『WAN SDN Controller NorthStarご紹介 & デモ』

SDN JAPAN 2014Juniper Northstar Controller

ジュニパーネットワークス株式会社

技術統括本部

有村淳矢

Bringing Intelligence, Programmability and Flexibility to

Service Provider Networks

2 Copyright © 2014 Juniper Networks, Inc. www.juniper.net

1 Juniper SDN/NFV ストラテジー

2 NORTHSTAR CONTROLLERJUNOS PCEP & BGP-LS

アジェンダ

3 ユースケース

4 デモンストレーション

1. Juniper SDN/NFV ストラテジー


DC Cloud

HQ/DC

Private Cloud

インテリジェントxSP Cloud

“ON NET“ クラウドサービス

Internet

Cloud GW

SaaS/XaaS

Cloud

Internet

Cloud GW Internet

Cloud GW

ブランチオフィス

モバイルユーザー

SOHO/

エンターテイメント

NaaS

Internet/VPN


エッジアクセス

NFV

サービスエッジクラウド(vCPE, vPEサービスの提供)

VAs / NFV

EVOLVE ARCHITECTURE WITH SDN/NFVMULTI-DOMAIN PROGRAMMABILITY

OpenContrail Controller(Overlay, NFV)

SCG(Service Control Gateway)Service Chaining (NFV)

Northstar ControllerPCE –Path Competency Element

NFV

モバイル

ブロードバンド

ビジネス

VMs / NFV

クラウドデータセンター(XaaSサービス提供)

PCEによるLSPのプロビジョニングパス最適化、カレンダリング

ポリシーベースでのトラフィックステアリング

仮想マシン、仮想アプライアンスの

作成、制御

Firefly(Virtual SRX)等(NFV, Virtual Appliance)

NFV

コア

vCPEvPE



NFV


VAs / NFV





NFV

モバイル


ビジネス

VMs / NFV





作成、制御


NFV

コア

vCPEvPE


SCG(SERVICE CONTROL GATEWAY)

PGW

モバイル

Gx/Sd

PCRF

BNG

OCSSy

Gy/Gyn

加入者・アプリをベースにトラフィック識別し振り分け

Traffic Detection Steering Function

SDN

Orchestration

Contrail

Service

Virtualization

AAA

RADIUS w/

CoA

固定

GW

エンタープライズインターネット

Service

Control

Gateway

OTT アプリケーションクラウドサービス


エッジコアアクセス

NFV


VAs / NFV





NFV

モバイル


ビジネス

VMs / NFV





作成、制御


NFV

vCPEvPE


• オーバーレイのソリューション

• 既存のインフラを有効活用

• キャリアクラスのコントローラー

• 標準プロトコルを採用

• 動的なプロビジョニング

• コントローラーの冗長による信頼性

• 相互接続による拡張性

CONTRAIL CONTROLLER

SDNコントローラーSDNコントローラー

Configuration Analytics

Control

SDNコントローラー

Configuration Analytics

Control

仮想マシン仮想アプライアンス

VM VM

仮想マシン仮想アプライアンス

VM VM VA既存のIPネットワーク

MPLS over GRE

E-VPN, VXLAN

によるオーバーレイトンネル

XMPP XMPPBGP+Netconf

オーケストレータ

WAN, Internet

REST

BGPクラスタリング

BGP

フェデレーション

vRoutervRouter

VA

ゲートウェイマルチベンダーのエッジルーター「MX」、「EX9200」、その他



NFV


VAs / NFV





NFV

モバイル


ビジネス

VMs / NFV





作成、制御


NFV

コア

vCPEvPE

2. NORTHSTAR CONTROLLERJUNOS PCE & BGP-LS


NORTHSTAR: TRAFFIC ENGINEERING WITH A GLOBAL VIEW

ネットワークの問題に着目

集中化モデルによる各問題の解消

ルーターControl Planeのオフロード

IP以外のアプリケーションへの対応

帯域設計と実トラフィックの管理

スケジューリング / カレンダリング

ネットワークにおける事象の予知、予報

アダプティブ TE コントロールループ

インタードメインルーティング

ネットワーク全体最適化

ネットワークライフサイクルマネジメント

- ルーター設定や運用管理の簡素化- 大規模なネットワーク展開

- “Global Orchestration”による最適化- マルチレイヤー( IP + Opticalの実現)

