて概説します。

前提条件

要件

このドキュメントの読者は次のトピックについての専門知識を有している必要があります。

使用するコンポーネント

このドキュメントの情報は、次のソフトウェアとハードウェアのバージョンに基づいています。

  • Cisco 7505 ルータ

  • GRE over IPSec をサポートする Cisco IOS® ソフトウェア

このドキュメントの情報は、特定のラボ環境にあるデバイスに基づいて作成されました。このドキュメントで使用するすべてのデバイスは、初期（デフォルト）設定の状態から起動しています。対象のネットワークが実稼働中である場合には、どのようなコマンドについても、その潜在的な影響について確実に理解しておく必要があります。

表記法

ドキュメント表記の詳細は、「シスコ テクニカル ティップスの表記法」を参照してください。

背景説明

GRE キープアライブ機能を使用すれば、トンネルで使用する keepalive インターフェイス コマンドが有効になり、ポイントツーポイントの GRE トンネルにキープアライブを設定できるようになります。keepalive コマンドでキープアライブの設定ができ、さらに、オプションでこのコマンドの新しい拡張機能を使用することもできます。

GRE トンネルには、トランスポート プロトコル内の任意のパケットをカプセル化する方法が用意されています。これらのトンネルでは、任意の標準ポイントツーポイント カプセル化スキームを実装するために必要なサービスを提供する設計になっているアーキテクチャも実現されています。GRE トンネルには次のような利点があります。

  • 単一プロトコルのバックボーン上でマルチプロトコルのローカル ネットワークを実現する。

  • ホップ カウントが制限されているプロトコルを含んだネットワークに対して回避策を提供する。

  • 不連続なサブネットワークを接続する。

  • WAN 上で VPN を可能にする。

ただし 現在の GRE トンネルの実装では、遠端に到達不能な場合、設定済みのトンネルにはトンネルのいずれかのエンドポイントの回線プロトコルをダウン状態にする機能がありません。そのため、トンネルから送信されたトラフィックがブラックホール化し、トンネルが常にアップ状態になるために、代替パスを使用できなくなります。

この状況は、スタティック ルートに依存するトンネルや、ルートを集約してトンネルの宛先へのルートを見つけるルーティング プロトコルに依存するトンネルで発生します。また、コントロール プレーンのデータがデータ プレーンのデータとは異なるパスを使用する場合も同様です。

トンネルのキープアライブ メカニズム

このセクションでは、トンネルのキープアライブ メカニズムの機能を、例を使用して説明します。また、このセクションでは、この機能で変更されるソフトウェア要素を列挙して、メモリとパフォーマンスへの影響についても説明しています。

機能の説明

トンネル キープアライブ メカニズムにより、トンネル インターフェイスのインターフェイス特有のコマンドが使用可能となり、これらが機能拡張して実装されるので、トンネルの回線プロトコルをダウン状態にできるようになります。詳細については、「コマンドと設定」セクションを参照してください。

トンネル キープアライブ メカニズムは、次の追加要件にも対処しています。

  • トンネルの遠端のエンドポイントでキープアライブがサポートされていない場合でも、トンネル キープアライブ メカニズムが機能する。

  • トンネル キープアライブ メカニズムがキープアライブの発信元となる。

  • トンネル キープアライブ メカニズムがキープアライブを処理する。

  • トンネルの回線プロトコルがダウンしている場合でも、トンネル キープアライブ メカニズムは遠端のキープアライブ パケットに応答する。

次にトンネルのキープアライブ メカニズムが機能するしくみについて、例を示します（図 1 参照）。

図 1 - トンネル キープアライブ メカニズムの例

F1_63760a.gif

出力 

interface tunnel 0                       interface tunnel 0
ip address 1.1.1.1 255.255.255.240       ip address 1.1.1.2 255.255.255.240
tunnel source 128.8.8.8                  tunnel source 129.9.9.9
tunnel destination 129.9.9.9             tunnel destination 128.8.8.8
keepalive 5 4                            keepalive 5 4
interface loopback 0                     interface loopback 0
ip address 128.8.8.8 255.255.255.255     ip address 129.9.9.9 255.255.255.255

A から発信した B へのキープアライブ パケット 

       ---outer IP header---'      ---inner IP header---'
       =============================================================
       |IP | IP src  | IP dst  | GRE | IP | IP src  | IP dst  | GRE |
       |   |128.8.8.8|129.9.9.9|PT=IP|    |129.9.9.9|128.8.8.8| PT=0|
       =============================================================
                               ----'                         ---'
                                GRE header                    GRE header

ルータ A のトンネルのエンドポイントでキープアライブを有効にすると、ルータではインターバルごとに内側の IP ヘッダーが作成されます。ヘッダーの最後には、Protocol Type（PT）に 0 が設定された GRE ヘッダーもルータで追加されますが、他のペイロードはありません。次に、ルータではパケットがトンネルを通して送信されます。その結果、パケットは外部 IP ヘッダーとともにカプセル化されて、PT に IP が設定された GRE ヘッダーが付けられます。トンネル キープアライブ カウンタは 1 増加します。トンネルの遠端のエンドポイントに到達する方法があり、トンネルの回線プロトコルが他の理由によるダウン状態になっていない場合は、パケットはルータ B に到達します。次に、パケットはトンネル 0 と照合されて、カプセル化が解除され、宛先 IP つまりトンネルの発信元であるルータ A に転送されます。ルータ A にパケットが到達すると、再びカプセル化が解除されて、PT が調べられます。PT を調べた結果が 0 であれば、このパケットはキープアライブ パケットであることになります。その場合、トンネル キープアライブ カウンタが 0 にリセットされた上で、パケットは廃棄されます。

