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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festsetzung einer Route für das Routen
von Verkehr und ein Netzelement mit Mitteln zur Durchführung eines derartigen
Verfahrens.
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Ein
derzeit sehr aktuelles Arbeitsfeld auf dem Gebiet der Netze und
Netztechnologien ist die Weiterentwicklung von Datennetzen für die Übertragung von
Echtzeitverkehr unter Einhaltung von Dienstgütemerkmalen.
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Zukünftig sollen
Datennetze, deren wichtigste Vertreter die sogenannten IP-Netze
(IP: Internent Protocol) sind, Anwendungen unterstützen, die
die Übertragung
von Sprach-, Video- und Datenströmen in
Echtzeit beinhalten. Für
diese Anwendungen muss ein schneller und zuverlässiger Transport von Datenpaketen
bzw. IP-Paketen gewährleistet
werden. Dafür
sollen zukünftige
IP-Netze – neben
den traditionellen "best
effort" Diensten
für Datenübertragung – neue Übertragungsdienste
anbieten, die dem Verkehr die benötigten Bandbreiten durchgängig bereitstellen
und IP-Pakete mit geringen, kaum schwankenden Verzögerung und
sehr geringen Paketverlustraten (d.h. unter Einhaltung von Dienstgütemerkmalen)
zuverlässig
zum Empfänger übertragen.
Diese neuen Dienste werden im Folgenden QoS-Dienste (QoS: Quality
of Service) und der von ihnen transportierte Verkehr QoS-Verkehr
genannt.
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Da
das Internet ein Zusammenschluss einer wachsenden Anzahl einzelner
IP-Netze, sogenannter autonomer Systeme (AS), ist, die von unterschiedlichen
Organisationen verwaltet und gesteuert werden, müssen QoS-Dienste in diesem
Netzverbund netzübergreifend
realisiert und zur Verfügung gestellt
werden. Dafür
werden in der Regel Ressourcenmanagementsysteme eingesetzt, die
dem QoS-Verkehr die für
die zugesicherte Dienstgüte
erforderlichen Ressourcen netzübergreifend
bereitstellen. Aus verschiedenen Gründen, wie Traffic-Engineering
und Veränderungen
von Netzen und Geschäftsbeziehungen,
wird netzübergreifender
Verkehr häufig
auf neue netzübergreifende
Routen umgelegt. Das netzübergreifende
Routen entlang von einzelnen Netzen oder autonomen Systemen wird häufig auch
als Inter-Domänen
Routing oder Zwischen-Domänen
Routing (vom engl. Inter-domain routing) bezeichnet.
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Das
Zusammenspiel autonomer System im Internet, d.h. die netzübergreifende
Weiterleitung von IP-Paketen über
die Grenzen einzelner IP-Netze hinweg, wird mit dem inter-domain
Routing-Protokoll BGP (BGP: boder gateway protocol) geregelt (beschrieben
im RFC1771). Dazu bauen benachbarte Border-, Router oder Randrouter
sogenannte BGP-Peering-Sessions auf und tauschen über sogenannte
UPDATE-Nachrichten Routing-Informationen aus.
Mittels BGP lernt ein Netz, welche IP-Adressen über welche Routen erreichbar
sind. Routen sind hier netzübergreifende
Routen auf der Ebene autonomer Systeme und werden als Sequenzen
von AS-Nummern (AS: autonomes System) kodiert. Für diesen Zweck sind autonomen
Systemen eindeutige AS-Nummern zugeordnet. Soll Verkehr auf eine
neue Route umgelegt werden, dann gibt ein Border-Router mittels
einer UPDATE-Nachricht
eine Routenänderung
bekannt (Bekanntgabe einer neuen Route, Zurücknahme einer bestehenden Route,
oder beides). Eine derartige Routenänderung breitet sich im Allgemeinen über weitere
UPDATE-Nachrichten von Netz zu Netz über viele Netze hinweg aus.
Weiter entfernte Netze erhalten im Allgemeinen über mehrere Wege mehrere UPDATE-Nachrichten
und sehen verschiedenen Routen, aus denen sie die aus ihrer Sicht beste
Route auswählen.
Das heißt,
mit dem ersten UPDATE wird ein Konvergenzprozess gestartet, der nach
Messungen durchschnittlich etwa drei Minuten dauert. Während der
Konvergenzzeit wird der betroffene Verkehr in der Regel mehrfach
auf wechselnde Routen umgelegt, weshalb mit erheblichen Verzögerungen
von IP-Paketen und hohen Paketverlustraten gerechnet werden muss.
