JP4634979B2 - Mplsネットワークシステム、mplsルータおよび経路設定方法 - Google Patents

Mplsネットワークシステム、mplsルータおよび経路設定方法 Download PDF

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Description

本発明は、MPLS(Multi-protocol Label Switching)を用いた通信における経路設定に関する。
近年、IP(Internet Protocol)電話やIP放送などの新サービスの登場や、既存の専用線サービスからIPネットワークサービスへの移行などが進んでおり、様々なサービスをIPネットワークへ統合することが期待されている。そして、多様なサービスをIPネットワークに収容するために、信頼性の向上や品質保証などの観点からMPLS(たとえば非特許文献1参照)の利用が期待されている。
MPLSは、コネクション型通信(データが通信相手に到達したことを通信装置同士が確認しながら行う通信)の技術であり、転送パケットに経路情報などを示す短い固定長のラベルを付加することで、ルータにおけるIPヘッダ解釈を省略させる技術、つまり、ラベルスイッチング機能による技術である。そして、MPLSでは、MPLSネットワークで作成される仮想パスであるLSP(Label Switched Path)を確立する技術に加え、IPパケットをどのように転送するのか、すなわち、宛先IPアドレスとLSPの対応付け(トラフィックマッピング)をどのように決定するのかが重要となる。
トラフィックマッピングにおいては、LSPをTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)における経路選択(ルーティング)プロトコルの一つであるOSPF(Open Shortest Path First)のリンク(通信可能な経路)とみなしてルーティングに組み込む手法(たとえば非特許文献2参照)や、MPLSを用いたVPN(Virtual Private Network)で利用されているiBGP(Internal Border Gateway Protocol:同一AS(Autonomous System:自律したネットワーク)の内部で使用されるBGP)とLSPを対応付ける手法(たとえば非特許文献3参照)などが利用されている。
しかし、非特許文献2の手法は、LSPをリンクとみなすために、その適用が、OSPFのリンクステート情報の共有されるOSPFエリア内に限定される。また、非特許文献3の手法は、iBGPを利用するため、その適用が、同一AS内に限定される。
したがって、それらの手法では、複数のASをまたがるLSPに対するトラフィックマッピングをルーティングプロトコルと連動させることができず、LSPの始点となるMPLSルータに、静的に(固定されたものとして)宛先アドレスとLSPの対応付けを設定する必要がある。
一方、キャリア(通信事業者)のバックボーン(基幹回線)ネットワークなどの大規模なIP網は、一般に、ルーティングプロトコルのスケーラビリティ向上の点から、複数のASで構成される。このとき、異なるAS間に存在するクライアントとサーバ間の通信や、ユーザ間通信の障害時における切り替えの高速化のために、複数のASをまたいだLSPを確立するニーズが高まっている。
E.Rosen, A.Viswanathan, R.Callon,"Multiprotocol Label Switching Architecture",RFC3031,[online],January 2001,IETF,[平成18年8月3日検索],インターネット<URL:http://www.ietf.org/rfc/rfc3031.txt> K.Kompella, Y.Rekhter,"Label Switched Paths (LSP) Hierarchy with Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS) Traffic Engineering (TE)", p.4"3. Routing Aspects",RFC4206,[online],October 2005,IETF,[平成18年8月3日検索],インターネット<URL:http://www.ietf.org/rfc/rfc4206.txt> E. Rosen, Y. Rekhter," BGP/MPLS IP Virtual Private Networks (VPNs)",p.23" 5. Forwarding",RFC4364,[online], February 2006 ,IETF,[平成18年8月3日検索],インターネット<URL:http://www.ietf.org/rfc/rfc4364.txt>
しかしながら、前記したように、従来の技術では、複数のASをまたがって確立したLSPに対するトラフィックマッピングをルーティングプロトコルと連動させることができないため、各ASにおける他のASとの境界ルータに、静的に経路情報を設定しなければならず、ユーザやノードが増えた際に、対応するルート情報を逐一設定する必要がある。そのため、保守や運用の面で難があり、特にキャリアのネットワークのような大規模網に適用するのは困難という問題があった。
そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、複数のASから構成される大規模なネットワークにおいて、複数のASをまたがるLSPの確立後に、そのLSP上に自動的にeBGP(External Border Gateway Protocol:複数のAS間で使用されるBGP)ピア(コネクション)を確立し、そのLSPに対するトラフィックマッピングを自動的に行うことを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項1および請求項に係る発明は、1つ以上のMPLSルータを有するASを複数備えたMPLSネットワークにおけるシステムあるいは経路設定方法である。
そして、互いに異なるASに存在する第1のMPLSルータと第2のMPLSルータは、始点、終点および経路が一致する互いに逆向きの2本のLSPを確立した後にeBGPピアを確立し、eBGPによって互いの経路情報を交換し、その交換した経路情報と、eBGPピア確立前の経路情報を比較し、その交換した経路情報のほうが、経由するASの数が少ない場合、それぞれ、自身のルーティングテーブルの経路情報をその交換した経路情報に書き換える。
