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なぎさののした
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1 Multi-Segment Pseudo-Wire の運用上の課題ソフトバンクテレコム株式会社大矢晃之 MPLS JAPAN Oct 28,

2 Agenda 1. Pseudo Wire とは 2. Pseudo Wire 導入実績 3. Multi Segment Pseudo Wire 4. MS-PW の課題 1OAM 機能の充実 5. MS-PW の課題 2 信頼性高可用性の確保 6. MS-PW の課題 3 運用負荷の増加 2

3 Pseudo Wire とは専用線 /ATM/FR/EtherなどのL2 PDUをMPLSヘッダでカプセル化し IP/MPLS 網を透過する技術 RFC3985 :Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge (PWE3) Architecture などで標準化 AC PE Pseudo Wire MPLS Tunnel LSP PE AC AC Pseudo Wire AC Layer2 PDU Control Word PW Label Tunnel Label AC: Attachment Circuit PWを終端するPhysical portや FR DLCI, ATM VPI/VCI, Ethernet VLANなどのEndpoint 3

Pseudo Wire Signaling PWid FEC TLV (type 0x80) 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ PWid (0x80) C

4 Pseudo Wire Signaling PWid FEC TLV (type 0x80) PWid (0x80) C PW type PW info Length Group ID PW ID Interface Parameter Sub-TLV " " Targeted LDP Session PseudoWireの両端のTPEは Targeted LDP Sessionを張り PW Label をMappingする両端で同じPW Type 同じPW IDが必要これをキーに往復の片方向 LSP2 本を 1 本のPseudo Wireとして束ねる ATM VP ATM Pseudo Wire PW type: 0x000A(ATM) PW ID:100 ATM VP PW type: 0x000A(ATM) PW ID:100 TPE Ether Pseudo Wire PW type: 0x0004(Ether) PW ID:200 TPE Uni-direction LSP Eth VLAN PW type: 0x0004(Ether) PW ID:200 Eth VLAN 4

5 Pseudo Wire 関連 RFC RFC3985 Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge (PWE3) Architecture RFC4447 Pseudowire Setup and Maintenance Using the Label Distribution Protocol (LDP) RFC4446 IANA Allocations for Pseudowire Edge to Edge Emulation (PWE3) RFC5085 Pseudowire Virtual Circuit Connectivity Verification (VCCV):A Control Channel for Pseudowires RFC4448 Encapsulation Methods for Transport of Ethernet over MPLS Networks RFC4553 Structure-Agnostic Time Division Multiplexing (TDM) over Packet (SAToP) RFC4618 Encapsulation Methods for Transport of PPP/High-Level Data Link Control (HDLC) over MPLS Networks RFC4619 Encapsulation Methods for Transport of Frame Relay over Multiprotocol Label Switching (MPLS) Networks RFC4717 Encapsulation Methods for Transport of Asynchronous Transfer Mode (ATM) over MPLS Networks RFC4842 Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy (SONET/SDH) Circuit Emulation over Packet (CEP) RFC5086 Structure-Aware Time Division Multiplexed (TDM) Circuit Emulation Service over Packet Switched Network (CESoPSN) 5

6 Pseudo-wire 導入実績 -FR over MPLS FR ネットワークの MPLS 化設備老朽化に伴うリスク回避及びお客様の投資保護を目的として次世代ネットワークによるレガシーサービスの継続的な提供を実現旧 SW 旧フレームリレー網 (ATM ベース ) 旧 SW FR 回線 FR 回線新 SW 新フレームリレー網 (MPLS ベース ) 新 SW 従来通りのユーザーインタフェースを提供既存フレームリレー網以上の品質を実現 ( 低遅延高速迂回 ) レガシーサービスへの次世代技術導入 ( 国内初 ) 6

7 Pseudo-wire 導入実績 -ATM over MPLS ATM ネットワークの MPLS 化増え続けるモバイルトラフィックへの対応と信頼性運用性向上を目的として ATM ネットワークの ATM-PW による Migration を推進 ATM-SW Native ATM ネットワーク (STM1 ベース ) ATM-SW モバイルコア RNC ATM 専用線 ATM-PE MPLS ネットワーク (GE ベース ) ATM-PE 既存 ATM 網以上の品質を実現 ( 高速迂回 ) バックボーンの広帯域化 (STM1 GE) 運用性の向上 (IP/MPLS) 7