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Für die Bereitstellung
und Verwaltung der für QoS-Dienste
benötigten
Ressourcen werden Ressourcemanagementsysteme und Signalisierungsprotokolle
wie zum Beispiel BGRP (BGRP: Border Gateway Reservation Protocol)
verwendet. Das Ressourcemanagement reserviert entlang der durch
das BGP-Protokoll bereitgestellten Routen die benötigten Ressourcen.
Eine Ressourcenreservierung muss den durch das BGP-Protokoll initiierten
Routenänderungen
folgen, d.h. bei Änderung
einer Route eine entsprechend geänderte
Reservierung vornehmen. Das macht vor allem während der Konvergenzzeit, in der
sich ein Netz über
mehrere Routen hinweg eine neue stabile Route sucht, große Probleme.
Zwischenzeitlich gewählte
Routen sind nicht unmittelbar als Zwischenlösungen erkennbar. Folgt das
Ressourcemanagement den Routenänderungen
schnell, so werden für
denselben Verkehr mehrfach Ressourcen reserviert. Wartet das Ressourcemanagement
auf Konvergenz, kann über
längere
Zeit die zugesicherte Dienstgüte
des QoS-Verkehrs verletzt sein.
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Aus
der WO 2004/045169A2 ist ein Routingsystem mit einer Ausfallsicherung
offenbart. Für
das Routing wird eine Tabelle mit Prefixen für das Routing vorgehalten,
auf welche außer
einem primären
Routingprozessor auch ein Ersatz-Routingprozessor
zugreifen kann. Bei einer Störung
werden durch den Ersatz-Routingprozessor die Prefixe in der Tabelle
entsprechend angepasst.
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Die
Erfindung hat zur Aufgabe, ein bezüglich der Einhaltung von Dienstgütemerkmalen
optimiertes Verfahren zum Festlegen von Routen anzugeben.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Netzelement
nach Anspruch 18 gelöst.
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Die
Erfindung basiert auf dem Gedanken, bei der Festsetzung einer Route,
z.B. im Rahmen einer Routenänderung
oder einer Bekanntgabe einer neuen Route, diese Route erst einmal
anzu kündigen,
bevor sie zeitverzögert
in Betrieb genommen bzw. aktiviert wird, z.B. indem ein entsprechender
Eintrag in einer Routingtabelle vorgenommen wird. Dabei besteht
die Ankündigung
der Route vorzugsweise aus der Mitteilung der zukünftigen
Route. Es ist aber z.B. auch möglich,
im Rahmen der Ankündigung
eine bereits als Alternative vorgehaltene Route zu referenzieren,
um so eine Aktivierung der Route zu bewirken.
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Die
Erfindung ist primär
gedacht, um bei der Festsetzung von Interdomain-Routen, z.B. mittels des
BGP-Protokolls, Probleme durch die vergleichsweise langsame Konvergenz
bei der Bestimmung bzw. Festsetzung von neuen oder geänderten
Routen zu überwinden.
Diese langsamen Konvergenzzeiten sind vor allem ein Problem bei
der Übertragung
von Echtzeitverkehr. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Vorgehens erfolgt zuerst
eine Ankündigung
und später
zeitversetzt eine Aktivierung der Route. In der Zwischenzeit kann
eine Konvergenz bezüglich
der neuen oder geänderten
Route stattfinden, d.h. unter mehreren angekündigten Routen zu demselben
Ziel wird die optimale im Sinne einer Metrik ausgewählt und
eine Ressourcenreservierung entlang dieser optimalen Route kann
vorgenommen werden. Auf diese Weise stehen bei der Aktivierung der
Route die erforderlichen Ressourcen zur Verfügung. Der zu befördernde
Verkehr, insbesondere QoS-Verkehr, kann ohne Beeinträchtigungen
umgelenkt werden. Es ist denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren
und die herkömmliche
Vorgehensweise parallel zu verwenden, wobei das erfindungsgemäße Verfahren
dann angewendet wird, wenn QoS-Verkehr betroffen ist.
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Geplante
Routenänderungen,
d.h. nicht durch Leitungs- und Knotenausfall bedingtes Umrouten,
können
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne
Störung
der dem QoS-Verkehr zugesicherten Dienstgüte durchgeführt werden. Das Verfahren erhöht so die
Verfügbarkeit
von QoS-Diensten und vereinfacht das Ressourcemanagement. Die Dienstgüte von QoS-Diensten
beim geplanten Umrouten netzübergreifender
Verkehrsströme
kann so sichergestellt werden. Insbesondere wird damit Traffic-Engineering von netzübergreifendem
Verkehr unterstützt,
was Netzbetreiber schon heute mit wachsender Bedeutung praktizieren.
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Auch
wenn die Erfindung primär
auf eine Behebung der beim Interdomain-Routing in Datennetzen auftretenden
Probleme abstellt, ist die erfinderische Idee nicht auf diesen Fall
be schränkt.