また、第1のMPLSルータと第2のMPLSルータとの間で、前記した2本のLSPを確立した後にeBGPピアを確立するとき、第1のMPLSルータは、第1のMPLSルータから第2のMPLSルータへの方向である第1の方向のLSPである第1のLSPを確立するためのシグナリングプロトコルであるRSVP−TEのPathメッセージに自身のASの識別子を付加して第2のMPLSルータに送信する。
そして、そのPathメッセージを受信した第2のMPLSルータは、その応答となるResvメッセージに自身のASの識別子を付加して第1のMPLSルータに返信し、第1の方向と逆方向のLSPである第2のLSPを確立するために、自身のASの識別子を付加したPathメッセージを第1のMPLSルータに送信する。
また、第1のLSPを確立するためのResvメッセージを受信した第1のMPLSルータは、そのResvメッセージに付加された第2のMPLSルータのASの識別子を読み取って第1のLSPの確立を完了し、第2のLSPを確立するためのPathメッセージを受信すると、その応答となるResvメッセージに自身のASの識別子を付加して第2のMPLSルータに送信し、第2のMPLSルータとのeBGPピアを確立するための設定を行う。
さらに、第2のLSPを確立するためのResvメッセージを受信した第2のMPLSルータは、そのResvメッセージに付加された第1のMPLSルータのASの識別子を読み取って第2のLSPを確立し、第1のMPLSルータとのeBGPピアを確立するための設定を行う。
かかる発明により、MPLSネットワークにおけるMPLSルータは、ASが異なるMPLSルータとの間の互いに逆向きの2本のLSPを確立した後にeBGPピアを確立し、そのLSPの経路をルーティングテーブルに反映させることができる。
また、第1のMPLSルータと第2のMPLSルータは、2本のLSPを確立した後にeBGPピアを確立するときに、自動的にその設定を行うことができる。
請求項および請求項に係る発明は、複数のASを備えたMPLSネットワークにおいて、それぞれのASに配置されるMPLSルータあるいはその経路設定方法である。
そして、MPLSルータは、経路情報を格納するルーティングテーブルと、自身のASと異なるASに存在する他のMPLSルータとの間に、始点、終点および経路が一致する互いに逆向きの2本のLSPを確立した後にeBGPピアを確立し、他のMPLSルータとの間で、eBGPによって互いの経路情報を交換し、その交換した経路情報と、eBGPピア確立前の経路情報を比較し、その交換した経路情報のほうが、経由するASの数が少ない場合、ルーティングテーブルの経路情報をその交換した経路情報に書き換えるBGPプロトコル処理部とを備えている。
また、MPLSルータは、LSPを確立するためのシグナリングプロトコルであるRSVP−TEに関する処理を行うRSVPプロトコル処理部をさらに備えている。
そして、LSPを確立した後にeBGPピアを確立する場合、自身がLSPを確立する最初のPathメッセージを送信するMPLSルータであるとき、RSVPプロトコル処理部は、自身のMPLSルータから他のMPLSルータへの方向である第1の方向のLSPである第1のLSPを確立するためのRSVP−TEのPathメッセージに自身のASの識別子を付加して他のMPLSルータに送信し、他のMPLSルータからその応答となるResvメッセージを受信すると、そのResvメッセージに付加された他のMPLSルータのASの識別子を読み取って第1のLSPを確立し、他のMPLSルータから第1の方向と逆方向のLSPである第2のLSPを確立するためのPathメッセージを受信すると、その応答となるResvメッセージに自身のASの識別子を付加して他のMPLSルータに送信し、他のMPLSルータとのeBGPピアを確立するための設定を行う。
また、自身がLSPを確立する最初のPathメッセージを受信するMPLSルータであるとき、RSVPプロトコル処理部は、他のMPLSルータからPathメッセージを受信すると、それに対して自身のASの識別子を付加したResvメッセージを返信し、その逆方向のLSPを確立するためのPathメッセージに自身のASの識別子を付加して送信し、それに対するResvメッセージを受信すると、そのResvメッセージに付加された他のMPLSルータのASの識別子を読み取ってその逆方向のLSPを確立し、他のMPLSルータとのeBGPピアを確立するための設定を行う。
かかる発明により、MPLSネットワークにおけるMPLSルータは、ASが異なるMPLSルータとの間の互いに逆向きの2本のLSPを確立した後にeBGPピアを確立し、そのLSPの経路をルーティングテーブルに反映させることができる。
また、MPLSネットワークにおけるMPLSルータは、2本のLSPを確立した後にeBGPピアを確立するときに、自動的にその設定を行うことができる。
請求項および請求項に係る発明では、MPLSルータは、自身がLSPを確立する最初のPathメッセージを送信するMPLSルータであるとき、RSVPプロトコル処理部は、LSPを確立するための設定入力をトリガとして、前記LSPを確立する処理を開始する。
かかる発明により、MPLSネットワークにおけるMPLSルータは、オペレータによるLSP確立のための設定入力が1回行われただけで、その後の処理を自動的に行うことができる。
本発明によれば、複数のASから構成される大規模なネットワークにおいて、複数のASをまたがるLSPの確立後に、そのLSP上に自動的にeBGPピアを確立し、そのLSPに対するトラフィックマッピングを自動的に行うことができる。
以下、本発明に係るMPLSネットワークにおけるMPLSネットワークシステムを実施するための最良の形態(以下、実施形態という。)について、適宜図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態のMPLSネットワークなどを示す全体構成図である。図1に示すように、MPLSネットワーク1は、AS21,22,23、および、それらのAS21〜23を相互に接続するAS20の4つのAS(以下、符号省略あり)から構成される。なお、それぞれのASは、別々の事業者に割り当てられていてもよいし、また、同一の事業者に割り当てられたもの(たとえば、ルーティングプロトコルのスケーラビリティ向上などを目的として1つのASを分割してサブASとした場合など)であってもよい。