8 Pseudo Wire リファレンスモデル RFC3985 Single Domain 環境を想定 PE-to-PEのTunnelが必要 < Emulated Service > < Pseudowire > <-- PSN Tunnel --> V V V V V AC AC V PE1 ================== PE PW CE1 CE PW ^ ================== ^ ^ ^ Provider Edge 1 Provider Edge 2 Customer Customer Edge 1 Edge 2 native service native service 現状までの導入事例は Single Domain 区間の短い PW にとどまる 8

9 Single Domain の限界 Scalability Issue >> 数 100~ 数 1000node 規模の NW >>PE-to-PE MPLS Tunnel が数万 ~ 数百万本 (Edge 間フルメッシュ ) >> 同一 Link 内 LSP が増え RSVP-TE で帯域が足りなくなり LSP が張れない実際のキャリアネットワーク = Multi Domain の階層構造 >>Inter Area/ Inter AS TE は難しい Pseudo Wire 9

10 Multi Segment PW の標準化 draft-ietf-pwe3-ms-pw-requirements-07.txt >>> RFC 5254 draft-ietf-pwe3-segmented-pw-09.txt draft-ietf-pwe3-ms-pw-arch-05.txt draft-ietf-pwe3-dynamic-ms-pw-08.txt Native <------Multi-Segment Pseudowire------> Native Service PSN PSN Service (AC) <-Tunnel-> <-Tunnel-> (AC) V V 1 V V 2 V V TPE1 =========== SPE1 ========== TPE PW.Seg't1...PW.Seg't CE1 CE PW.Seg't2...PW.Seg't =========== ========== ^ ^ Provider Edge 1 ^ Provider Edge 2 PW switching point < Emulated Service > 10

11 PW Switching SPE で 2 つの SS-PW をクロスコネクトしつなぎ合わせる SPE は何段あってもよい SPE を経由するごとに TTL を decrement する ( 十分大きい TTL で送信 : 例 TTL=255) TTL=255 TTL=254 TPE SPE TPE2 AC Tunnel Tunnel AC segment1 segment2 PW ID=100 PW Label=10 PW ID=200 PW Label= S-PE Device Ingress Egress PW instance Single Single PW Instance <==========>X PW Instance + Forwarder + PW Instance X<==========> draft-ietf-pwe3-ms-pw-arch-05.txt 11

12 PW switching point TLV draft-ietf-pwe3-segmented-pw-09.txt PW switching point TLV (Optional) が新たに定義されている SPEでFEC TLVに追加される経由したSPEの情報がわかるようになる PW sw TLV (0x096D) PW sw TLV Length Type Length Variable Length Value Variable Length Value " Type Length Description 0x01 4 PW ID of last PW segment traversed 0x02 variable PW Switching Point description string 0x03 4/16 Local IP address of PW Switching Point 0x04 4/16 Remote IP address of last PW Switching Point traversed or of the T-PE 0x05 variable AI of last PW segment traversed 0x06 10 L2 PW address of PW Switching Point 12

13 Multi Segment Pseudowire Multi-Segment Pseudo wire スケーラビリティ問題の解消実稼働中 Multi Domain NWへの適用 Domain A Domain C Domain B segment1 segment2 segment3 Multi-Segment Pseudo wire 13

14 Multi Segment Pseudowire 導入への課題運用性 OAM 機能信頼性 14

15 Multi Segment Pseudowire 導入への課題 1 課題 1 OAM 機能の充実 > 回線単位でEnd-to-Endの試験機能 > 警報転送 Pseudowire Ping/Traceroute の拡張 (VCCV:RFC5085) PW Status TLV の実装 PW OAM Message Mapping の拡張 segment1 segment2 segment3 Multi-Segment Pseudo wire 15

16 Multi Segment Pseudowire 導入への課題 1:VCCV 課題 1 OAM 機能の充実 > 回線単位でEnd-to-Endの試験機能 > 警報転送 Pseudowire Ping/Traceroute の拡張 (VCCV:RFC5085) PW Status TLV の実装 PW OAM Message Mapping の拡張 segment1 segment2 segment3 Per segment VCCV Per segment VCCV Per segment VCCV Multi-Segment Pseudo wire End-to-End VCCV 16