Dem Fachmann ist unmittelbar einsichtig, dass die erfinderische
Vorgehensweise in beliebigen Kommunikationsnetzen angewandt werden
kann, in welchen problematische Verzögerungen bei der Festlegung
neuer oder geänderter
Routen auftreten. Insbesondere könnte
das erfindungsgemäße Verfahren
auch bei einem Intradomain-Routing zur Anwendung kommen, wenn bei
dem Intradomain-Routing ähnlich
gelagerte Schwierigkeiten bezüglich
Konvergenzzeiten auftreten.
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Das
Ereignis, welches die Inbetriebnahme der neuen Route veranlasst,
bzw. die neue Route aktiviert, ist vorzugsweise durch das Senden
einer Routenaktivierungsnachricht gegeben, welche im Folgenden auch
kurz als Aktivierung bezeichnet wird. Ein Netzelement, welches eine
neue Route in Betrieb nimmt, erhält
dann zwei verschiedene zeitlich gegeneinander verzögerte Nachrichten;
eine um eine Routenänderung
anzukündigen,
die zweite, um diese Routenänderung
zu aktivieren. Das Ereignis, dass die Inbetriebnahme veranlasst,
könnte
aber auch eine andere Form haben, beispielsweise ist denkbar, dass
ein Netzelement nach Erhalten einer Routenänderungsnachricht einen Timer
beziehungsweise Zeitgeber startet und die Inbetriebnahme durch den
Ablauf dieses Timers veranlasst wird. Eine Routenaktivierungsnachricht
kann z.B. durch eine UPDATE-Nachricht
des BGP-Protokolls gegeben sein.
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Zwischen
dem Erhalt der Routenankündigungsnachricht
und der Aktivierung der Route findet vorzugsweise eine Ressourcenreservierung
statt. Dieser Ressourcenreservierung geht eventuell eine Auswahl
einer optimalen Route voraus. Die Ressourcenreservierung für die neue
(eventuell als optimal identifizierte) Route kann beispielsweise
mit Hilfe einer Ressourcenreservierungsnachricht realisiert werden,
die an eine Ressourcenmanagementinstanz gesendet wird. Die Adresse
dieser Ressourcenmanagementinstanz kann mittels der Routenankündigungsnachricht
dem für
die Routenfestsetzung verantwortlichen Netzelement mitgeteilt worden
sein. Die von der Ressourcenreservierung betroffenen Ressourcenmanagementinstanzen
sind in einer bevorzugten Ausführung
entlang der festzulegenden Route lokalisiert. In diesem Fall wird
eine Ressourcenreservierungsnachricht von dem Netzelement entlang
einer Route übertragen,
die mit der Verarbeitung der Routenankündigungsnachricht aufgebaut wurde,
die in ihrem Verlauf der neuen Route entspricht und das Versenden
von Reservierungsnachrichten gestattet ohne bestehenden Verkehr
zu beeinflussen. Dazu wird mit der Verarbeitung der Routenankündigungsnachricht
vorzugsweise eine Route mit einem Prefix eingerichtet, der mit der Routenankündigungsnachricht
bekannt gegeben wird und eine Adresse eines Ressourcenmanagers in
dem System enthält,
dass die Routenankündigung ursprünglich veranlasst
hat. Eine Nachricht kann so entlang der gesamten Route propagiert
werden, alternativ senden die auf der neuen Route gelegene Routinginstanzen
ihrerseits Ressourcenreservierungsnachrichten an zugeordnete Ressourcenmanagementinstanzen,
um eine Ressourcenreservierung entlang des gesamten Weges zu gewährleisten. Da
Ressourcenreservierungsnachrichten auf dem Weg von Routenankündigungsnachrichten
in umgekehrter Richtung laufen, kann die Zuordnung einer Ressourcenmanagementinstanz
leicht aus der Routenankündigungsnachricht
abgeleitet werden.
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Entsprechend
einer Weiterbildung des Anmeldegegenstands kann eine erfolgreiche
Ressourcenreservierung dem für
die Routenfestsetzung verantwortlichen Netzelement bestätigt werden.
Die Aktivierung der Route kann von dem vorhergehenden Erhalt einer
Bestätigung
der Reservierung abhängig gemacht
werden, d.h. die Aktivierung wird nicht vorgenommen, wenn keine
Bestätigung
für die
Ressourcenreservierung vorliegt. Alternativ kann bei fehlgeschlagener
Ressourcenreservierung das Eintreten der Aktivierung verhindert
werden, z.B. in dem keine Routenaktivierungsnachricht an das Netzelement
gesendet wird. Weiter kann die Aktivierung davon abhängig gemacht
werden das der in den Routenankündigungsnachrichten
genannte Ressourcenmanager als Reaktion auf seine Ankündigung
Reservierungen erhält,
deren Ressourcenbedarf in Summe in einen Zielintervall liegen.