各ASは、MPLSを実現する(すなわち、ラベルスイッチング機能を有する)MPLSルータ3と、ユーザネットワークであるサブネット5を収容するエッジルータ4を備えている。具体的には、11個のルータA〜Kのうち、ルータA,FおよびIがエッジルータ4であり、他の8つがMPLSルータ3である。また、8つのMPLSルータ3のうち、網かけで示したルータB(第1のMPLSルータ),C,D,E(第2のMPLSルータ:ルータBからみた「他のMPLSルータ」),GおよびHの6つのルータは、各ASの境界に位置するのでAS境界ルータとしての役割を果たす。
AS境界ルータは、隣接するASのAS境界ルータとの間で、eBGPのBGPセッション6を確立し、自AS内部の経路情報を隣接するASに広告するとともに、隣接するASが保持する経路情報を受信する。また、AS境界ルータは、AS内部では、他のAS境界ルータ(ルータCからみると、ルータDおよびG)と、ユーザの経路情報を交換する目的でiBGPのBGPセッション6を確立する。
さらに、本実施形態では、AS21のAS境界ルータであるルータBから、AS22のAS境界ルータであるルータEの間にLSP(LSP71(第1の方向の第1のLSP)およびLSP72(第2の方向の第2のLSP))を確立するが、その詳細については後記する。
次に、図2を参照しながら、MPLSルータの構成について説明する(適宜図1参照)。図2は、MPLSルータの構成図である。なお、図2では、実際のMPLSルータの構成のうち、本実施形態で行うルーティングプロトコルの動作およびMPLSの動作に関係する部分を中心に示している。
図2に示すように、MPLSルータ3は、処理部200、BGPテーブル203、LSP・DB(Data Base)204およびルーティングテーブル205を備えている。
処理部200は、MPLSルータ3における各処理を行う手段であるが、特に、本実施形態に大きく関係するものを、BGPプロトコル処理部201、RSVP(Resource reSerVation Protocol:ネットワーク資源予約プロトコル)プロトコル処理部202、LSP確立指示処理部206およびBGPピア設定指示処理部207として示している。また、以下において、処理部200がMPLSルータ3としての通常の処理を行う場合は、「処理部200」を動作主体として記載する。
MPLSルータ3は、具体的には、コンピュータ装置であり、特に図示していないが、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、入出力インターフェースなどから構成される。そして、BGPテーブル203、LSP・DB204およびルーティングテーブル205は、HDDなどの記憶装置に記憶される情報である。また、処理部200は、CPUによるプログラム実行処理機能により実現される。
BGPプロトコル処理部201は、RFC(Request For Comment)などの標準に準拠したBGPプロトコルを動作させる。すなわち、BGPプロトコル処理部201は、他のルータとの間でeBGPやiBGPなどのBGPセッションを確立し、自らが保持する経路情報をそのBGPセッションを確立している相手のルータに広告するとともに、その相手のルータから経路情報を受信する役割を担うものである。そして、BGPプロトコル処理部201がBGPセッションを経由して得た経路情報は、BGPテーブル203に格納される。
また、本実施形態では、LSPを確立するために用いるシグナリングプロトコル(本来の通信のためにその前に行う情報交換のためのプロトコル)としてRSVP−TE(Traffic Engineering)を利用することとし、シグナリングメッセージにおいてLSPの端点のAS番号を通知することとする。なお、シグナリングメッセージを受信したルータは、シグナリングメッセージにAS番号が付加されていることを認識することで、そのシグナリングメッセージを送信したルータがLSPを自動的に設定することを求めていることなどを知ることができる。
そして、RSVPプロトコル処理部202は、LSPを確立するためのシグナリングプロトコルであるRSVP−TEを動作させ、このMPLSルータ3のオペレータが指定したルータに対して、指定された経路通りにLSPを確立する。RSVPプロトコル処理部202は、LSPが確立されたら、そのLSPに関する情報をLSP確立指示処理部206を通じて、LSP・DB204に格納する。
ここで、図3を参照しながら、BGPテーブル203の構成について説明する(適宜図1、図2参照)。図3は、BGPテーブルの構成図である。なお、ここでは、ルータBのBGPテーブルの場合を例にとって図示している。
図3に示すように、BGPテーブル203は、宛先アドレス301、NextHop302、AS_PATH303などの情報を有している。
宛先アドレス301は、1つ以上のBGPセッション6を経由して転送されてきた経路情報に含まれる宛先(ネットワーク(サブネット)やルータ)のアドレスを示す。
NextHop302は、宛先アドレス301に記された宛先に関する経路情報を広告してきた直近のルータのアドレスを示すものである。ただし、このNextHop302に入るルータは、物理的に隣のルータとは限らず、たとえば、ルータBから見て、ルータCの場合もあれば、ルータEの場合もありえる。
AS_PATH303は、その経路情報が経由してきたASの識別子(以下、AS番号という。)を示す。
そして、BGPテーブル203では、BGPで広告された経路情報ごとに、テーブルのエントリ(BGPテーブル203の1行)が作成される。
なお、BGPテーブル203は、ルーティングテーブル205と異なり、パケットの転送時に直接参照されるデータベースではなく、ルーティングテーブル205を作成するための元となる情報を格納するためのものである。
また、実際には、BGPでは多数の属性情報を広告することができるため、一般的なルータのBGPテーブル203には、図3で示したもの以外にも多数の情報が格納されることになるが、ここでは本実施形態に直接関係のある情報だけを記載している。