17 RFC5085 : VCCV The VCCV parameter ID is defined as follows in [RFC4446]: Parameter ID Length Description 0x0c 4 VCCV The format of the VCCV parameter field is as follows: x0c 0x04 CC Types CV Types MPLS Control Channel (CC) Types: Bit (Value) Description 0x01 Type 1: PWE3 control word with 0001b as first nibble as defined in [RFC4385]. 0x02 Type 2: MPLS Router Alert Label. 0x04 Type 3: MPLS PW De-multiplexor Label TTL = 1 (Type 3). MPLS Connectivity Verification (CV) Types: Bit (Value) Description Bit 0 (0x01) - ICMP Ping Bit 1 (0x02) - LSP Ping 17

18 VCCV 拡張の課題 :CC Type1 CC Type1:VCCV via Control ChannelがMS-PWでも使えれば Data Planeの正常性も確認できてよいが MS-PWを構成するTPE SPE 全てがControl Wordをサポートする必要がある Control WordはPWの種類によってはMandatoryではないため既存の機器ではサポートされていないことが多い PW encapsulation FR ATM (N:1 cell mode) Ethernet Control Word Required Optional Must ( 初期のインプリはCWなし ) 18

19 VCCV 拡張の課題 :CC Type2 SS-PWでは最も一般的にサポートされているCC Type2は MS-PWではSPEを越えられないので使えない CC Type2 は Negotiation の段階で SPE で Capability が remove される draft-ietf-pwe3-segmented-pw-09.txt MS-PW and VCCV CC type 2 VCCV CC type 2 is not supported for MS-PWs and MUST be removed form a VCCV parameter field by the S-PE. 19

20 VCCV 拡張の課題 :CC Type3 Control Wordをサポートしていない場合の手段として CC Type3でTTLを対向 TPEまでのSPE hop 数にsetする拡張が検討されている (SS-PWではCC type3ではttl=1) どうやってTPEまでのhop 数を認識するか PW switching point TLVをInspectする方法があるが PW switching point TLV は完全にoptional draft-ietf-pwe3-segmented-pw-09.txt MS-PW and VCCV CC type 3 VCCV CC type 3 can be used for MS-PWs, however if the CW is enabled VCCV type 1 is preferred according to the rules in [RFC5085]. Note that for using the VCCV type 3, TTL method, the PE will set the PW label TTL to the appropriate value necessary to reach the target PE, otherwise the VCCV packet might be forwarded over the AC to the CPE. 20

21 Partial Verification TPE1 SPE1 SPE2 TPE2 TPE1-SPE1 TTL=1 TPE1-SPE2 TTL=2 SPE1-SPE2 TTL=1 TPE to SPEや SPE to SPEのVCCV Pingは TTLを1や2などにsetし TargetのSPEでTTL expireさせることで実現する TPE1 SPE1 SPE2 TPE2 Trace TTL=1 TTL=2 TTL=3 Trace も同様 21

22 VCCV 拡張の課題 : サマリ CC type 1 : Control Channel 2 : Router Alert Label 3 : TTL method 課題 Control Wordサポートしない機器がある MS-PWでは使用不可適切なTTL 値を決める方法が複雑まだフルサポートしているベンダーがいない標準化の推進とともに CC Type1/3 の実装を急ぐ必要あり 22

23 Multi Segment Pseudowire 導入への課題 1:OAM Mapping 課題 1 OAM 機能の充実 > 回線単位でEnd-to-Endの試験機能 > 警報転送 Pseudowire Ping/Traceroute の拡張 (VCCV:RFC5085) PW Status TLV の実装 PW OAM Message Mapping の拡張 AC segment1 segment2 segment3 AC Native OAM PW Status TLV PW Status TLV PW Status TLV Native OAM End-to-End Failure/Status Notification 23

24 MS-PW の運用環境 segment1 segment2 segment3 運用者プロバイダ A プロバイダ B プロバイダ C A 運用部 B 運用部 C 運用部 MS-PW を監視運用していくには各 segment での PW/AC の状態警報を共通の方法で伝達し識別する必要あり PW Status TLV のサポートは必須しかしいまだに Label Withdraw を使ったり Native OAM を Data Plane に挿入することで伝達する装置もある 24