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Die
Routenankündigungsnachricht
enthält vorzugsweise
ein Kennzeichen oder Attribut, welches sie als Ankündigungsnachricht
ausweist. Mit dieser Ankündigungsnachricht
kann eine Information über
den Zeitpunkt des Eintritts des Ereignisses, z.B. den Zeitpunkt
des Sendens einer Routenaktivierungsnachricht übermittelt werden. Diese Information kann
sowohl in einer Zeitdifferenz zwischen der Ankündigungsnachricht und dem die
Aktivierung auslösenden
Ereignis, als auch in einem absoluten Zeitpunkt des geplanten Eintritts
des Ereignisses der Aktivierung bestehen. Im letzteren Fall ist
eine Synchronisierung der Uhren des Senders der Nachricht und des
Empfängers,
d.h. des Netzelementes anzustreben, welche beispielsweise mittels
des NTP (Network Time Protocol) Protokolls erreicht werden kann
(beschrieben in RFC1305). Die Routenankündigungsnachricht kann im Wesentlichen
die Form einer BGP-UPDATE-Nachricht
haben, wobei sie bezüglich herkömmlichen
UPDATE-Nachrichten zumindest insofern verändert ist, als dass sie eine
Kennzeichnung als Ankündigungsnachricht
umfassen sollte. Sie kann eine Information über den Eintritt des Zeitpunkts und
eine Adresse einer zuständigen
Ressourcenmanagementinstanz umfassen, was auch einer Erweiterung
bezüglich
herkömmlicher
UPDATE-Nachrichten darstellt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
läuft dann in
einer mittels UPDATE-Nachrichten realisierten, bevorzugten Ausführungsform
wie folgt ab. Durch Traffic-Engineering und andere geplante Verkehrsumlegen
werden Vorankündigungen
von Routenänderungen
ausgelöst.
Soll laufender Verkehr zukünftig,
statt über
einen bisher verwendeten Border-Router R1, über einen anderen Border-Router
R2 in ein autonomes System A gelangen, also über neue Wege geführt werden,
dann sendet der zukünftig
zu nutzende Border-Router R2 wie herkömmlich eine BGP-UPDATE-Nachricht
an die betroffenen Nachbarn. Im Unterschied zum bisherigen Ablauf
sendet er jedoch eine UPDATE-Nachricht U1 mit einer Vorankündigung
der neuen Route. Später,
zu einem angekündigten
Zeitpunkt, sendet R2 eine zweite, reguläre UPDATE- Nachricht U2 mit der in U1 angekündigten neuen
Route. Die UPDATE-Nachricht U1 kündigt
U2 an und gibt den beteiligten Netzen die Gelegenheit, ohne Störung des
laufenden Verkehrs den Konvergenzprozess vorab zu durchlaufen, die
benötigen Ressourcen
auf der neuen konvergenten Route zu reservieren und den betroffenen
Verkehr mit der Ausbreitung von U2 störungsfrei in einem Schritt
auf eine vorbereitete Route umzulegen. Dazu werden gemäß RFC1771
neue Attribute in UPDATE-Nachrichten eingefügt: für die Kennzeichnung
von Ankündigungen,
für die
Bekanntgabe des Versendezeitpunktes von U2 und für die Bekanntgabe der Adresse
eines Ressourcemanagers in A an den Reservierungen für die angekündigte Route
zu senden sind. Wie eine reguläre
UPDATE-Nachricht enthält
auch eine Ankündigung
eine Route bestehend aus einem Prefix P, einer Route R kodiert in
einer Liste von AS-Nummern und Attributen. Der Prefix P, Route R
und Attribute sind identisch mit denen in U2.
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Mögliche Varianten
dieser bevorzugten Ausführungsform
sind:
Der Border-Router R2 könnte eine Ankündigung
U1 ohne Angabe des Zeitpunkts des geplanten Versendens der eigentlichen
UPDATE-Nachricht U2 verschicken und lediglich eine angemessene Zeitspanne
vor dem Versenden von U2 abwarten (Abschätzungen über Verteilung der Routenlängen) und
ein reagierendes AS könnte
ebenfalls eine geeignete Zeitspanne bis zur Signalisierung zur Ressourcenreservierung
abwarten (Abschätzungen über Verteilung
der Routenlängen).
Alternativ könnte
U1 statt einem Zeitpunkt ein Zeitintervall enthalten, dass von Border-Router zu Border-Router
angepasst wird (Abzug von Weiterleitungs- und Verarbeitungszeit)
und die verbleibende Zeit bis zum Ansenden von U2 anzeigt. Als optionale
Verbesserung kann das UPDATE U2 einen Verweis auf U1 enthalten und
die Verknüpfung
mit der angekündigten
Routenänderung
erleichtern.