続いて、図4を参照しながら、LSP・DB204の構成について説明する(適宜図1、図2参照)。図4は、LSP・DBの構成図である。なお、ここでは、ルータBのLSP・DBの場合を例にとって図示している。
図4に示すように、LSP・DB204は、LSP・ID401、始点アドレス402、終点アドレス403、始点AS番号404、終点AS番号405などの情報を有している。
LSP・ID401は、そのルータ内でそれぞれのLSPを識別するための識別子である。
始点アドレス402は、そのLSPの始点であるルータのIPアドレスを示す。
終点アドレス403は、そのLSPの終点であるルータのIPアドレスを示す。
始点AS番号404は、そのLSPの始点のAS番号を示す。
終点AS番号405は、そのLSPの終点のAS番号を示す。
各エントリは、自身のルータが始点または終点になっているLSPごとに作成される。
なお、LSPに関わる情報は、図4に示したもの以外にも、LSPの経路、帯域、状態など様々なものがあるが、ここでは本実施形態に直接関係のある情報だけを記載している。
次に、図5を参照しながら、ルーティングテーブルの構成について説明する(適宜図1、図2参照)。図5は、ルーティングテーブルの構成図であり、(a)がLSP確立前のもの、(b)がLSP確立後のものである。なお、ここでは、ルータBのルーティングテーブルの場合を例にとって図示している。
図5(a)に示すように、LSP確立前のルーティングテーブル205aは、宛先アドレス501、次ホップ502、出力IF(インタフェース)番号503などの情報を有している。なお、ルーティングテーブル205aは、その他の情報を備えていてもよい。
宛先アドレス501は、パケットの転送先(宛先)のアドレスを示す。
次ホップ502は、パケットを宛先アドレス501に到達させるために次に転送すべき隣接のルータのアドレスを示す。なお、この次ホップ502に入るルータは、図3のNextHop302とは異なり、必ず物理的に隣のルータである。
出力IF番号503は、次ホップ502に記載のルータに到達させるためにパケットを出力すべきインタフェース(図2などで不図示)の番号を示す。
また、図5(b)に示すように、LSP確立後のルーティングテーブル205bでは、次ホップ502に、ルータではなく、LSPの識別子(図4のLSP・ID401参照)を登録することも可能となる。
そして、このルーティングテーブル205aまたは205bは、MPLSルータ3がパケットを受信するたびに処理部200によって参照され、パケットに記される宛先(IP)アドレスをキーとして次ホップ502を検索するために用いられる。
図2に戻って、LSP確立指示処理部206は、RSVPプロトコル処理部202に対してLSPの確立を指示する役割を果たす。具体的には、LSP確立指示処理部206は、AS番号の情報が付加されたRSVP−TEのPathメッセージを受信した場合、そのPathメッセージによって確立しようとしているLSPと反対方向のLSPを確立するためのシグナリングメッセージを送信するように、RSVPプロトコル処理部202に対して指示を出す。このとき、LSP確立指示処理部206は、同時に、自身のAS番号(以下、自AS番号という。)をシグナリングメッセージに付加するように、RSVPプロトコル処理部202に指示する。また、LSP確立指示処理部206は、双方向の2本のLSPの確立が完了したときに、BGPピア設定指示処理部207に、自AS番号、LSPの他端のIPアドレスおよびAS番号を通知する。
BGPピア設定指示処理部207は、LSP確立指示処理部206から、自AS番号、LSPの他端のIPアドレスおよびAS番号とともにLSP確立完了の通知を受けると、BGPプロトコル処理部201に、これらの情報を通知して、BGPピアの確立を指示する。つまり、実際にBGPピアの確立を行うのはBGPプロトコル処理部201である。
次に、図6を参照しながら、本実施形態のMPLSネットワークにおける各ルータの動作について説明する(適宜図1〜5参照)。図6は、本実施形態のMPLSネットワークにおける各ルータの動作の流れを示したフローチャートである。
なお、ここでは、ユーザネットワークの1つであるサブネット5aがルータFに接続され、そのルータFでその接続のための各種設定がオペレータによって行われたことをトリガとして、ステップS1の処理が行われるものとする。そして、その後、ルータEとルータBの間で、LSPが確立され、その後、自動的にeBGPピアがそのLSP上に確立される場合について説明する。
まず、ルータFにおいてサブネット5aの接続のための設定がオペレータにより行われた直後、ルータFは、サブネット5aの情報を、MPLSネットワーク1内に広告する、つまり、ここでは、ルータE,D,C経由でルータBに送信する(ステップS1〜4)。なお、各ルータでこの広告のための情報の送受信を行う処理部は、図2における処理部200である。また、ここでのBGPによる経路広告はRFCなどの標準に準拠するものであり、eBGP区間に経路が広告される場合には、経路情報のうちのAS_PATH(図3のAS_PATH303参照)にAS番号が追加される。
ここでは、ルータFからルータEに広告が行われるときに、「宛先5a、NextHop=F、AS_PATH=なし」といった情報が送信されるが(ステップS1)、ルータEからルータDに広告が行われるときは、AS_PATHにAS番号「22」が追加される(ステップS2)。そして、同様に、ルータCからルータBに広告が行われるときは、AS_PATHにAS番号「20」が追加される(ステップS4)。
サブネット5aの経路情報を受信したルータBのBGPプロトコル処理部201は、その経路情報をBGPテーブル203に書き込む(ステップS5)。具体的には、図3に示すように、宛先アドレス301にはサブネット5aのアドレスが、NextHop302にはそのBGPの経路情報を最後に広告したルータのアドレス(ここではルータCのアドレス(以下、「のアドレス」は省略することもある。))が、AS_PATH303にはサブネット5aの経路情報に含まれるAS番号のリストが、それぞれ格納される。
