OSPF IP FRR（Fast reroute）

时间：2024-03-27 08:35:04

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前言：

什么是OSPF IP FRR？

实现原理

组网应用

配置OSPF IP FRR示例

组网需求

配置思路

操作步骤

1. 配置各接口的IP地址及cost值

2. 配置OSPF基本功能

3. 在RouterA上使能OSPF IP FRR

4. 验证配置结果

前言：

        随着网络的不断发展，VoIP和在线视频等业务对高质量的实时性的要求越来越高，而OSPF故障恢复需要经历“故障感知、LSP更新、LSP泛洪、路由计算和下发FIB”这几个过程才能让流量切换到新的链路上， 因此故障恢复的时间远远超过了50ms（即用户感知流量中断的时间），不能满足此类网络业务的实时性要求。

什么是OSPF IP FRR？

OSPF IP FRR（Fast reroute）是动态IP FRR，由OSPF利用全网链路状态数据库，预先计算出备份路径，保存在转发表中，以备在故障时提供流量保护，可将故障恢复时间降低到50ms以内。

OSPF IP FRR当前是遵循RFC5286（Basic Specification for IP Fast Reroute Loop-Free Alternates） 协议，可为流量提供链路和节点的保护。

实现原理

OSPF IP FRR（Fast Reroute）利用LFA（Loop-Free Alternates）算法预先计算好备份链路，并与主链路一起加入转发表。当网络出现故障时，OSPF IP FRR可以在控制平面路由收敛前将流量快速切换到备份链路上，保证流量不中断，从而达到保护流量的目的，因此极大的提高了OSPF网络的可靠性。

LFA计算备份链路的基本思路是：以可提供备份链路的邻居为根节点，利用SPF算法计算出到目的节点的最短距离。然后，按照RFC5286规定的不等式计算出开销最小且无环的备份链路。

OSPF IP FRR支持对需要加入IP路由表的备份路由进行过滤，通过过滤策略的备份路由才会加入到IP路由表，因此，用户可以更灵活的控制加入IP路由表的OSPF备份路由。

将BFD会话与OSPF IP FRR进行绑定，当BFD检测到接口链路故障后，BFD会话状态会变为Down并触发接口进行快速重路由，将流量从故障链路切换到备份链路上，从而达到流量保护的目的。

组网应用

OSPF IP FRR流量保护分为链路保护和节点链路双保护。其中，Distance_opt(X, Y)是指节点X到Y之间 的最短路径。

链路保护：当需要保护的对象是经过特定链路的流量时，流量保护类型为链路保护。链路开销必须满足不等式Distance_opt(N, D) < Distance_opt(N, S) + Distance_opt(S, D)。其中，S是转发流量的源节点，N是备份链路的节点，D是流量转发的目的节点。

如图1所示，流量从RouterS到RouterD进行转发，网络开销值满足链路保护公式，可保证当主链路故障后，RouterS将流量切换到备份链路RouterS到RouterN后可以继续向下游转发，确保流量中断小于 50ms。

图1 OSPF IP FRR链路保护

节点链路双保护：图2所示的为节点链路双保护。节点保护优先级高于链路保护。

节点链路双保护需同时满足如下两个条件：

  • 链路开销必须满足Distance_opt(N, D) < Distance_opt(N, S) + Distance_opt(S, D)。
  • 设备的接口开销必须满足Distance_opt(N, D) < Distance_opt(N, E) + Distance_opt(E, D)。

其中，S是转发流量的源节点，E是发生故障的节点，N是备份链路的节点，D是流量转发的目的节 点。

图2 OSPF IP FRR节点链路双保护

配置OSPF IP FRR示例

组网需求

当网络出现故障时，OSPF IP FRR可以将流量快速切换到备份链路上，而不用等待路由收敛，从而达到流量不中断的目的。

如图1所示，

  • 同一区域的四台路由器之间运行OSPF协议。
  • 当RouterA和RouterC之间的链路出现故障时，RouterA转发的流量快速切换到备份链路上，通过 RouterB转发。