25 PW OAM Message Mapping 標準化では PW Status が Default とされている draft-ietf-pwe3-oam-msg-map-07.txt Overview of fault notifications For a MPLS PSN and a IP PSN using MPLS-in-IP [RFC4023], a PW that are established and maintained using LDP SHOULD use LDP status signaling messages as the default mechanism for AC, PW status and defect notification [RFC4447]. しかしこの Draft かなり複雑で多方面で混乱を招いているのが現状例として ATM-PW では PW Status は optional で Native ATM OAM cell を PW Data Plane 上に流すのが Default とされている Use of Native Service notifications ATM PWs may optionally also use PW specific notification mechanisms. in-band ATM OAM over PW and is the default method. 25

26 Inband で Data Plane に送ってこられても LOS ATM AIS ATM AIS ATM AIS ATM AIS Data Plane に流れてきても検出困難 LOS ATM AIS AC Down AC Down AC Down PW Status TLV PW Status TLV PW Status TLV どこで警報が起きたかすぐわかり切り分けも容易 26

27 PW OAM Message Mapping のあるべき姿基本はすべての PW type で PW Status に統一そうしないと PW Redundancy もできなくなる ( 後述 ) CE LOS AC CE ATM AIS AC Down AC Down AC Down PW Status TLV PW Status TLV PW Status TLV CE-CE 間の Native OAM 等 AC の Data Plane から入ってくる OAM は PW の Data Plane 上で Transparent に転送する CE AC AC CE ATM LB ATM AIS ATM LB ATM LB ATM LB ATM AIS ATM AIS ATM AIS ATM LB ATM AIS 27

28 Multi Segment Pseudowire 導入への課題 2 課題 2 信頼性高可用性の確保 >Single Point of Failureの解消 Pseudowire Redundancy Single Point of Failure PW Redundancy with MS-PW Primary Backup 28

29 PW Redundancy: SS-PW draft-ietf-pwe3-redundancy-bit-01.txt (Preferential Forwarding Status bit definition) draft-ietf-pwe3-redundancy-01.txt (Pseudowire (PW) Redundancy ) でいくつかの model をベースに定義されている Case1: One Multi-homed CE with single SS-PW redundancy 標準的なreference model PE1/PE3をノード冗長化 PE2から PE1とPE3へRedundancy PWを設定 PE1/PE3 側はPE2 向けに通常のPWを設定 Case2: Multiple Multi-homed CEs with single SS-PW redundancy 両端のPEを冗長化したmodel PE1から PE3とPE4へ PE2から PE3とPE3へ PE3から PE1とPE2へ PE4から PE1とPE2へそれぞれRedundancy PWを設定 < Emulated Service > < Pseudo Wire > <-- PSN Tunnels--> V V V V V AC AC V PE1 ================== PW1.(active) ================== CE2 CE PE ================== PW2.(standby) PE3 ================== AC < Emulated Service > < Pseudo Wire > <-- PSN Tunnels--> V V V V V AC AC V PW PE PE CE / PW CE X /..PW PE2 PE PW AC AC 29

30 PW Redundancy: MS-PW Case3: Multi-homed CE with MS-PW redundancy 1 の標準 model の MS-PW 版 SPE1/SPE2 と TPE2/PTE4 をノード冗長化 TPE1 から SPE1 と SPE2 へ Redundancy PW を設定 SPE1/SPE2 から TPE1 TPE2/TPE4 へは通常の PW を設定 TPE2/TPE4 から SPE1/SPE1 へ通常の PW を設定 Native < Pseudo Wire > Native Service Service (AC) <-PSN1--> <-PSN2--> (AC) V V V V V V T-PE1 ========= S-PE1 ========= T-PE PW1-Seg1... PW1-Seg ========= ========= CE CE2. =========== =========...PW2-Seg1....PW2-Seg ============= S-PE2 ========= T-PE AC Case4: Single Homed CE with MS-PW redundancy SPE を冗長化した model TPE1 から SPE1/SPE2/SPE3 へ TPE2 から SPE1/SPE2/SPE3 へそれぞれ Redundancy PW を設定 SPE1/SPE2/SPE3 から TPE1/TPE2 へは通常の PW を設定 Primary PW は 1 つだけ Secondary PW は複数設定可能 Native < Pseudo Wire > Native Service Service (AC) <-PSN1--> <-PSN2--> (AC) V V V V V V T-PE1 ========= S-PE1 ========= T-PE PW1-Seg1....PW1-Seg CE1 ========= ========= CE ========= ==========......PW2-Seg1....PW2-Seg =========== S-PE2 ============ ============ =============....PW3-Seg1. PW3-Seg2... ============== S-PE3 ===============