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Der
Gegenstand der Erfindung umfasst auch ein Netzelement mit Mitteln
zur Durchführung
eines Verfahrens im Sinne der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.
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Die
Erfindung wird im Folgenden im Rahmen eines Ausführungsbeispiels anhand von
Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
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1:
Einen Ausschnitt aus einem Netzverbund, welcher mit Autonomen Systemen
(AS) gebildet ist.
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2 und 3:
Ein Ablaufdiagramm für
die Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Im
Rahmen des Ausführungsbeispiels
werden Routenänderungen
bei dem Inter-Domänen Routing
mittels des BGP Protokolls mit einer neuen Form von UPDATE-Nachrichten
vorab angekündigt. Wenige
Minuten zeitverzögert
zu der Ankündigung erfolgt
dann die eigentliche Routenänderung,
die wie herkömmlich
im BGP-Protokoll
vorgesehen stattfinden kann. Die Zeitverzögerung wird so gewählt, dass in
der Regel vor der Routenänderung
die optimale Route bestimmt und eine Ressourcenreservierung vorgenommen
werden kann. Da ein durchschnittlicher Konvergenzprozess beim Inter-Domänen Routing
ca. 3 Minuten dauert, ist eine Zeitverzögerung von einigen Minuten
sinnvoll. Damit können
die Konvergenzphase und die Ressourcereservierung für QoS-Verkehr
in die Zeitspanne zwischen der Ankündigung und dem eigentlichen
Umrouten vorgezogen werden. Umgeroutet wird zeitversetzt zur Ankündigung
erst dann, wenn die konvergente Route schon bekannt ist und die
benötigten
Ressourcen bereits bereitgestellt wurden. Routenankündigungen
werden mittels UPDATE-Nachrichten transportiert und durchlaufen
denselben Konvergenzprozess wie reguläre UPDATE-Nachrichten, ändern jedoch
den Verkehrsfluss nicht, sondern veranlassen die Ermittlung der später konvergenten
Route.
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Es
werden erfindungsgemäß neue Attribute in
BGP-UPDATE-Nachrichten verwendet, mit denen eine Routenänderungen
vorab mit einer UPDATE-Nachricht U1 angekündigt werden kann (im Folgenden
wird diese Routenankündigungsnachricht auch
als Ankündigung
bezeichnet). D.h. die Attribute weisen die UPDATE-Nach richt als
Ankündigung
einer Routenänderung
aus. Zu einem in der Ankündigung
U1 genannten Zeitpunkt (in der Größenordung von Minuten nach
dem Versenden von U1) wird dann wie im Rahmen des BGP-Protokolls
vorgesehen mit einer regulären
zweiten UPDATE-Nachricht U2 das Umrouten eingeleitet. Die UPDATE-Nachricht U2 enthält in üblicher
Weise die erreichbaren Prefixe und den AS-Pfad, d.h. die IP-Adressen
der erreichbaren Systeme und die Liste der zum Ziel führenden
autonomen Systeme. Die UPDRTE-Nachricht U1, welche als Ankündigung
verwendet wird, enthält
dieselben Informationen wie U2 und zusätzlich Angaben: ein Kennzeichen,
dass es sich um eine Ankündigung
einer kommenden neuen Route handelt, den Zeitpunkt, an dem mit der
zweiten UPDATE-Nachricht U2 die eigentliche Routenänderung
eingeleitet wird, sowie die Adresse eines für Ressourcenreservierungen zuständigen Ressourcenmanagers.
Im Beispiel ist dieser Ressourcenmanager in dem autonomen System
lokalisiert, dass die Routenänderung
mit der UPDATE-Nachricht U1 ursprünglich ankündigt. Diesem Ressourcenmanager
ist im Beispiel von 1 am Rand-Router R12 lokalisiert.
Ein Ressourcenmanager kann z.B. mit Hilfe von Software durch Prozesse realisiert
werden, die auf einem Router oder auf einer unabhängigen Hardwareplattform
laufen. Ein zentrales Ressourcen-Management
ist ebenfalls möglich.
