evpn vpws技术原理

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         通过EVPN实现VPWS

1 先容

本文描述通过EVPN实现VPWS(EVPN-VPWS)的过程。和传统VPWS相比，EVPN-VPWS的优点是支撑多活冗余，且无需使用PW信令。

EVPN(RFC7432)支撑BUM转发，无需搜索MAC，这一特性非常适合于P2P业务。MEF定义了两种P2P业务，其中EVPL连接AC，EPL连接物理端口。可将EVPL视为简化的VPWS。从EVPN角度看，一个P2P业务包含一对ES。EVPN使用一对以太网AD路由实现EVPL业务，使用一组以太网AD路由实现普通VPWS业务。VPWS业务只有两个端点，从源ES发出的包只能到达目的ES，因此可根据MPLS标记转发，无需搜索MAC。

   EVPN-VPWS使用一对EVI以太网AD路由标识一个VPWS业务(含EPL和EVPL)及其端点。EVPN-VPWS控制平面使用路由中的VPWS实例ID标识一个VPWS业务。EVPN-VPWS数据平面使用MPLS标记向出口转发业务包。VPWS实例ID在EVPN实例内唯一。

    在RFC7432中，端口/VLAN/VLAN捆绑业务中EVPN路由的以太网TAGID为0，识别VLAN捆绑业务中EVPN路由的以太网TAGID非0。与此相反，EVPN-VPWS中所有以太网AD路由的以太网TAGID必须非0。

EVPN-VPWS PE通告EVI以太网AD路由时，以太网TAGID字段包含VPWS实例ID，MPLS标记标识EVI和VPWS实例。出口PE根据MPLS标记确定出AC后转发包：

× EVPL业务：入口PE不改变客户包TAG，出口PE负责转换。

× EPL业务：入口PE和出口PE均不改变客户包的TAG。

EVPN-VPWS可用于VXLAN网络，此时以太网AD路由中的MPLS标记为VNI。PE可以本地分配VNI，VNI可以和以太网AD路由中的VPWS实例ID相同。使用VXLAN封装时，路由需要包含封装扩展团体。本文扩展和隧道技术无关。

在EVPN-VPWS中，EVI以太网AD路由的ESI不标识业务，而用于负载分担和快速撤销。

和标准EVPN一样，EVPN-VPWS中的ES 以太网AD路由用于快速收敛，ES路由用于发现多归PE和同步状态。

1.1 术语

  EVPN: Ethernet VPN.

  MAC: Media Access Control.

  MPLS: Multiprotocol Label Switching.

  OAM: Operations, Administration, and Maintenance.

  PE: Provider Edge Node.

  AS: Autonomous System.

  ASBR: Autonomous System Border Router.

  CE: Customer Edge device (e.g., host, router, or switch).

  EVPL: Ethernet Virtual Private Line.

  EPL: Ethernet Private Line.

  EP-LAN: Ethernet Private LAN.

  EVP-LAN: Ethernet Virtual Private LAN.

   S-VLAN: Service VLAN identifier.

  C-VLAN: Customer VLAN identifier.

  VID: VLAN ID.

  VPWS: Virtual Private Wire Service.

  EVI: EVPN Instance.

  P2P: Point to Point.

  VXLAN: Virtual Extensible LAN.

  DF: Designated Forwarder.

  L2: Layer 2.

  MTU: Maximum Transmission Unit.

  eBGP: External Border Gateway Protocol.

  iBGP: Internal Border Gateway Protocol.

  ES: "Ethernet Segment" on a PE refers to the link attached toit.

     This link can be part of a set of links attached to different PEs

     in multihomed cases or could be a single link in single-homed

     cases.

  ESI: Ethernet Segment Identifier.

  Single-Active Mode: When a device or a network is multihomed to two

     or more PEs and when only a single PE in such a redundancy group

     can forward traffic to/from the multihomed device or network for a

     given VLAN, then such multihoming or redundancy is referred to as

     "Single-Active".

  All-Active Mode: When a device is multihomed to two or more PEs and

     when all PEs in such a redundancy group can forward traffic

     to/from the multihomed device for a given VLAN, then such

     multihoming or redundancy is referred to as "All-Active".

  VPWS Service Instance: A VPWS service instance is represented by a

     pair of EVPN service labels associated with a pair of endpoints.

     Each label is downstream-assigned and advertised by the

     disposition PE through an Ethernet A-D per-EVI route.  The

     downstream label identifies the endpoint on the disposition PE.  A

     VPWS service instance can be associated with only one VPWS service

     identifier.

