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Multicast VPN技术讲解

2008年04月10日
blog.sina.com.cn/stimwoo/

技术产生的背景:
VPN(Virtual Private Network)技术的广泛应用,用户对在VPN中运营组播业务的需求日益迫切。比如用户租用了一个BGP MPLS VPN的专线,这个用户需要用组播来开视频会议,那么就给运营商提出了新的需求,因为普通的BGP MPLS VPN只能承载IPV4单播的流量(把IPV4单播地址转换成VPNV4的地址)而不能承载组播的流量,所以就需要一种新的技术把用户的组播流量在公网上透传。

 

技术解决的难点:
1,普通的VPN之所以很难解决用户组播穿越的问题,主要原因在于如何让公网路由器知道用户在哪里有组播的需求,然而单纯靠公网IPV4单播是无法解决这样的问题的,所以我们不光要在私网上实现组播,而且要在公网上也有一种类似组播一样点到多点的解决方案,而组播VPN就是其中的一种解决方案,是利用公网的组播来承载私网的组播。
2,运营商希望在支持MVPN的同时尽量对网络有比较少的更改,也就是说只更新部分设备而不必更新全部设备就可以支持私网组播。而MVPN很好的解决了这个问题,MVPN只需要PE的支持,而不需要对CE或者P设备做更改。

MVPN的基本概念:
1,MD(Multicast Domain):可以理解为单播中的VRF,不同的VPN拥有不同的MD。
2,MT(Multicast Tunnel):可以理解为私网组播的隧道,刚才说过了MVPN是通过公网组播地址来承载私网组播地址的,所以就要对数据报来进行封装,MVPN默认的封装是采用GRE来进行封装,实现PE to PE的一个隧道。
3,MTI( Multicast Tunnel Interface):可以理解为私网组播到公网组播隧道的出入口。如图所示。
4,Share Group:因为私网的组播需要在MTI上封装成公网的组播,所以需要提供一个公网的地址来进行转换。得到公网地址以后会沿着MT出发创建Share-MDT(Share-Multicast Distribution Tree)指导数据转发。Share-MDT连接着支持该VPN实例的所有PE。

 

MVPN的工作流程:
1,Receiver通过IGMP协议通知CE1接收并转发组播组G的数据。CE1在本地创建(*,G)项,同时向私网RP(CE2)发起加入过程。
2,PE1上的VPN实例接收到CE1发送的Join消息,本地创建(*,G)项,指定上游接口为MTI。然后将Join消息交由路由器做进一步处理。这时,PE1上的VPN实例认为Join消息已从MTI发出。
3,PE1对Join消息进行GRE封装,以PE2的IBGP接口地址为组播源地址,Share-Group地址为组播组地址,转换成普通的公网组播数据报文(S,G)(如图紫色)。然后交由PE1上的公网实例向公网转发。
4,组播数据报文(S,G)沿Share-MDT传输到各PE上的公网实例。各PE对报文进行解封装,还原为发往私网RP的Join消息。然后,各PE检查该Join消息,如果发现私网RP(CE2)在其直连site中,则交由其上的VPN实例处理,否则丢弃该Join消息。
5,PE2上的VPN实例接收到Join消息,认为是从MTI获得的。本地创建(*,G)项,指定下游接口为MTI、上游接口为朝向CE2的接口。同时向私网RP发送Join消息。
6,CE2收到PE2上的VPN实例发送的Join消息,本地更新或创建(*,G)项,至此跨越VPN的组播共享树构建完成。

 

Share-MDT到Switch-MDT的切换条件:

Share-MDT到Switch-MDT的切换是需要有两个条件来驱动的:
1,私网组播数据报文经过高级ACL规则过滤结果为permit。否则沿Share-MDT转发。
2,私网组播数据报文的转发速率超过了切换阈值,且维持一定的时间。在某些情况下,私网组播数据的转发速率会在切换阈值上下振荡。为了避免组播数据流在Share-MDT与Switch-MDT之间频繁切换,当系统经过计算发现转发速率高于阈值后,并不立即执行切换,而是启动switch-delay定时器,超时时间为该命令的配置值。在switch-delay定时器超时前,系统将继续检测数据转发速率。如果速率始终低于切换阈值则切换至Switch-MDT,否则继续使用Share-MDT进行报文转发。

 

未来展望:
这个技术目前在现网的应用很少,据我所知只在俄罗斯有过一个实验局点,测试成功以后却被下马了。我个人认为主要原因是在于MVPN不能很智能的发现接收者,按照私网的流量需求来智能的驱动公网隧道的建立,MVPN最开始的实现方法是用Share-MDT把流量传递给所有PE然后让PE来选择是否接受流量,这样是对带宽极大的浪费。目前来看即将取代这个技术的是P2MP TE,P2MP TE可以由PIM直接驱动隧道的建立,是真正的按需传递,不需要首先把流量传给所有的PE。其次他还可以基于RSVP,来实现有带宽保障的私网组播。大家可以在ietf.org上参加相关的讨论组来获取最新的资料。

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