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Die
Ankündigung
U1 und alle im weiteren Verlauf daraus abgeleiteten Ankündigungen
durchlaufen auf jedem Rand-Router die üblichen Selektionsprozesse,
z.B. Filter für
eingehende UPDA-TEs, Auswahl
der besten Route ('best
path selection')
und Filter für
ausgehende UPDATEs, die über
Routenwahl und – weitergabe
entscheiden, ohne jedoch das bestehende Routing des von einer Aktivierung
der angekündigten
Route betroffen Verkehrs zu ändern. Gemäß dem BGP-Protokoll
wird derzeit zu jedem Ziel maximal eine Route – die beste Route – an Nachbarknoten
weitergegeben. Diese Einschränkung
beeinflusst die Weitergabe von angekündigten Routen nicht. Angekündigte Routen
werden, wenn sie die Selektionsprozesse erfolgreich durchlaufen
haben und ebenso modifiziert sind wie analoge re guläre Routen,
an alle Nachbarn weitergegeben, so wie später auch die von der UPDATE-Nachricht
U2 ausgelösten
bzw. aktivierten Routen. Ankündigungen beeinflussen
dabei aber die fürs
Routing verwendete aktuelle beste Route des betroffenen Verkehrs
nicht, ändern
insbesondere nicht den entsprechenden Eintrag in Routingtabellen
(FIB(forwarding information base)) und ersetzen keine über reguläre UPDATE-Nachrichten
gelernte Routen. Wie später
auch die UPDATE-Nachricht U2 löst
damit die Ankündigung
U1 Konvergenzprozesse aus. Ein entferntes autonomes System B, das
später
auf U2 reagieren und QoS-Verkehr
umlegen wird, durchläuft
einen Konvergenzprozess und lernt bereits jetzt die später verfügbaren Routen
und insbesondere die sich später
einstellende konvergente Route, auf die der Verkehr dann umgelegt
wird. Nach einer angemessenen Zeitspanne und noch vor Ablauf des
aus den Ankündigungen
bekannten Zeitpunkts des Versendens von U2 reserviert das autonomes
System B die für
das Umlegen des betroffenen Verkehrs benötigten Ressourcen auf der aus
den Ankündigungen
gelernten, konvergenten, besten zukünftigen Route. Dafür wird eine
entsprechende Signalisierungsnachricht an den in der Ankündigung
U1 genannten Ressourcemanager des autonomen Systems A gesandt. Um
das zu ermöglichen,
haben alle an der Weitergabe von angekündigten Routen beteiligten
autonomen Systeme eine Route mit einem geeigneten Prefix der IP-Adresse
des Ressourcenmanagers eingerichtet. Das heißt, die Signalisierungsnachricht
an den Ressourcenmanager in dem autonomen System A läuft in der
Regel bereits über
den neuen besten Pfad. Wenn dann zum angekündigten Zeitpunkt die UPDATE-Nachricht
U2 gesendet wird, reagieren alle autonomen Systeme wie bisher, d.h.
realisieren ein Routing für
den betroffenen Verkehr entlang der neuen Route. Diejenigen autonomen
Systeme, die aus der Ankündigungsphase
schon wissen, dass sie Verkehr auf eine neue Routen umlegen, warten
auf das Eintreffen der schon bekannten konvergenten Route. Erst
dann ändern sie
ihre Routingtabellen (FIBs: forwarding information bases) und geben
eine entsprechende UPDATE-Nachricht weiter.
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1 zeigt
sieben autonome Systeme AS1, AS2, ..., AS7. An AS1 sind zwei Netze
angeschlossen, Netz N1 und Netz N2. Im Netz N1 sind die Endsysteme
mit den IP-Adressen im Adressblock 10.10.10.0/24, d.h. 10.10.10.0
bis 10.10.10.255 erreichbar, im Netz N2 die Endsysteme mit den Adressen
im Adressblock 10.10.11.0/24, d.h. 10.10.11.0 bis 10.10.11.255.
Dabei gibt 10.10.10.0/24 eine IP-Adresse, 10.10.10.0, und eine Maskenlänge 24, an
und steht für
alle IP-Adressen, die in den ersten 24 Bit (Maskenlänge) mit
der angegebenen Adresse 10.10.10.0 übereinstimmen, also 10.10.10.0
bis 10.10.10.255. In 1 dargestellt ist nur ein Teil
der beteiligten Router, die Border-Router oder Randrouter, über die
die autonomen Systeme miteinander verbunden sind: R11, R12, R21,
R22, R31, R32, R33, R41, R42, R51, R52, R61, R62, R71 und R72. Ebenfalls
nur teilweise dargestellt sind die für das Ressourcenmanagement
verantwortlichen Komponenten. Wie mit den Ressourcenmanagern RM11, RM12,
RM61 und RM62 beispielhaft angedeutet, ist hier insbesondere jedem
Border-Router ein Ressourcenmanager zugeordnet.
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Routen
werden in diesem Beispiel in der Form (P, a1, a2, ..., aN) dargestellt.
Dabei beschreibt der Prefix P den Adressblock mit den erreichbaren Zieladressen
und die folgende Sequenz a1, a2, ..., aN die Sequenz der zu durchlaufenden
autonomen Systeme über
die der Verkehr die Zieladressen aus P erreicht. Zum Beispiel ist
(10.10.10.0/23, 4, 2, 1) eine Route von dem autonomen System AS6.
