Примеры применения Cisco WAE на сети оператора связи

Cisco Confidential © 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 1

Применение Cisco WAN Automation Engine на сети операторов связи

Март, 2015

Системный инженер, Олег Феоктистов

[email protected]

© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 2

•  Основные термины Software-Defined Networking (SDN)

•  Развитие технологий, новые протоколы

•  Платформа WAN Automation Engine (WAE)

•  Примеры использования

•  Демонстрация


Уровни управления и коммутации в одном физическом устройстве


“…В архитектуре SDN разделены уровни управления и передачи данных, обеспечена логическая централизация интеллектуальных сетевых механизмов и информации о состоянии сети, а нижележащая сетевая инфраструктура абстрагирована от приложений…”

Источник: www.opennetworking.org


“…открытый стандарт, определяющий взаимодействие между разделёнными уровнями управления (контроллер) и передачи данных (агент)…”

Источник: www.openflow.org

Openflow

В SDN парадигме не все сетевые процессы выполняются в одном устройстве


Контроллер / Сетевая ОС

Управляющая программа

Маршрутизация, контроль доступа, и т.д.

Абстракция всей сети

Коммутация данных

OpenFlow


Openflow

Software

Defined

Networking

Openflow есть только один из компонентов SDN


Configure Operate

Device Extension

DevOps Integration

NETCONF YANG

BGP-LS PCEP

OpFlex

Cisco Python API

BGP Flowspec

Cisco Python API

9


Приложения

Сетевые устройства с уровнем управления

Гибридный уровень управления

(надежность + быстрота развертывания сервисов)

Централизованное управление для специального, распределенное - для всего остального

Распределенный уровень управления

(надежность)

Сетевая (WAN) платформа

10


Optical

IPv4/IPv6/MPLS

Collector Programming

Network Model

Computation Engine

NB APIs Основные функциональные элементы

•  Сбор информации о сети

•  Построение глобальной модели сети

•  Наличие открытых интерфейсов API

•  Вычислительная логика

•  Модуль имплементации расчетов


Optical

IPv4/IPv6/MPLS

Collector Programming

Network Model

Computation Engine

NB APIs

DC/Cloud Провайдер

Клиенты

SDN в ЦОД SDN в корпорациях

Кросс-доменная Оркестрация

12


•  SDN – очень широкий термин и может означать многое

•  В целом это подход по обеспечению программируемости сети

•  Платформа Cisco SDN WAN - способ реализации гибридного подхода

•  Основная цель SDN - задействовать ресурсы по максимуму и делать это быстро

•  Дополнительная цель - упростить архитектурную сложность


Текущая активность связанная с SDN :

•  Source Packet Routing in Networking (SPRING)

•  Path Computation Element (PCE)

•  Некоторые дополнения относящиеся к MPLS в IS-IS и OSPF working groups


Source Routing – возможность задать на источнике (Ingress PE) путь прохождения пакетов по сети с помощью последовательности сегментов в заголовке самих пакетов

Сегмент = Инструкция (например, «доставить трафик до узла Z кратчайшим путем»)

Для MPLS forwarding plane Сегмент = MPLS метка

Основные типы сегментов (т.е. MPLS меток):

Node-SID (глобальный) - назначается маршрутизатору

Adjacency-SID (локальный) - назначается каждому линку на маршрутизаторе


•  Узлы анонсируют свои идентификаторы сегмента Node (расширение IGP)

•  Все удаленные узлы записывают идентификаторы сегмента Node в таблицы коммутации меток

Пакет с верхней меткой 65 из любой точки входа в сеть достигнет узел Z с

помощью IGP shortest path

A B C

Z

D

65

FEC Z push 65

swap 65 to 65

swap 65 to 65 pop 65

Packet to Z

Packet to Z

65

Packet to Z

65

Packet to Z

65

Packet to Z

17


•  Узлы анонсируют MPLS метку для каждого своего линка (расширение IGP)

•  Узел, который произвел анонс записывает метки своих линков в таблицу коммутации

B C

N O

Z

D

P

A

9101

9105

9107

9103

9105

9101

9105

9107

9103

9105

9105

9107

9103

9105

9107

9103

9105

9103

9105

9105

18


•  Формирования маршрута источником

•  Узлы следования пакета: ABCOPZ

A B C

M N O

Z

D

P

Packet to Z

65

9003

Packet to Z

65

Packet to Z

Packet to Z

65

Packet to Z

65

9003

72

Packet to Z

65

9003

72

72 72

65

65

Pop 9003

19


•  Таблица LFIB заполняется с помощью протоколов IGP (ISIS / OSPF)

•  Таблица коммутации постоянна (Nodes + Adjacencies) вне зависимости от количества маршрутов