- API フレームワーク


PATH COMPUTATION –分散型ネットワークの限界

分散型パス演算

ネットワークノードそれぞれにてパス演算アルゴリズムを保持

自身が保持する帯域情報を利用それぞれのノードにてCSPFを動作耐障害性に優れたアーキテクチャ既にauto-B/WやTE++といった多くのアプリケーションが存在

Current Mode of Operation

ノード自身にて保持する帯域や経路といったリソースを比較し、最終的なパス経路を決める

分散型のPath-Computationの限界TE Blocking

Path Diversity

Fate-sharing

Inter-area TE

Multi-layer Path Computation

データベースタイマー設定変更予約運用作業予約


PATH COMPUTATION –集中型ネットワークを実現する意義

集中型パス演算

ノード単体ではなく、ネットワーク全体のステータスを保持

ネットワークリソースの状況を総合的に判断

各ルーターからの、パスシグナリングのオーダーおよびパス情報の同期

多くのシナリオをから、最終決定を行う、‘パス’ 演算

NorthStar Controller

ネットワークデータベースPCCクライアントからのリクエスト処理カレンダリング、作業予約等

Network Traffic Engineering

Database(TED) via IGP-TE,

BGP-LSPCEP


NORTHSTAR CONTROLLER & PCE WORKFLOW

Topology Discovery Path Computation Path Installation

Rich IP/MPLS,Ephemeral State EnabledNetwork Underlay

PCEP LSP discovery

IGP-TE, BGP-LS TED discovery

Streaming Analytics

PCEP Install traffic engineered LSP

One session per LER/PCC

Netconf/XML/YANG*BGP-flowspec Other state injection methods

ANALYZE OPTIMIZE VIRTUALIZE

Routing Netconf/YANGPCEPAlgorithms3rd party

Algorithms

RSVP

signaling

OPEN

APIsSOFTWARE-DRIVEN POLICY


NORTHSTAR CONTROLLER WORKFLOW



PCEP LSP discovery


Streaming Analytics






Algorithms

RSVP

signaling

SOFTWARE-DRIVEN POLICY OPEN

APIs


BGP-LSによるトポロジー取得

IGP TED lsdist.0

TED

shadowing

policy

BGP-LS

Export policy

Topology

Discovery

ANALYZE

Routing

Northstar

PCE&TE Controller

BGP-LS

Session

BGP-LSルータ RIB

- BGP-LSでは、TEDの情報を“lsdis.0”という新しいRIBに格納

- Controllerは1つのルータとPeerするだけで、網内のTED情報を取得可能

- NWに変更があれば、即座にUpdateされる

OSPFのTE情報はエリアに閉じられ、Ingress Routerはエリアを横断するLSPの最適計算が不可であるが、BGP-LSを用いる事で可能に


PCE(PATH COMPUTATION ELEMENT)

PCE: Path Computation Element (RFC 4655)An entity that can calculate paths in the network. Can be a network node, a server, an application, etc.

PCE: Path Computation ElementComputes the path

PCC: Path Computation Client Receives the path and applies it in the network. Paths are still signaled with RSVP-TE.

PCEP: PCE Protocol (RFC 5440)For PCE/PCC communication

Path signaling and definition in the networkStatic, RSVP, IGP-Labels

ComponentsWhat Is It?