31 PW Status TLV 0x Pseudowire forwarding (clear all failures) 0x Pseudowire Not Forwarding 0x Local Attachment Circuit (ingress) Receive Fault 0x Local Attachment Circuit (egress) Transmit Fault 0x Local PSN-facing PW (ingress) Receive Fault 0x Local PSN-facing PW (egress) Transmit Fault 0x PW Preferential Forwarding Status When the bit is set, it indicates "PW forwarding standby". When the bit is cleared, it indicates "PW forwarding active". 0x PW Request Switchover Status When the bit is set, it represents "Request switchover to this PW". When the bit is cleared, it represents no specific action. 31

32 PW Redundancy Bit Independent Mode 0x Active TPE1 Standby SPE1 0x Active TPE2 Standby それぞれの TPE で Local で PW ごとの Primary/Secondary を設定 Primary PW に Active(0x ) Secondary PW に Standby(0x ) を送信送信 (Local) と受信 (Remote) の両方が Active で一致すると PW は Active State になり Traffic が Forwarding される 0x SPE2 0x Master/Slave Mode Master 0x Active SPE1 Slave Slave 側 TPE は Master 側から受信した PW Status に従い Active を受信した PW へ Traffic を Forwarding する TPE1 Standby TPE2 0x SPE2 32

33 Request Switchover (Independent Mode) SPE1 Active Active Activate したい PW に Request Switchover を送信 TPE1 TPE2 Standby Switchover Standby 0x SPE2 SPE1 0x TPE1 Standby TPE2 Request Switchover を受信したら受信した PW に Active その他の PW に Standby を送信 Active SPE2 0x x SPE1 Standby TPE1 Active TPE2 Request Switchover を送信した PW で Active を受信したら ACK とみなして Active 受信した PW に Active その他の PW に Standby を送信 0x SPE2 33

34 PW Redundancy の課題まだ標準方式で実装しているベンダーがいないみんな独自方式で実装障害による Switchover のトリガが整理されていない Not forwardingとか AC Downとか PW Downとか withdrawとか Tunnel Downとか VCCVで監視して連続でVCCV 落ちたらSwitchというのもあり? Mismatch を防止解消する手段があまり考慮されていない Local Precedence を Signaling でやりとりするのもあり? Flapping 防止の規定がない Signaling Delay とか両系 Down とか Standby PW での Traffic 受信の規定がない Standby PWへのTraffic 送信はMUST NOTになっているが Traffic 受信はoutside the scope MismatchやSignaling Delayを考慮して Standby PWでも受信できるほうが望ましい Scalability が心配 LDP Session が増えたり PW 数が増えたりするとかなり Switchover に時間かかるのでは? 34

35 Multi Segment Pseudowire 導入への課題 3 課題 3 運用負荷の増加 > 管理 elementの増加 > 回線構成の複雑化 OSS の開発オペレーションの自動化回線管理の高度化 1 Segment 設定ノード :2 回線 :1 3 Segment Full Redundancy 設定ノード :6 回線 :12 Primary Backup MS-PW 環境下でのSPEの冗長性確保を追及すると飛躍的に回線構成は複雑化し運用負荷は増加する 35

36 新たな Multi Segment Model の検討 SS-PW L2VPN L3VPN SS-PW PWをアクセスとするVPN PWとL2/L3 VPNのInterworking 36

37 Multi Segment Pseudowire 導入への課題 : サマリ運用性 OAM 機能信頼性 37

38 Thank you! 38

Motivation 3 Motivation 4 (Availability) Keep High Availability Providing Reliable Service (New service, function) Provide new Services, with new func

VPLS daisuke.koshiro@tm.softbank.co.jp 1 Agenda Motivation VPLS VPLS VPLS 2 Motivation 3 Motivation 4 (Availability) Keep High Availability Providing Reliable Service (New service, function) Provide new