また、ここで、BGPプロトコル処理部201は、BGPテーブル203に基づいてルーティングテーブル205を作成する。ここでは、LSPがまだ確立されていないため、ルーティングテーブル205a(図5(a)参照)における次ホップ502は、BGPテーブル203(図3参照)におけるNextHop302と同じルータCとなる。つまり、図5(a)のルーティングテーブル205aの1行目が、サブネット5aのルーティングエントリ(経路情報の登録)となる。なお、ここまでの各ルータの動作は、従来のルータのBGPの動作と同様である。
図6に戻って、続いて、LSPを確立する手順について説明する。
ルータBは、オペレータによってルータEに対するLSPの確立のための設定入力を受け付ける(ステップS6)。なお、設定入力の項目としては、たとえば、LSPの宛先アドレス(ルータEのアドレス)、LSPの経路(ルータC,DおよびE)、LSPの帯域(100Mbpsなど)などが挙げられる。
そうすると、ルータBのRSVPプロトコル処理部202は、始点をルータB(AS21)とするLSPを確立するためのシグナリングメッセージであるPathメッセージをルータEに向けて送信する(ステップS7)。ここで、Pathメッセージには、標準のオブジェクト(情報の内容)に加え、本実施形態の特徴であるルータBのAS番号「21」を示す拡張オブジェクトが、RSVPプロトコル処理部202によって付加される。そして、Pathメッセージは、途中のルータCおよびルータDを経由してルータEに到達する。
ルータEは、ルータBからのPathメッセージを受信すると(ステップS7の後)、その応答となるResvメッセージ(ネットワーク資源の予約(Reserve)要求リクエスト)をルータBに向けて返信する(ステップS8)。このとき、ルータEのRSVPプロトコル処理部202は、受信したPathメッセージ中にAS番号を示す拡張オブジェクトが含まれていることから、ResvメッセージにもルータEのAS番号「22」を付加する。
また、ルータEのRSVPプロトコル処理部202は、受信したPathメッセージ中にAS番号を示す拡張オブジェクトが含まれていることから、このシグナリングメッセージは本実施形態の特徴である逆方向のLSPを自動的に設定することを要求していることを知り、逆方向(始点がルータE(AS22))のLSPを確立するためのPathメッセージをルータBに向けて送信する(ステップS9)。このとき、ステップS7の場合と同様に、Pathメッセージには、ルータEのRSVPプロトコル処理部202によって、ルータEのAS番号「22」が付加される。
ステップS8の後、ルータBは、ステップS7で送信したPathメッセージの応答であるルータEからのResvメッセージを受信すると、その段階でLSPの確立は完了し、RSVPプロトコル処理部202から指示されたLSP確立指示処理部206が、LSP・DB204にLSPの情報を登録する(ステップS10)。具体的には、たとえば、図4のLSP・DB204の1行目に示すように、LSP・ID401が「71」、始点アドレス402がルータB、終点アドレス403がルータE、始点AS番号404がルータBの所属するASの番号である21、終点AS番号405がResvメッセージ中に記載されているAS番号である「22」というLSPの情報が登録される。
次に、ルータBは、ステップS9でルータEが逆方向のLSPを確立するために送信したPathメッセージを受信したとき、そのPathメッセージ中にAS番号の情報が含まれているため、RSVPプロトコル処理部202によって、その応答となるResvメッセージ中に自AS番号「21」を追加してルータEに返信する(ステップS11)。
また、ステップS11の直後、ルータBにおいて、BGPピア設定指示処理部207に指示されたBGPプロトコル処理部201は、ルータEに対してeBGPピアを確立する設定を自動的に行う。eBGPピアの設定には、自AS番号「21」、ピア先のIPアドレス(ルータE)、ピア先のAS番号「22」の情報が必要となるが、ピア先のIPアドレスとAS番号はステップS9でルータEが送信したシグナリングメッセージ中に含まれているため、オペレータが設定を投入しなくても、自動的に設定が完了する。ただし、この段階では、ピア先のルータEでのeBGP設定がまだ行われていないため、eBGPピアは確立していない。
続いて、ルータEは、ステップS11でルータBが送信したResvメッセージを受信すると、RSVPプロトコル処理部202に指示されたLSP確立指示処理部206が、LSP・DB204にLSPの情報を登録する(ステップS12)とともに、eBGPの設定を行う。このeBGPの設定では、ピア先はルータB、ピア先のAS番号は「21」、自AS番号は「22」となる。
この段階で、ルータBとルータEの両方においてeBGPの設定が完了するため、BGPピアを確立するためのシーケンスが動作し、BGPピアが確立される(ステップS13)。なお、このBGPピア確立のシーケンスは、RFCなどの標準に準拠したものである。
ルータBとルータEの間で、eBGPピアがLSP上に確立されると、そのeBGPピアを介して経路情報が交換される。ここでは、ステップS1〜S4でルータFからルータE,DおよびCを経由してルータBに広告されてきたサブネット5aの情報が、今度はルータBとルータEの間のLSP上に確立されたeBGPピアを介して、ルータEのBGPプロトコル処理部201からルータBのBGPプロトコル処理部201に広告(送信)される(ステップS14)。
ルータBのBGPプロトコル処理部201は、ルータEから広告されたサブネット5aの情報を受信すると、その情報をBGPテーブル203に登録する(ステップS15)。図3のBGPテーブル203における2行目がその登録内容に該当する。ここでは、ルータBとルータEの間に直接確立されたeBGPピアを介して経路情報を交換しているため、NextHop302はルータE、AS_PATH303は22のみとなる。
そして、図3に示したように、この段階では、同一のサブネット5aに対して2つのBGP経路情報が登録されたことになる。このような場合、AS_PATH303の短い(少ない)ほうがルーティングトポロジ上適したルート(短い経路)と判断されるため、AS_PATH303が2つ(「22」と「20」)の1行目の経路情報ではなく、AS_PATH303が1つ(「22」のみ)の2行目の経路情報が、ルーティングテーブル205に登録される。