•  Другие протоколы (LDP, RSVP, BGP) по прежнему могут наполнять LFIB

20

PE

PE

PE

PE

PE

PE

PE

PE

P

In Label

Out Label

Out Interface

L1 L1 Intf1 L2 L2 Intf1 … … … L8 L8 Intf4 L9 L9 Intf2

L10 Pop Intf2 … … … Ln Pop Intf5

идентификаторы Node Segment

идентификаторы Adjacency Segment

Размер таблиц коммутации постоянен

draft-previdi-isis-segment-routing-extensions draft-psenak-ospf-segment-routing-extensions

© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 21 21

PE1 PE2

IGP PE1 PE2

MPLS cервисы

IPv4 IPv6 IPv4 VPN

IPv6 VPN VPWS VPLS

Пакетный транспорт LDP

MPLS Forwarding

RSVP BGP Static IS-IS OSPF

Никаких изменений для сервисов или уровня коммутации

Распространение MPLS меток (сегментов) с помощью IGP для того же уровня коммутации

BGP / LDP


Расчитанный путь - ABCOPZ. Требуемая полоса принята во

внимание. Обходим перегрузки в сети.

Перегрузка 66

65 68

Для маршрута A-Z стек меток {66, 68, 65}

Сеть проста, программируема и способна реагировать на возникающие события

2Gb/s от A до Z плиз

22


H E L L O my name is

PCE

•  Решает задачу расчета пути в больших много-доменых и много-уровневых сетях

•  Path computation element (PCE)

•  Path computation client (PCC)

•  Протокол взаимодействия PCEP

•  Ицициатива Cisco, начало стандартизации в 2005

•  Первая реализация на сетевых устройствах в IOS XR 3.5.2

•  Применяется в SDN WAN платформе


PCEP

Stateful PCE

Tопология сети

База маршрутов (LSP)

Stateful PCC

PCEP

Stateless PCC

Stateless PCE

Топология сети

•  Отсутствуют знания об уже установленых LSP

•  Ограниченные возможности по оптимизации сетевых ресурсов

•  Применим для междоменных MPLS-TE (не SDN) реализаций

•  Обладает знаниями о топологии сети и текущих LSP •  Более оптимальный централизованный расчет маршрутов новых LSP

•  Обеспечивает ицициализацию LSP из центра и контроль состояния маршрутов

•  Подходит для SDN реализаций

PCE может инициировать

установку и вести контроль за маршрутом

BGP-LS / SNMP / CLI

BGP-LS / SNMP / CLI


PCEP Segment List:: 10,20,30

Stateful PCE

Топология сети

Stateful PCC

In Out Int L1 L1 Intf1 … … … L7 L7 Int3 L8 Pop Intf3 … … … L9 Pop Intf5

Приложение Запрос

маршрута

draft-sivabalan-pce-segment-routing

•  Segment Routing позволяет задать маршрут на базе SR IDs распространяемых IGP

•  PCE расчитывает и задает маршрут в виде последовательности SR IDs (меток)

•  PCC коммутирует трафик добавляя список SR IDs к пакетам

•  Предварительная сигнализация пути не производиться

•  Размерность таблиц коммутации постоянная и минимальная

•  Возможность визуализации путей

•  Состояния маршрутов на P-устройствах отсутствует – вся информация в пакете

идентификаторы Node Segment

идентификаторы Adjacency Segment

Размер таблиц коммутации постояннен

База маршрутов (LSP)

BGP-LS / SNMP / CLI


Применение Openflow (возможно) Применение BGP-FlowSpec (предпочтительнее)


Транспорт

Технология

Операция

Кодирование

Структура данных

XML-encoded content

YANG modules

Netconf operations <edit-config>, <get-config>, <get>

Netconf RPC <rpc>, <rpc-reply>

TLS, SSH

27


Deployed in Over 100 SPs Globally

•  С декабря 2012 компания Cariden - подразделение Cisco Systems

•  Портфель продуктов MATE (Collector, Design and Live)

•  Применение в IP/MPLS операторских сетях

•  Моделирование, планирование и эксплуатации сети


Контроль и управление сети Услуги по запросу Автоматизация предоставления услуг Превентивное управление доступностью услуги Автоматические исправление сетевых отказов Интеграция с внешними приложениями

Network

Визуализация сети Обзор сети (фильтры, сортировка) Визуализация «горячих точек» Прогнозирование трафика Анализ эффективности сети Отчетность Исторические и оперативные данные

MATE Live MATE Design WAE

Визуализация Анализ Контроль

Оптимизация сети Оценка топологий Анализ сценариев Балансировка трафика Анализ отказов Проектирование RSVP, QoS и Multicast Планирование обслуживания оборудования


•  …когда изменения в сети происходят в интервале часов и загрузка каналов приближается к значению max-link-load