PCC

PCC

PCC

PCE

PCEP

標準化機能ベースの実装方式


NORTHSTAR CONTROLLER & PCE WORKFLOW



PCEP LSP discovery


Streaming Analytics






Algorithms

RSVP

signaling

SOFTWARE-DRIVEN POLICY OPEN

APIs


Active Stateful PCE

LSPステータスの可視化

PCCからPCEへのLSPステータスのアップデート

LSPアトリビュートアップデート

特定LSPのBW、パスコントロール

Create & Tear-down LSP

容易なLSPの生成、削除

プライマリ、バックアップパスの

定義

高速切り替えの実現

NEW PCE REQUIREMENTS FOR SDN DEPLOYMENTS


ACTIVE STATEFUL PCE の主な機能

Delegation –実際のLSPはクライアント(PCC)が制御する

Instantiate/tear down (PCInitiate) – LSPの作成、削除

Report (PCRpt) – LSPの状態のレポート

全てのLSPの状態をレポート(PCEで制御していないLSPも含め)

PCRpt message ：actual LSP's path, bandwidth, operational and

administrative status

Update (PCUpd) – LSPの属性(ERO等)


PCCでみたLSP生成時のステータス

lab@amaebi-re0> show mpls lsp extensive

Ingress LSP: 1 sessions

2.2.2.2

From: 1.1.1.1, State: Up, ActiveRoute: 0, LSPname: lsp_mx240_to_mx40

ActivePath: (primary)

PathDomain: Inter-domain

LSPtype: Externally provisioned, Penultimate hop popping

LSP Control Status: Externally controlled

LoadBalance: Random

Encoding type: Packet, Switching type: Packet, GPID: IPv4

*Primary State: Up

Priorities: 7 7

Bandwidth: 1000Mbps

SmartOptimizeTimer: 180

Received RRO (ProtectionFlag 1=Available 2=InUse 4=B/W 8=Node 10=SoftPreempt 20=Node-ID):

10.2.0.3 10.5.0.2

11 Oct 21 16:12:08.460 EXTCTRL LSP: Sent Path computation request and LSP status

10 Oct 21 16:12:08.460 EXTCTRL_LSP: Computation request/lsp status contains: bandwidth 1000000000 priority - setup 7 hold 7

hops: 10.2.0.3 10.5.0.2


8 Oct 21 15:52:16.639 EXTCTRL_LSP: Computation request/lsp status contains: bandwidth 1000000000 priority - setup 7 hold 7

hops: 10.2.0.3 10.5.0.2

7 Oct 21 15:52:16.632 Selected as active path

6 Oct 21 15:52:16.630 Record Route: 10.2.0.3 10.5.0.2

5 Oct 21 15:52:16.623 Up


Created: Tue Oct 21 15:52:17 2014

Total 1 displayed, Up 1, Down 0

Egress LSP: 1 sessions

− 機器へのConfiguration、CommitをせずにPathの生成、削除が可能


STATEFUL PCE IETF ドラフト

draft-ietf-pce-stateful-pce Base specification of PCEP

extensions for stateful PCE.

draft-ietf-pce-stateful-pce-app Applicability document, use cases

draft-crabbe-pce-pce-initiated-lsp PCE-initiated creation and removal

draft-crabbe-pce-stateful-pce-

protection

Support for path and local protection

draft-minei-pce-stateful-pce-sync-

optimizations

Synchronization optimizations

draft-sivabalan-pce-lsp-setup-type Support for other setup types

Juniper leadership in the standardization of PCEP extensions for

Stateful PCE.

3. ユースケース


USE CASES-1OFFLINE NETWORK PLANNING

収集した情報を元にオフラインでシミュレート

Link障害、ノード障害によって、どのリンクが輻輳するか？

1年後の帯域情報を加えた場合に、どのリンクが輻輳するか？

増強が必要な区間を明示

Year 1

Year 3

Year 5

Deployed Extension

WANDL

NorthStar

PCEP

IGP/BGP-LS


USE CASES-2LSP PATH DIVERSITY (1/2)

What is the benefit from LSP path diversity:

PrimaryとSecondary Pathが同一の区間を通らない

伝送上でのShared Risk Link Groups (SRLGs) の発生を回避

London

Paris

Warning!Shared Risk

Shared RiskEliminated

Primary Link

Secondary Link

Primary Link

Secondary Link

London

Paris


USE CASES-2LSP PATH DIVERSITY (2/2)

NorthStarからDiverse LSPを作成、削除

同一のLSPのPrimary/Secondaryに対するDiversity

複数のLSPに対するDiversity

Provisioning前に、LSPがどこを経由するか確認可能

CE

CE

LSP-1 LSP-2


USE CASES-3ENHANCED TRAFFIC ENGINEERING (1/2)

TE Blocking問題

CSPFでは最短パスと空き帯域を元にSignalingを行う

ケースによっては、帯域不足によって、CSPF Failureとなってしまう

網全体から空き帯域を見つけ出し、LSPをProvisioningを実施

(Cost = 1, BW = 10)

(1,10)

(1,10)

(1,10)

(10,5)Demand = 5G

Demand = 10G

CSPF failure capacity upgrade?

(Cost = 1, BW = 10)

(1,10)

(1,10)(1,10)

(10,5)

5

5

Demand = 5G

Demand = 10G 55

A

B

C

D

E

A

B

C

D

E


USE CASES-3ENHANCED TRAFFIC ENGINEERING (2/2)

London

Amsterdam

1

2Demand 5G

Demand 10G

3

Low-Latency Pathが必要なお客様向けに、最短Pathを確立。

Best EffortのLSPを空き帯域に迂回させる。

A new request is initiated for a premium low-latency path between to two points in the network.1

Demand 5G

Demand 10G

Paris

London

NorthStar

Paris

Amsterdam

2Due to other paths already established with in the network, not sufficient bandwidth is available on the lowest

latency path to accommodate the new request.

3NorthStar has a global perspective and will redistribute existing non-premium paths in order to free up bandwidth

on the low-latency path.

Network hot spot(BW = 10G)


USE CASES-4MAINTENANCE MODE

計画作業に合わせたLSPの切替自動化作業対象のノードが関連するLSPを抽出

SLAを担保したLSPの計算

作業時間前にLSPを作成し、トラフィックを切替(Make-before-break)

作業終了後、再度作業前のLSPに切戻し。

Node tagged as going into maintenance mode, affected LSPs are identified by NorthStar.1

1

3

X

XX

2

2LSPs are re-computed and re-signaled around the affected node through a PCEP update (all make-before-break).

Node is subsequently moved into maintenance mode.

3Node is tagged as available after maintenance window finishes. Optimum LSP paths are restored through

PCEP update and re-signaling.


USE CASES-5BANDWIDTH CALENDARING

London

2.5G ELINE

Paris

London

1G ELINE

NorthStar 3 Saturday from 1am to 3:30amRepeat Every Week

4

1

Operator Load Calendar Event

2

Paris

Customer places an order to increase their E-line Service from 1G to 2.5G this upcoming Saturday1

3 The Network Operation Group will execute the Service Request through the NorthStar GUI or North Bound REST API

4 NorthStar will increase the customer’s E-Line service to 2.5G on Saturday at 3:30am

2 The Service Order is converted into a Service Request, which can be implemented through a customer portal.

Bandwidthカレンダリングを用い、指定された時間でのLSPの作成、削除 Bandwidthカレンダリングにてユーザーの利用傾向に合わせた帯域の確保

運用者はBnadwidthカレンダリングを用いる事で、その都度の設定変更は不要となる

デモンストレーション


DEMO NW DIAGRAM

PE1:MX240PE2:MX40

P2:MX80

P1:PTX3000

(PCEP)(PCEP)

AS 64535

OSPF Area0

BGP-TE PCE

1

55

11

1

1

1 1

1

CE:MX

Northstar Controller


ジュニパーブース展示内容のご紹介

ご清聴ありがとうございました。

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『WAN SDN Controller NorthStarご紹介 & デモ』