Sie führt
mit dem Adressblock 10.10.10.0/23 zu den Netzen N1 und N2. Die Zahlenfolge
4, 2, 1 steht für
die Sequenz der autonomen Systeme: AS4, AS2, AS1, die den Verkehr
von dem autonomen System AS6 zu den Netzen N1 und N2 weiterleiten.
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Angenommen,
das autonome System AS6 nutzt die Route (10.10.10.0/23, 4, 2, 1)
für den
Verkehr zu den Zielnetzen N1 und N2, die Auslastung der Verbindung
zwischen den Router R21 und R11 nähert sich der Kapazitätsgrenze
und das autonome System AS1 möchte
ein Teil des Verkehrs auf andere Routen um legen. Weiter wird angenommen,
dass das autonome System AS1 sich entscheidet, den Verkehr zum Netz
N2 auf Routen über
R12 umzulegen.
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Nach
dem bisherigen Verfahren, also im Rahmen des BGP Protokolls ohne
das neue erfindungsgemäße Verfahren,
würde der
Router R11 die über
ihn erreichbaren Zieladressen mit einer UPDATE Nachricht auf 10.10.10.0/24
einschränken
und der Router R12 mit einer UPDATE Nachricht die Erreichbarkeit
von 10.10.11.0/24 bekannt geben. Das würde eine im Allgemeinen durchschnittlich
dreiminütigen
Konvergenzprozess einleiten, während
dem die Dienstqualität
für Verkehrsströme von dem
autonomen System AS6 zu den Netzen N1 und N2 erheblich leidet und
möglicherweise
während
des Konvergenzprozesses mehrfach Ressourcen auf unterschiedlichen
Wegen zwischen den autonomen Systemen AS6 und AS1 reserviert werden.
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Nach
dem neuen erfindungsgemäßen Verfahren
sendet der Router R12 eine UPDATE-Nachricht U1 an den Router R31,
die eine Ankündigung der
Route (10.10.11.0/24, 1) enthält.
In U1 könnte stehen,
dass diese Route in 10 Minuten mit einer weiteren UPDATE-Nachricht
verbindlich mitgeteilt wird. AS3 propagiert die angekündigte Route
als (10.10.11.0/24, 3, 1) an die Router R41, R51 und R71. Das autonome
System AS4 propagiert die angekündigte
Route als (10.10.11.0/24, 4, 3, 1) an das autonome System AS6, obwohl
der Router R42 schon (10.10.10.0/23, 4, 3, 1) an den Router R61 weitergegeben
hat. Die Konvergenzphase ist in diesem Beispiel abgeschlossen, wenn
(10.10.11.0/24, 4, 3, 1) über
den Router R42, (10.10.11.0/24, 5, 3, 1) über den Router R52 und (10.10.11.0/24,
7, 3, 1) über
den Router R72 bei dem autonomen System AS6 angekommen sind und
das autonome System AS6 die aus seiner Sicht beste Route ausgewählt hat.
Hier wird angenommen, dass das autonome System AS6 sich für (10.10.11.0/24,
5, 3, 1) entscheidet, z.B. weil es sich im Sinne einer Metrik um
die optimale Route handelt. Mit den angekündigten Routen erfährt das
autonome System AS6 auch den von dem autonomen System AS1 beabsichtig ten
Umschaltzeitpunkt. Unter Berücksichtigung,
dass die Uhren der autonomen Systeme AS1 und AS6 nicht synchron
laufen, wird das autonome System AS6 sein Ressourcemanagement rechtzeitig über seine
Routenwahl informieren und den Ressourcenmanager RM62 veranlassen
die benötigten
Ressourcen auf der gewählten
zukünftigen
Route an den Ressourcenmanager RM12 zu signalisieren. Damit liegt
die neue Route fest, und die erforderlichen Ressourcen sind schon
bereitgestellt, wenn der Router R12 zum angekündigten Zeitpunkt eine weitere
UPDATE-Nachricht U2 mit der Route (10.10.11.0/24, 1) an den Router
R31 sendet, diesmal als reguläre
UPDATE-Nachricht. In einer nicht vorher bestimmbaren Reihenfolge
werden ausgelöst
durch die U2 UPDATE-Nachrichten
mit den Routen (10.10.11.0/24, 4, 3, 1), (10.10.11.0/24, 5, 3, 1)
und (10.10.11.0/24, 7, 3, 1) bei dem autonomen System AS6 eintreffen.