图1 配置OSPF IP FRR组网图

配置思路

采用如下思路配置OSPF IP FRR：

  1. 在各路由器上使能OSPF基本功能。
  2. 配置cost值，使流量优选RouterA到RouterC之间的链路。
  3. 由于需保护的是RouterA转发的流量，因此在RouterA上使能OSPF IP FRR。

操作步骤

1. 配置各接口的IP地址及cost值

# 配置RouterA的各接口的IP地址。

<Huawei> system-view
[Huawei] sysname RouterA
[RouterA] interface gigabitethernet 1/0/1
[RouterA-GigabitEthernet1/0/1] ip address 10.2.1.1 255.255.255.0
[RouterA-GigabitEthernet1/0/1] ospf cost 9
[RouterA-GigabitEthernet1/0/1] quit
[RouterA] interface gigabitethernet 1/0/2
[RouterA-GigabitEthernet1/0/2] ip address 10.3.1.1 255.255.255.0
[RouterA-GigabitEthernet1/0/2] ospf cost 4

RouterB、RouterC和RouterD的配置同RouterA此处略。

2. 配置OSPF基本功能

# 配置RouterA。

[RouterA] router id 10.1.1.1
[RouterA] ospf
[RouterA-ospf-1] area 1
[RouterA-ospf-1-area-0.0.0.1] network 10.2.1.1 0.0.0.255
[RouterA-ospf-1-area-0.0.0.1] network 10.3.1.1 0.0.0.255
[RouterA-ospf-1-area-0.0.0.1] quit
[RouterA-ospf-1] quit

# 配置RouterB.

[RouterB] router id 10.2.2.2
[RouterB] ospf
[RouterB-ospf-1] area 1
[RouterB-ospf-1-area-0.0.0.1] network 10.5.1.2 0.0.0.255
[RouterB-ospf-1-area-0.0.0.1] network 10.2.1.2 0.0.0.255
[RouterB-ospf-1-area-0.0.0.1] quit
[RouterB-ospf-1] quit

# 配置RouterC。

[RouterC] router id 10.3.3.3
[RouterC] ospf
[RouterC-ospf-1] area 1
[RouterC-ospf-1-area-0.0.0.1] network 10.3.1.3 0.0.0.255
[RouterC-ospf-1-area-0.0.0.1] network 10.4.1.3 0.0.0.255
[RouterC-ospf-1-area-0.0.0.1] network 10.5.1.1 0.0.0.255
[RouterC-ospf-1-area-0.0.0.1] quit
[RouterC-ospf-1] quit

# 配置RouterD。

[RouterD] router id 10.4.4.4
[RouterD] ospf
[RouterD-ospf-1] area 1
[RouterD-ospf-1-area-0.0.0.1] network 10.4.1.4 0.0.0.255
[RouterD-ospf-1-area-0.0.0.1] quit
[RouterD-ospf-1] quit

3. 在RouterA上使能OSPF IP FRR

# 在RouterA上使能OSPF IP FRR。

[RouterA] ospf
[RouterA-ospf-1] frr
[RouterA-ospf-1-frr] loop-free-alternate
[RouterA-ospf-1-frr] quit
[RouterA-ospf-1] quit

4. 验证配置结果

# 查看RouterA到RouterD的路由信息。由于使能了OSPF IP FRR，OSPF生成了一条备份路由。

[RouterA] display ospf routing router-id 10.4.4.4
OSPF Process 1 with Router ID 10.1.1.1
Destination : 10.4.4.4 Route Type : Intra-area
Area : 0.0.0.1 AdvRouter : 10.4.4.4
Type : Normal Age : 00h31m27s
URT Cost : 59
NextHop : 10.3.1.3 Interface : GigabitEthernet1/0/2
Backup Nexthop : 10.2.1.2 Backup Interface :
GigabitEthernet1/0/1
Backup Type : LFA LINK

则Router A已经生成备份路由。