2 业务类型

2.1 基于VLAN的业务

   此业务中，一个VPWS实例ID对应一个接口上的特定VLAN。PE通过一条MPLS LSP(对应此VPWS实例)连接两端<接口，VLAN>。两端VLAN ID不同时由出口PE转换VID。

2.2 VLAN捆绑业务

    此业务中，一个VPWS实例ID对应一个接口上的一组VLAN。PE通过一条MPLS LSP(对应此VPWS实例)连接两端<接口，VLAN范围>。每个VLAN具有一个VID，不允许转换。

2.2.1 基于端口的业务

    基于端口的业务是一种特殊的VLAN捆绑业务，包含整个VLAN范围。

2.3 识别VLAN的捆绑业务

EVPN-VPWS不使用此业务。

3 BGP扩展

本文使用EVI以太网AD路由通告VPWS业务。路由中的ESI设置为客户ES，以太网TAGID设置为VPWS实例ID。使用24比特VPWS实例ID时需要右对齐。VPWS业务两端PE各自通告一条EVI以太网AD路由，包含自己的实例ID，并配置对方的实例ID(两侧可配置相同ID)。两个PE收到对方的路由后建立VPWS业务。

    EVI以太网AD路由中的RT用于标识EVPN实例。管理员可根据需要进行配置，但一个EVPN实例不能同时支撑VPWS和标准EVPN。

  

3.1 EVPN L2属性扩展团体

本文定义新的扩展团体，使用多归时必须包含此团体。

  

        控制标志定义如下：

× P：单活多归连接的主PE设置此标志，多活多归的所有PE设置此标志。

       × B：单活多归连接的备PE设置此标志。

       × C：使用控制字时设置此标志。

   L2MTU：2字节MTU值(字节数)。取值为0表明不检查MTU。取值非0必须检查本地MTU，不匹配则不能建立VPWS业务。

ES以太网AD路由使用方法和RFC7432一致。

×多活多归

不选举DF，所有PE均为主，设置P标志。远端PE实行逐流负载分担。PE应清除B标志，接收时忽略B标志。

×单活多归

实行DF选举后，主PE通告P标志，清除B标志；备PE清除P标志，设置B标志；其余PE清除P和B标志。主PE/ES发生故障时，主PE撤销相关的以太网AD路由，远端PE收到消息后切换到备PE。PE重新选举DF，最终选举新的主备PE，并发送新路由。在切换过程中，远端PE可能收到多条设置P/B标志的路由，此时应使用最后收到的路由。

    如果使用entropy标记，则不能设置C标志，也不能使用控制字。

4 操作

   

上图中，PE1, PE2, ASBR1, ASBR3建立IBGP邻居(可以使用反射器)。PE3, PE4, ASBR2,ASBR4建立IBGP邻居。ASBR1,ASBR2,ASBR3,ASBR4建立EBGP邻居。

PE和ASBR使能EVPN，为每个VPWS实例通告一条EVI以太网AD路由。如果使用跨域选项B，则ASBR重新通告路由，将下一跳改为自己。CE-PE链路使用VLAN封装(1层或2层QinQ)，支撑多个VLAN，每个VLAN对应一个VPWS实例。同一业务两端CE可使用不同VID，出口PE在业务接口上转换VID。

    CE为单归连接时，EVI以太网AD路由中的ESI为0，以太网TAGID为VPWS实例ID。

CE为多归连接时，EVI以太网AD路由中的ESI非0，以太网TAGID为VPWS实例ID。CE连接的多个PE必须配置相同的VPWS实例ID。

跨域业务的TAG有两种设置方法：

1 所有AS使用相同的以太网TAGID。

2 ASBR转换以太网TAGID。

   ES以太网AD路由可用于快速撤销EVI以太网AD路由。

5 EVPN和PW信令对比

×业务建立

EVPN：通过BGP发现业务端点和分配标记。

PW：通过LDP分配标记，通过BGP发现或静态配置业务端点。

    × 多归

EVPN：支撑多活多归。

   PW：只支撑单活多归。

   

×负载分担

EVPN：远端PE可向多个PE同时发包，实现负载分担。

PW：备份PW不承载业务。

    × 快速倒换

EVPN：发生故障时，EVPN可通过一条路由实现快速撤销。

  PW：发生故障时，需要先撤销主PW，然后激活新PW。

×本地AC故障

EVPN：主PE可在CE路故障时发往备PE

PW：不支撑。

6 故障场景

    和RFC7432不同，CE-PE链路发生故障时，PE必须撤销所有相关以太网AD路由。

6.1 单归CE

   和RFC7432不同，EVPN-VPWS使用以太网AD路由通告单归ES。发生链路故障时，PE必须撤销此路由。

6.2 多归CE

    多归场景需要使用快速撤销技术。发生链路故障时，PE撤销ES以太网AD路由，通知远端PE切换到备用PE。

    和RFC7432一样，远端PE同时收到EVI以太网AD路由和ES以太网AD路由时才转发。