华为vpls详解

Quidway CX380 城域业务平台 特性描述-VPN 4 VPLS 文档版本 01 (2008-01-30) 华为技术有限公司 4-1 4 VPLS 关于本章 本章描述内容如下表所示。 标题 内容 4.1 简介 介绍 VPLS 的基本原理 4.2 VPLS 隧道两种信令 方式的比较 介绍了使用 LDP 作为信令的 VPLS 和使用 BGP 作为信令 的 VPLS 的区别 4.3 VPLS 的基本架构 介绍了 VPLS 的基本架构 4.4 VPLS 的实现方式 介绍 VPLS 在控制平面和数据平面的实现方法 4.5 报文的封装与接入 介绍 VPLS 报文的封装方法和用户接入方式 4.6 HVPLS 介绍 HVPLS 的产生、基本原理和实现方式 4.7 VPLS 的可靠性 介绍 CE 接入和 PW 接入的可靠性以及 PE 间的链路保护 4.8 VPLS 的应用 介绍 VPLS 的典型组网应用以及需要注意的地方 4.9 参考资料清单 VPLS 的相关参考资料清单 4 VPLS Quidway CX380 城域业务平台 特性描述-VPN 4-2 华为技术有限公司 文档版本 01 (2008-01-30) 4.1 简介 4.1.1 VPLS 的引入 在过去的十年，以太网技术得到了迅速的发展和广泛的应用，速率从 10M 到 100M， 再到 1000M，部署成本也越来越低。以太网技术不但在企业网得到广泛应用。在运营 网络，特别是 MAN（城域网）也日渐增多。由于高带宽和低成本，以太网有很强的竞 争力。城域以太网通常提供点到点的业务，并且不能跨广域网（WAN）提供服务。 MPLS 的发展使得基于 MPLS 的 L2VPN 得到广泛应用，为了能在 MAN/WAN 上提供 类似以太网的多点服务，VPLS 应运而生。 VPLS 是一种基于 MPLS 和以太网技术的二层 VPN 技术。VPLS 可以实现多点到多点 的 VPN 组网，VPLS 为许多原来使用点到点 L2VPN 业务的运营商提供了一种更完备 的解决方案，还可以避免像 L3VPN 那样需要管理用户内部的路由信息。 VPLS 也称为透明局域网服务 TLS（Transparent LAN Service）或虚拟专用交换网服务 （Virtual Private Switched Network Service） 。不同于普通 L2VPN 的点到点业务，利用 VPLS 技术，服务提供商可以通过 MPLS 骨干网向用户提供基于以太的多点业务。 IETF 相应的一系列草案中描述了使用 MPLS 的虚链路作为以太网桥链路的 VPLS 解决 方案，通过 MPLS 网络提供透明传输的 LAN 服务。 VPLS 的主要目的就是通过分组交换网络 PSN 连接多个以太网 LAN 网段，使它们像一 个 LAN 那样工作。 在最简单的情况下，一个 VPLS 包括连接到 PE 的多个 Site，实现局域网仿真 （Emulated LAN） 。 图4-1 VPLS 基本结构示意图 VPLS- A VPLS -B CE CE PE PE PE Emulated LAN VPLS- A CE VPLS- A VPLS -B CE CE site1 site2 site3 site4 site5 Quidway CX380 城域业务平台 特性描述-VPN 4 VPLS 文档版本 01 (2008-01-30) 华为技术有限公司 4-3 在 VPLS 中，MPLS 骨干网模拟网桥设备，基于 MAC 地址或 MAC 地址和 VLAN Tag 进行转发。 4.1.2 VPLS 的基本概念 ? MPLS L2VPN：就是在 MPLS 网络上透明传递用户的二层数据。从用户的角度来 看，这个 MPLS 网络就是一个二层的交换网络，通过这个网络，可以在不同站点 之间建立二层的连接。MPLS L2VPN 包括 VPLS 和 VPWS 两种。 ? 虚拟专用局域网服务 VPLS（Virtual Private LAN Service） ：在公用网络中提供的一 种点到多点的 L2VPN 业务。VPLS 使地域上隔离的用户站点能通过 MAN/WAN 相 连，并且使各个站点间的连接效果像在一个 LAN 中一样。 ? VPWS（Virtual Private Wire Service） ：是指在分组交换网络 PSN（Packet Switched Network）中尽可能真实地模仿 ATM、帧中继、以太网、低速 TDM（Time Division Multiplexing）电路和 SONET（Synchronous Optical Network）/SDH （Synchronous Digital Hierarchy）等业务的基本行为和特征的一种二层业务承载技 术。在公用网络中提供的一种点到点的 L2VPN 业务。VPWS 可以让两个站点之间 的连接效果像直接用线路连接一样，它不能直接在服务提供者处进行多点间的交 换。 ? CE（Custom Edge） ：直接与服务提供商相连的用户边缘设备。 ? PE（Provider Edge） ：指骨干网上的边缘设备，与 CE 相连，主要负责 VPN 业务的 接入。它完成了报文从私网到公网隧道、从公网隧道到私网的映射与转发。PE 可 以细分为 UPE（Underlayer Provider Edge）和 SPE（Superstratum Provider Edge） 。 ? UPE（Underlayer Provider Edge） ：用户的汇聚设备，即直接连接 CE 的设备称为下 层 PE，简称 UPE。UPE 只需要与基本 VPLS 全连接网络的其中一台 PE 建立连 接。UPE 支持路由和 MPLS 封装。如果一个 UPE 连接多个 CE，且具备基本桥接 功能，那么数据帧转发只需要在 UPE 进行，这样减轻了 SPE 的负担。 ? SPE（Superstratum Provider Edge） ：连结 UPE 并位于基本 VPLS 全连接网络内部 的核心设备称为上层 PE，简称 SPE。SPE 与基本 VPLS 全连接网络内部的其他设 备都建立连接。对于 SPE 来说，与之相连的 UPE 就像一个 CE，UPE 与 SPE 之间 建立的 PW 将作为 SPE 的 AC。SPE 需要学习所有 UPE 侧 Site 的 MAC 地址，及 与 SPE 相连的 UPE 接口的 MAC 地址。有时也称为 NPE（Network Provider Edge） 。 ? VSI（Virtual Switch Instance） ：虚拟交换实例。通过 VSI，可以将 VPLS 的实际接 入链路映射到各条虚链接上。 ? 虚链路 PW（Pseudo-Wires） ：在两个 VSI 之间的一条双向的虚拟连接，VSI 由一 对单向的 MPLS VC 构成。 ? 接入链路 AC（Attachment Circuit） ：指 CE 与 PE 的连接，它可以是实际的物理接 口，也可以是虚拟接口。AC 上的所有用户报文一般都要求原封不动的转发到对端 Site 去，包括用户的二三层协议报文。 ? QinQ（802.1Q in 802.1Q） ：一种直接使用以太网交换机基于 802.1Q 封装的隧道协 议提供多点 L2VPN 服务的机制。它将用户私网 VLAN Tag 封装在公网 VLAN Tag 中，报文带着两层 Tag 穿越服务商的骨干网络，从而为用户提供一种较为简单的 二层 VPN 隧道。 ? 转发器（Forwarders） ：PE 的一种。PE 收到 AC 上送的数据帧，由转发器选定转 发报文使用的 PW，转发器事实上就是 VPLS 的转发表。 4 VPLS Quidway CX380 城域业务平台 特性描述-VPN 4-4 华为技术有限公司 文档版本 01 (2008-01-30) ? 隧道（Tunnels） ：用于承载 PW，一条隧道上可以承载多条 PW，一般情况下为 MPLS 隧道。隧道是一条本地 PE 与对端 PE 之间的直连通道，完成 PE 之间的数 据透传。 ? 封装（Encapsulation） ：PW 上传输的报文使用标准的 PW 封装格式和技术。PW 上 的 VPLS 报文封装有两种模式：Tagged 和 Raw 模式。 ? PW 信令协议（Pseudo-Wire Signaling） ：是 VPLS 的实现基础，用于创建和维护 PW。PW 信令协议还可用于自动发现 VSI 的对端 PE 设备。目前，PW 信令协议 主要有 LDP 和 BGP。 4.1.3 VPLS 的转发模型 PE 使用虚拟交换实例 VSI 进行 VPLS 转发。PE 之间通过全连接的 Ethernet 仿真电路或 伪电路 PW 转发以太网帧。 VPLS 的转发模型如图 4-2 所示。 图4-2 VPLS 转发模型 CE VLAN2 CE VLAN1 CE VLAN2 CE VLAN1 PE PE PE CE VLAN1 CE VLAN2 VSI 2 VSI 1 VSI 2 VSI 1 VSI 2VSI 1 同一 VPLS 中的 PE 必须是全连接的，即，彼此之间存在伪电路 PW，从入口 PE 到出 口 PE 的报文可以直接到达，不必经过中间 PE 转发。因此，PE 之间不会形成环路，不 需要运行 STP（Spanning Tree Protocol）协议。 4.1.4 VPLS 的特性 VPLS 特性概述 虚拟专用 LAN 业务 VPLS（Virtual Private LAN Services） ，是一种在 MPLS 网络上提供 类似 LAN 的一种业务，它可以使用户从多个地理位置分散的点同时接入网络，相互访 Quidway CX380 城域业务平台 特性描述-VPN 4 VPLS 文档版本 01 (2008-01-30) 华为技术有限公司 4-5 问，就像这些点直接接入到 LAN 上一样。VPLS 使用户延伸他们的 LAN 到 MAN，甚 至 WAN 上。 VPLS 典型组网 VPLS 的典型组网如图 4-3 所示。VPLS-A 与 VPLS-B 分别接入不同的 UPE，并通过 ISP 的网络通信。在 VPLS 的每个用户网络看来，和其他的用户网络就如同在一个 LAN 里面一样。加入 VPLS 的接口必须能广播，转发和过滤以太网帧。UPE 之间通过 PW（Pseudo Wire）互相连接，对客户形成一个仿真 LAN。每个 PE 不但要学习从 PW 来的以太网报文的 MAC 地址，也要学习所连接 CE 来的 MAC 地址。PW 通常使用 MPLS 隧道。PE 通常是 MPLS 边缘设备，并能够建立到其他 PE 的隧道。 图4-3 VPLS 典型组网图 VPLS-A CE-1 VPLS-B CE-1 VPLS-B CE-2 VPLS-B CE-3 VPLS-B CE-4 VPLS-A CE-2 VPLS-A CE-3 VPLS-A CE-4 ISP Network UPE UPEUPE UPE NPE VPLS 隧道建立方式 PW 间隧道的建立有两种方式： ? LDP 方式 ? MP-BGP 方式 它们之间的不同处，主要包括以下几个方面： 4 VPLS Quidway CX380 城域业务平台 特性描述-VPN 4-6 华为技术有限公司 文档版本 01 (2008-01-30) 1. 采用 LDP 协议比较简单，对 PE 要求相对较低，LDP 不能提供 VPN 成员自动发现 机制，需要手工配置；采用 BGP 协议要求 PE 运行 BGP，对 PE 要求较高，可以 提供 VPN 成员自动发现机制。 2. LDP 方式需要在每两个 PE 之间建立 LDP Session，其 Session 数与 PE 数的平方成 正比；而用 BGP 方式可以利用 RR（Route Reflector）降低 BGP 连接数。 3. LDP 方式分