Das autonome System AS6 kennt die neue konvergente Route schon und
wird jetzt solange warten, bis die UPDATE-Nachricht mit der Route
(10.10.11.0/24, 5, 3, 1) eintrifft. Dann wird das autonome System
AS6 sein Routing anpassen und den Verkehr zu N2 auf den neuen Weg
legen, der zu diesem Zeitpunkt schon durchgängig steht, den konvergenten
Zustand darstellt und die erforderlichen Ressourcen bereithält. Ohne
wesentliche Beeinträchtigung
der Dienstgüte
wird damit der Verkehr auf die neue Route umgestellt (bis auf mögliche Überschneidungen
von Verkehr auf der neuen Strecke und noch auf der alten Strecke
laufenden Verkehrs, der zum Zeitpunkt des Umroutens sein Ziel noch
nicht erreicht hat). Anschließend
wird der Ressourcenmanager RM61 die auf der alten Route über die
autonomen Systeme AS4, AS2 und AS1 reservierten Ressourcen anpassen,
d.h. die durch die Verkehrsumlegung nicht mehr benötigten Ressourcen
freigeben.
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Das
autonome Systeme AS6 verfährt
dabei nach dem in 2 und 3 gezeigten
Ablaufdiagramm. Zur Vereinfachung ist hier angenommen, dass ein
UPDATE nur eine bekannt gegebene Route R mit Prefix P enthält (Schritt 101).
Eine Erweiterung für
UPDATE-Nachrichten, die mehrere Routen bekannt geben, ist für den Fachmann
trivial. Die Schritte 102, 104, 105, 107, 108 und 109 entsprechen
der im RFC1771 beschriebenen Verarbeitung bekannt gegebener Routen.
Im Schritt 106 werden in diesem Verlauf Routenankündigungen
herausgefiltert, die zukünftig
beste Route beschreiben, und in einer neuen Datenbank für angekündigte Routen,
Pen-RIB (Pen für
Pending (englisch für
bevorstehend)), gespeichert (Schritt 123). Ist R die erste
derartige Routenankündigung
für den
Prefix P (kein Eintrag in Pen-RIB) wird ein Zeitgeber gestartet
(Schritt 121 und 122). Aus der Routenankündigung
R wird eine Route R* generiert, die bis auf den Prefix P* mit R identisch
ist (Schritt 124). P* ist der mit R gegebene Prefix des
zuständigen
Ressourcemanagers für
Reservierungen auf der angekündigten
Route, im Beispiel ein Prefix für
eine Adresse von RM12 in AS1. R* wird nun statt der Routenankündigung
in Loc-RIB eingetragen und aktiviert (Schritt 125).
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Angekündigte Routen,
die aufgrund der in Pen-RIB eingetragenen Routenankündigungen
erwartet werden, werden im Schritt 103 ausgefiltert und gesondert
behandelt. Sie werden in die Datenbank Pen-RIB eingetragen (Schritt 131).
Mit dem ersten solchen Eintrag wird ein Zeitgeber gestartet (Schritt 132 und 133).
Entspricht die Route R der in Pen-RIB enthaltenen neuen besten Route,
werden alle in Pen-RIB für
den Prefix P zwischengespeicherten Routen verarbeitet und alle Einträge für den Prefix
P in Pen-RIB gelöscht
(Schritt 134, 135 und 136). Die Verarbeitung
im Schritt 135 entspricht der der Schritte 104, 105, 107, 108 und 109.
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Läuft ein
in Schritt 122 aufgezogener Timer aus (Schritt 201)
wird das Ressourcenmanagement über
die bevorstehende Routenänderung
informiert um eine entsprechende Ressourcenreservierung zu veranlassen
(Schritt 202).
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Läuft ein
in Schritt 133 aufgezogener Timer aus (Schritt 301),
wird davon ausgegangen, dass die in Pen-RIB gespeicherte neue beste
Route ihre Gültigkeit
verloren hat. Es wird geprüft,
ob es Einträge
für den
Prefix P in Pen-RIB gibt (Schritt 302). Fall ja, werden
alle in Pen-RIB zum Prefix P zwischengespeicherten Routen verarbeitet
(Schritt 303) und in Pen-RIB gelöscht (Schritt 304).
Weiter wird das Ressourcenmanagement über die Änderung informiert (Schritt 305).
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Ist
davon auszugehen, dass von mehreren autonomen Systemen initiierte
Routenänderungen für denselben
Prefix in Pen-RIB gehalten werden müssen, dann müssen die
Eintragungen in Pen-RIB nach
Prefix und einer Identifikation des Absenders der ursprünglichen
Ankündigung
(AS1 oder Router R12 im Beispiel) erfolgen. Dazu muss Routenänderungsnachrichten
gegebenenfalls ein geeigneter Wert für diese Identifikation mitgegeben
werden, z.B. eine AS-Nummer oder eine IP-Adresse eines Randrouters.