そうすると、図5(b)のルーティングテーブル205bの1行目に示すように、次ホップ502がLSP71(ルータB→ルータE方向のLSP)となる経路情報が登録される。このようにして、ルータBを経由するサブネット5a宛のトラフィック(パケットの送信)が、ルータBとルータEの間に確立されたLSPに転送されるようになる。
なお、図5の(a)と(b)における2行目の経路情報は、1行目の経路情報との比較のために記載したものであり、ルータBとルータHの間でLSPを確立していないため(すなわち従来技術の場合)、ルータBを経由するサブネット5b宛のトラフィックがルータCに転送されるようになっている(次ホップ502参照)。
このように、本実施形態のMPLSネットワーク1におけるMPLSネットワークシステムによれば、複数のASをまたがるルータ同士に関して、片方のルータにオペレータがLSPを確立するための設定を投入するだけで、あとは自動的に、互いに逆方向の2本のLSPが確立され、そのLSP上にeBGPピアが確立され、そのLSPに対してトラフィックマッピングが行われることになる。これにより、大規模なIPネットワークにおいてもMPLSを充分に活用できるようになり、MPLSの高速切り替え技術を適用できる範囲が広がることになり、信頼性の高い大規模ネットワークを構築することができるようになる。
これをさらに詳述すると、本実施形態のMPLSネットワーク1におけるMPLSネットワークシステムによれば、複数のASをまたがる2つのルータの間に2本の互いに逆向きのLSP上にeBGPピアを確立し、eBGPの経路情報をLSPの始終点のルータ間で直接交換することにより、LSPを利用したほうがルーティング上有利になる宛先へのトラフィックをLSPに転送することができるようになる。すなわち、始終点が異なるASに存在するLSPへのトラフィックマッピングを、eBGPとの連動によって実現することができる。
これにより、複数のASをまたがるLSPに対するトラフィックマッピングにおいて、静的なルート設定が不要となり、保守運用性が大きく向上する。また、それにともない、ASをまたがるLSPを多数運用することが容易となる、すなわち、大規模なネットワークへMPLSを適用することが容易となる。
また、AS間のルーティングプロトコルとして実績のあるBGPを利用しているため、特に新たなプロトコルを開発しなくてもトラフィックマッピングが可能となり、既存ルータへの実装インパクト(負担や影響)が比較的小さくて済む。
また、ASをまたがるLSPを確立する際に、始点となるMPLSルータにのみLSPを確立するための設定を投入するだけで、両方向のLSPを同区間に確立することができる。eBGPを動作させるには両方向の到達性が必要となるが、本実施形態によれば、両方向にLSPを確立する手間を大幅に省くことができる。
さらに、LSPの確立時に、始点MPLSルータと終点MPLSルータが、互いのAS番号をシグナリングメッセージに付加して交換することにより、LSPの確立後に自動的にeBGPピアを設定可能となる。一般に、BGPでは、相手側のルータのIPアドレスとAS番号を指定してピアを確立する必要があるが、本実施形態によれば、LSPの設定をルータに投入するだけで、自動的にeBGPピアを確立し、トラフィックマッピングが可能となる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
たとえば、MPLSネットワーク1におけるASの数は、4でなくても、複数であればいくつでもよい。また、2つの経路の優劣(長短など)の判断は、経由するASの個数でなくとも、LSP上に確立されたBGPピアによって広告された経路情報を優先するなど、別の判断方法であってもよい。その他、具体的な構成について、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
本実施形態のMPLSネットワークなどを示す全体構成図である。 MPLSルータの構成図である。 BGPテーブルの構成図である。 LSP・DBの構成図である。 ルーティングテーブルの構成図であり、(a)がLSP確立前のもの、(b)がLSP確立後のものである。 本実施形態のMPLSネットワークにおける各ルータの動作の流れを示したフローチャートである。
符号の説明
1 MPLSネットワーク
3 MPLSルータ
6 BGPセッション
71,72 LSP
201 BGPプロトコル処理部
202 RSVPプロトコル処理部
205 ルーティングテーブル

Claims (6)

  1. 1つ以上のMPLS(Multi-protocol Label Switching)ルータを有するAS(Autonomous System)を複数備えたMPLSネットワークにおけるMPLSネットワークシステムであって、
    前記MPLSルータそれぞれは、経路情報の広告時に、前記経路情報を他のASのMPLSルータに転送する際、前記経路情報における経由するASとして自身のASの識別子を追加し、
    前記MPLSルータのうち、互いに異なる前記ASに存在する2つのMPLSルータを第1のMPLSルータおよび第2のMPLSルータとした場合、
    その第1のMPLSルータおよび第2のMPLSルータは、
    始点、終点および経路が一致する互いに逆向きの2本のLSP(Label Switched Path)を確立した後にeBGP(External Border Gateway Protocol)ピアを確立し、
    前記eBGPによって互いの経路情報を交換し、
    その交換した経路情報と、前記eBGPピア確立前の経路情報を比較し、
    その交換した経路情報のほうが、経由するASの数が少ない場合、それぞれ、自身のルーティングテーブルの経路情報をその交換した経路情報に書き換え
    前記第1のMPLSルータと前記第2のMPLSルータとの間で、前記した2本のLSPを確立した後に前記eBGPピアを確立するとき、
    前記第1のMPLSルータは、前記第1のMPLSルータから前記第2のMPLSルータへの方向である第1の方向の前記LSPである第1のLSPを確立するためのシグナリングプロトコルであるRSVP−TE(Resource reSerVation Protocol Traffic Engineering)のPathメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して前記第2のMPLSルータに送信し、