Traf

fic c

hang

e fre

quen

cy

annual quarter monthly weekly daily

hourly

Load / Link 25% 50% 75% 100%

Planning (offline - MATE)

SDN WAN (online - WAE)

Источник: Clarence Filsfils, Cisco

31


Network Function

Virtualization

Виртуальная Физическая

Evolved Programmable Network Storage Network Compute Cisco или другие

производители

Cross Domain Orchestrator (RFS)

Service Catalog Service Provider

OSS Service Provider Existing Portal/Catalog

Enterprise WAN Optimization Cloud WAN

Provisioning

Open Daylight OpenStack

RT-OSS (CFS)

Managed CPE

Prime Service Catalog

Prime Fulfillment

NSO

APIC-EM WAE Intercloud Fabric

Meraki/ ISR ESC/Stratos

Mobility

Quantum Suite

Междоменная оркестрация

Уровень услуг

Модульный подход

Открытая архитектура

Инфраструктура


.........

Сетевое оборудование

Приложения Cisco

Платформа управления данными

ALU Juniper Cisco Huawei

Приложения сторонних производителей

REST APIs

MATE Design

MATE Live

Модель сети Визуализация и аналитика

Подсистема расчета пути

Модуль программирования Модуль сбора данных

Драйверы сбора данных Драйверы программирования

I2RS OpenFlow OnePK PCEP NMS/EMS NetFlow CLI SNMP BGP-‐LS Configlets NETCONF/YANG

.........

Tunnel Manager

Tunnel Balancing

Bandwidth Scheduling


Optical DWDM

WAE

MPLS-TE Segment Routing

OpenFlow, PCEP, BGP-FS

Topology, Stats

BGP-LS, SNMP, CLI

NB API

Кросс-доменная оркестрация

Abstracted Network Services

Многоуровневая визуализация и управление

•  Traffic Engineering Manager

•  Load Balancer (MPLS & SR)

•  Disjoint Path Creator

•  Coordinated Maintenance

•  Auto-Bandwidth + Fat LSP

•  Multi-Layer Restoration

3rd Party App

Cisco App

Custom App


WAE RESTful APIs

Программирование Сбор данных

Задача: Учет расположения контента и влияния на сеть при запросе полосы

Решение: Приложение получает полосу по рекомендуемому маршруту для минимизации влияния на другие услуги

1

2

3

WAN

R1

R2

R3 Сайт заказчика, ЦОД

ЦОД

Облачное приложение

4


WAE RESTful APIs


Задача: Заказчик оператора связи хочет получить полосу по запросу для резервного копирования ЦОД-ов или переноса кэша

Результат: После определения наилучшего пути WAE настраивает LSP через PCEP.

WAN

R1

R2

R3 Центр Обработки Данных #1 Центр Обработки Данных #2 5

1

2 3

4

PCEP

Перегрузка!!


WAE RESTful APIs


Задача: Корпоративный заказчик использует портал самообслуживания для запроса полосы между ЦОДами в определенное время

Результат: В заданное время WAE настраивает сеть для предоставления полосы (через IGP или MPLS TE)

WAN

R1

R2

R3 Центр Обработки Данных #1 Центр Обработки Данных #2 5

1

2 3

4

PCEP


WAE RESTful APIs


Задача: Оператору необходимо более эффективное использование дорогих каналов.

Решение: Наиболее дорогие ресурсы оптимизированы с помощью WAE управляю балансировкой через PCEP.

1

2

AS Foo

WAN

R1

3

PCEP 4

TE Manager


WAE RESTful APIs


Задача: Оператору необходимо модернизировать узел, что требует предварительного планирования для выполнения SLA

Результат: WAE перемещает LSP перед выводом узла из эксплуатации

2

Узел доступа Узел агрегации

WAN 5

1 PCEP

TE Manager

4

3


WAE RESTful APIs


Задача: Оператор хочет использовать возможности функции lowest cost path, что может потребовать прямого пути по оптической сети минуя пакетный сегмент

Решение: WAE определяет когда обходной путь будет наилучшим вариантом и использует GMPLS UNI для изменения топологии.

1

2

R1 R2

3

Ra Rb

Rc

O1 O2

Перегрузка!!

PCEP

GMPLS UNI GMPLS UNI

4

WAN

Приложение ML


§  SDN это про приложения, API, платформы управления и программирование сети в реальном времени

§  Опыт, экспертиза и знания, полученные за 20 лет инжиниринга и планирования заложены в SDN WAN платформу

§  Развитие и применение технологий таких как Segment Routing, PCE ведут к уменьшению сложности сети

§  Решение WAN Automation Engine – развитие Cisco MATE и полноценный компонент оркестрации операторских WAN

Thank you.

Примеры применения Cisco WAE на сети оператора связи

Technology

Transcript of Примеры применения Cisco WAE на сети оператора связи