ルータ B に到達できない場合は、ルータ A では、通常のトラフィックとともにキープアライブ パケットが引き続き作成されて送信されます。回線プロトコルがダウンしている場合、キープアライブはルータAに戻りません。したがって、キープアライブカウンタは増加し続けます。トンネルのキープアライブ カウンタが 0 のままか設定値未満の場合は、トンネルの回線プロトコルがアップ状態になっています。そのような値ではない場合、次にキープアライブをルータ B へ送信するときに、キープアライブ カウンタが設定済みのキープアライブ値に達するとすぐに回線プロトコルはダウン状態になります。アップ状態でもダウン状態でも、このトンネルはキープアライブ パケット以外のトラフィックの転送または処理を行いません。キープアライブ パケットのみに対して機能するには、トンネルが転送と受信に影響を与えてはなりません。そのため、トンネル参照アルゴリズムはどんな場合でも成功し、回線プロトコルがダウンしているときは、データ パケットだけが廃棄されることになります。キープアライブ パケットが受信されると、トンネルのエンドポイントが再び到達可能になったことを示しています。その場合、トンネル キープアライブ カウンタが 0 にリセットされて、回線プロトコルが再びアップ状態になります。

メモリおよびパフォーマンスに対する影響

この機能では、ルータ システムのメモリとパフォーマンスにはほとんど追加の負荷がかからないので、この機能の追加による影響はありません。キープアライブ パケットは通常のパケットとして扱われるため、トラフィックが多い場合にはドロップされる可能性があります。今のところは、リトライの回数を変更してこの問題に対処することができます。ただし、結果としてこの対処方法では不十分な場合は、ローカルに生成されたキープアライブ パケットを、伝送用高プライオリティ キューに入れることができます。次に、IP ヘッダーの TOS 値を、デフォルト値や設定値以外のより適切な値に設定できます。

実装時の注意事項

この機能は、基本的な IP トンネル コードと GRE サブシステムに含まれています。そのため、トンネルと GRE サブシステムを備えた基本 IP パッケージで提供されることになります。

コマンドと設定

このセクションでは、Cisco Bug ID CSCuk26449でのみ、この機能によって有効および拡張されるkeepaliveコマンドについて説明します。その他のコマンドについては、対応するCisco IOSコンフィギュレーションガイドおよびコマンドリファレンスに記載されています。[no] keepalive <period> <retries> コマンドは第 2 パラメータが有効になり拡張されました。これは、Cisco IOS ソフトウェア リリース 12.2(8)T 以降で使用することができます。また、これは Cisco Bug ID CSCuk29980 および CSCuk29983 において、Cisco IOS ソフトウェア リリース 12.1E と 12.2S にも移植されました。

keepalive はトンネル インターフェイスでキープアライブを有効にするインターフェイス設定コマンドであるため、現在は GRE/IP モードに対するキープアライブのみがサポートされています。コマンドの第 2 パラメータ（retries）は、トンネル インターフェイスからのみ認識可能であり、使用できます。最初のパラメータの値の範囲は1 ～ 32767です。値が0の場合、「no keepalive」と同等です。 このパラメータのデフォルト値は10です。2番目のパラメータの値は1 ～ 255の範囲で指定でき、送信されても返されないキープアライブの数を示します。その後、トンネルインターフェイスが回線プロトコルをダウンさせます。トンネル インターフェイス上のキープアライブは、デフォルトでは無効になっています。

出力例と画面形式

このセクションでは、出力例を示します。

cisco-7505#configure terminal 
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
cisco-7505(config)#interface tunnel 1
cisco-7505(config-if)#?
  access-expression   Build a bridge boolean access expression
  ……………
  keepalive           Enable keepalive			<=====
  ……………
  timeout             Define timeout values for this interface

cisco-7505(config-if)#keepalive ?				<=====
  <0-32767>  Keepalive period (default 10 seconds)

cisco-7505(config-if)#keepalive 5 ?				<=====
  <1-255>    Keepalive retries (default 3 times)
cisco-7505(config-if)#keepalive 5 4				<=====
cisco-7505(config-if)#end

cisco-7505#show interfaces tunnel 1

Tunnel1 is up, line protocol is up 
  Hardware is Tunnel
  Internet address is 10.1.1.1/24
  MTU 1514 bytes, BW 9 Kbit, DLY 500000 usec, rely 255/255, load 1/255
  Encapsulation TUNNEL, loopback not set
  Keepalive set (5 sec), retries 4				<=====
  Tunnel source 9.2.2.1, destination 6.6.6.2
  Tunnel protocol/transport GRE/IP, key disabled, sequencing disabled
  Tunnel TOS 0xF, Tunnel TTL 128
  Checksumming of packets disabled, fast tunneling enabled
  Last input never, output 00:57:05, output hang never
  Last clearing of "show interface" counters never
  Queueing strategy: fifo
  Output queue 0/0, 1 drops; input queue 0/75, 0 drops
  30 second input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
  30 second output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
     0 packets input, 0 bytes, 0 no buffer
     Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles
     0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
     3 packets output, 1860 bytes, 0 underruns
     0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets
     0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out

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