    そのPathメッセージを受信した前記第2のMPLSルータは、その応答となるResvメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して前記第1のMPLSルータに返信し、前記第1の方向と逆方向の前記LSPである第2のLSPを確立するために、自身の前記ASの識別子を付加したPathメッセージを前記第1のMPLSルータに送信し、
    前記第1のLSPを確立するための前記Resvメッセージを受信した前記第1のMPLSルータは、そのResvメッセージに付加された前記第2のMPLSルータの前記ASの識別子を読み取って前記第1のLSPの確立を完了し、前記第2のLSPを確立するための前記Pathメッセージを受信すると、その応答となるResvメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して前記第2のMPLSルータに送信し、前記第2のMPLSルータとの前記eBGPピアを確立するための設定を行い、
    前記第2のLSPを確立するための前記Resvメッセージを受信した前記第2のMPLSルータは、そのResvメッセージに付加された前記第1のMPLSルータの前記ASの識別子を読み取って前記第2のLSPを確立し、前記第1のMPLSルータとの前記eBGPピアを確立するための設定を行う
    ことを特徴とするMPLSネットワークシステム。
  2. 複数のAS(Autonomous System)を備えたMPLS(Multi-protocol Label Switching)ネットワークにおいて、それぞれの前記ASに配置され、経路情報の広告時に、前記経路情報を他のASのMPLSルータに転送する際、前記経路情報における経由するASとして自身のASの識別子を追加するMPLSルータであって、
    経路情報を格納するルーティングテーブルと、
    自身の前記ASと異なる前記ASに存在する他の前記MPLSルータとの間に、始点、終点および経路が一致する互いに逆向きの2本のLSP(Label Switched Path)を確立した後にeBGP(External Border Gateway Protocol)ピアを確立し、
    前記他のMPLSルータとの間で、前記eBGPによって互いの経路情報を交換し、
    その交換した経路情報と、前記eBGPピア確立前の経路情報を比較し、
    その交換した経路情報のほうが、経由するASの数が少ない場合、前記ルーティングテーブルの経路情報をその交換した経路情報に書き換えるBGPプロトコル処理部と、
    前記LSPを確立するためのシグナリングプロトコルであるRSVP−TE(Resource reSerVation Protocol Traffic Engineering)に関する処理を行うRSVPプロトコル処理部と、を備え、
    前記LSPを確立した後に前記eBGPピアを確立する場合、
    自身が前記LSPを確立する最初のPathメッセージを送信するMPLSルータであるとき、
    前記RSVPプロトコル処理部は、
    自身のMPLSルータから前記他のMPLSルータへの方向である第1の方向の前記LSPである第1のLSPを確立するためのRSVP−TEのPathメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して前記他のMPLSルータに送信し、
    前記他のMPLSルータからその応答となるResvメッセージを受信すると、そのResvメッセージに付加された前記他のMPLSルータの前記ASの識別子を読み取って前記第1のLSPを確立し、前記他のMPLSルータから前記第1の方向と逆方向の前記LSPである第2のLSPを確立するためのPathメッセージを受信すると、その応答となるResvメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して前記他のMPLSルータに送信し、前記他のMPLSルータとの前記eBGPピアを確立するための設定を行い、
    自身が前記LSPを確立する最初のPathメッセージを受信するMPLSルータであるとき、
    前記RSVPプロトコル処理部は、
    前記他のMPLSルータから前記Pathメッセージを受信すると、それに対して自身の前記ASの識別子を付加したResvメッセージを返信し、その逆方向の前記LSPを確立するためのPathメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して送信し、
    それに対するResvメッセージを受信すると、そのResvメッセージに付加された前記他のMPLSルータの前記ASの識別子を読み取ってその逆方向の前記LSPを確立し、前記他のMPLSルータとの前記eBGPピアを確立するための設定を行う
    ことを特徴とするMPLSルータ。
  3. 自身が前記LSPを確立する最初のPathメッセージを送信するMPLSルータであるとき、
    前記RSVPプロトコル処理部は、
    前記LSPを確立するための設定入力をトリガとして、前記LSPを確立する処理を開始することを特徴とする請求項に記載のMPLSルータ。
  4. 1つ以上のMPLS(Multi-protocol Label Switching)ルータを有するAS(Autonomous System)を複数備えたMPLSネットワークのMPLSネットワークシステムにおける経路設定方法であって、
    前記MPLSルータそれぞれは、経路情報の広告時に、前記経路情報を他のASのMPLSルータに転送する際、前記経路情報における経由するASとして自身のASの識別子を追加し、
    前記MPLSルータのうち、互いに異なる前記ASに存在する2つのMPLSルータを、第1のMPLSルータおよび第2のMPLSルータとした場合、
    その第1のMPLSルータおよび第2のMPLSルータは、
    始点、終点および経路が一致する互いに逆向きの2本のLSP(Label Switched Path)を確立した後にeBGP(External Border Gateway Protocol)ピアを確立し、
    前記eBGPによって互いの経路情報を交換し、
    その交換した経路情報と、前記eBGPピア確立前の経路情報を比較し、
    その交換した経路情報のほうが、経由するASの数が少ない場合、それぞれ、自身のルーティングテーブルの経路情報をその交換した経路情報に書き換え
    前記第1のMPLSルータと前記第2のMPLSルータとの間で、前記した2本のLSPを確立した後に前記eBGPピアを確立するとき、
    前記第1のMPLSルータは、前記第1のMPLSルータから前記第2のMPLSルータへの方向である第1の方向の前記LSPである第1のLSPを確立するためのシグナリングプロトコルであるRSVP−TE(Resource reSerVation Protocol Traffic Engineering)のPathメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して前記第2のMPLSルータに送信し、
    そのPathメッセージを受信した前記第2のMPLSルータは、その応答となるResvメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して前記第1のMPLSルータに返信し、前記第1の方向と逆方向の前記LSPである第2のLSPを確立するために、自身の前記ASの識別子を付加したPathメッセージを前記第1のMPLSルータに送信し、
    前記第1のLSPを確立するための前記Resvメッセージを受信した前記第1のMPLSルータは、そのResvメッセージに付加された前記第2のMPLSルータの前記ASの識別子を読み取って前記第1のLSPの確立を完了し、前記第2のLSPを確立するための前記Pathメッセージを受信すると、その応答となるResvメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して前記第2のMPLSルータに送信し、前記第2のMPLSルータとの前記eBGPピアを確立するための設定を行い、
    前記第2のLSPを確立するための前記Resvメッセージを受信した前記第2のMPLSルータは、そのResvメッセージに付加された前記第1のMPLSルータの前記ASの識別子を読み取って前記第2のLSPを確立し、前記第1のMPLSルータとの前記eBGPピアを確立するための設定を行う
    ことを特徴とする経路設定方法。
  5. 複数のAS(Autonomous System)を備えたMPLS(Multi-protocol Label Switching)ネットワークにおいて、それぞれの前記ASに配置されるMPLSルータによる経路設定方法であって、
    前記MPLSルータそれぞれは、経路情報の広告時に、前記経路情報を他のASのMPLSルータに転送する際、前記経路情報における経由するASとして自身のASの識別子を追加し、
    前記MPLSルータは、
    BGP(Border Gateway Protocol)に関する処理を行うBGPプロトコル処理部と、
    経路情報を格納するルーティングテーブルと、を備えており
    前記BGPプロトコル処理部は、
    自身の前記ASと異なる前記ASに存在する他の前記MPLSルータとの間に、始点、終点および経路が一致する互いに逆向きの2本のLSP(Label Switched Path)を確立した後にeBGP(External BGP)ピアを確立し、
    前記他のMPLSルータとの間で、前記eBGPによって互いの経路情報を交換し、
    その交換した経路情報と、前記eBGPピア確立前の経路情報を比較し、
    その交換した経路情報のほうが、経由するASの数が少ない場合、前記ルーティングテーブルの経路情報をその交換した経路情報に書き換え
    前記MPLSルータは、
    前記LSPを確立するためのシグナリングプロトコルであるRSVP−TE(Resource reSerVation Protocol Traffic Engineering)に関する処理を行うRSVPプロトコル処理部を、さらに備えており、
    前記LSPを確立した後に前記eBGPピアを確立する場合、
    自身が前記LSPを確立する最初のPathメッセージを送信するMPLSルータであるとき、
    前記RSVPプロトコル処理部は、
    自身のMPLSルータから前記他のMPLSルータへの方向である第1の方向の前記LSPである第1のLSPを確立するためのRSVP−TEのPathメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して前記他のMPLSルータに送信し、
    前記他のMPLSルータからその応答となるResvメッセージを受信すると、そのResvメッセージに付加された前記他のMPLSルータの前記ASの識別子を読み取って前記第1のLSPを確立し、前記他のMPLSルータから前記第1の方向と逆方向の前記LSPである第2のLSPを確立するためのPathメッセージを受信すると、その応答となるResvメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して前記他のMPLSルータに送信し、前記他のMPLSルータとの前記eBGPピアを確立するための設定を行い、
    自身が前記LSPを確立する最初のPathメッセージを受信するMPLSルータであるとき、
    前記RSVPプロトコル処理部は、
    前記他のMPLSルータから前記Pathメッセージを受信すると、それに対して自身の前記ASの識別子を付加したResvメッセージを返信し、その逆方向の前記LSPを確立するためのPathメッセージに自身の前記ASの識別子を付加して送信し、
    それに対するResvメッセージを受信すると、そのResvメッセージに付加された前記他のMPLSルータの前記ASの識別子を読み取ってその逆方向の前記LSPを確立し、前記他のMPLSルータとの前記eBGPピアを確立するための設定を行う
    ことを特徴とする経路設定方法。
  6. 前記MPLSルータ自身が前記LSPを確立する最初のPathメッセージを送信するMPLSルータであるとき、
    前記RSVPプロトコル処理部は、
    前記LSPを確立するための設定入力をトリガとして、前記LSPを確立する処理を開始することを特徴とする請求項に記載の経路設定方法。
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