بهینه سازی مسیریابی برای شبکه های IP توسط جایگزین های بدون لوپ
چکیده
جایگزین های بدون لوپ (LFA) برای مسیردهی مجدد سریع (FRR) در شبکه هایIP میان دامنه ای توسعه یافته اند. آنها ابزارهایی ساده و استاندارد بوده که از قبل توسط فروشندگان مختلف ارائه شده اند. با این حال، LFAها دو ایراد عمده دارند. اولا حفاظت در برابر خرابی تمام لینک ها یا خطاهای یک گره منفرد را با وجود ارتباط فیزیکی فراهم نمی کنند، و ثانیا برخی از LFAها باعث ایجاد حلقه های مسیریابی در هنگام خرابی های متعدد یک گره میشوند.
LFA ها ممکن است به دلایل مختلف بکار گرفته شوند که ما آنها را در این مقاله اپلیکیشن می نامیم. همچنین تعاریفی برای پوشش LFA ارائه میکنیم که درجه سودمندی نرم افزاری LFAهای موجود در شبکه را تعیین میکنند. در دسترس پذیری LFAها و اینکه آیا آنها می توانند باعث حلقه های مسیریابی باشند، به شدت به مسیریابی IP بستگی دارد که با انتخاب هزینه های لینکIP تعیین شده است. برای به حداکثر رساندن مزیت کاربرد LFA، ما هزینه های لینک IP را با استفاده از پوشش LFA به عنوان تابع هدف بهینه میکنیم. همچنین امکان سنجی و اثربخشی این رویکرد را در چند شبکه نمونه شرح داده، و نشان می دهیم که انتخاب تابع بهینه سازی مناسب برای حداکثر رساندن پوشش LFA بسیار حیاتی است. با این حال، به حداکثر رساندن پوشش دهی LFA می تواند به عدم توازن ترافیکی قابل توجهی منجر شود و ممکن است باعث سربارهای لینک بالا شود. بنابراین، ما بهینه سازی پارتو را پیشنهاد کرده و نشان می دهیم که هزینه های لینک نتیجه می تواند به پوشش دهی بالای LFA و سربارهای لینک کم منجر شود.
1. معرفی
در شبکه های IP، خطاها به صورت منظم رخ داده و اغلب فقط یک مدت زمان کوتاه طول خواهند کشید [1]. فرآیند مسیریابی توزیع شده IP ساده و قوی است [2] ، اما ممکن است برای برنامه های کاربردی و سرویس هایی که نیاز به دسترس پذیری پیوسته شبکه دارند، بیش از حد کند باشد [3]. به تازگی، مکانیزم های مسیریابی مجدد سریع (FRR) برای شبکه های IP ارائه شده اند [4]. با IPFRR، یک روتر می تواند ترافیک اطراف محل خطا را بلافاصله پس از تشخیص منحرف کند که در این صورت هاپ عادی بعدی دیگر قابل دسترسی نیست. این مساله زمانی که در طی آن بسته ها از چند ثانیه تا کمتر از 50 میلی ثانیه از بین بروند را کاهش می دهد. سپس، مسیریابی عادی IP آغاز میشود. بنابراین، ترافیک متاثر از خطا توسط مکانیزم های IP-FRR فوروارد میشوند، البته تا زمانی که فرآیند تغییر مسیر کامل شده و یا خطا رفع شود.
6. نتیجه گیری
جایگزین های بدون حلقه (LFA) یک مکانیزم تغییرمسیر سریع ساده برای شبکه های IP (IP-FRR) بوده و تنها مکانیزم IP-FRR است که در حال حاضر استاندارد شده است. با این حال، LFAها معمولا نمی توانند از تمام ترافیک در شبکه حتی در برابر شکست های تک لینک محافظت کنند و برخی از LFAها ممکن است حلقه های اضافی در هنگام شکست گره های متعدد ایجاد کنند. LFAها را میتوان به منظور کاهش ترافیک از دست رفته بین تشخیص یک شکست و تکمیل مسیردهی مجدد IP، بهبود در دسترس پذیری مجموع ترافیک، یا برای محافظت از تمام ترافیک در یک لینک برای به تاخیر انداختن مسیریابی در صورت خرابی لینک اعمال نمود. در این مقاله ما پوشش LFA در 10 شبکه آزمون از دیدگاه کاربردی بررسی کردیم. بنابراین، معیارهای موردنظر از دست دادن ترافیک به دلیل گمشدن LFA، درصد ترافیک محافظت شده پایان به پایان و درصد لینکهای به طور کامل محافظت شده است. علاوه بر این، ما بین LFAهای عمومی و آنانی که تحت هر شرایطی از حلقه های اضافی اجتناب میکنند تفاوت قائل شده ایم. در مقابل، کارهای قبلی در مورد پوشش LFA تنها درصد مقصدهای محافظت شده را در نظر گرفته و پتانسیل ایجاد حلقه را مورد بررسی قرار نداده اند.
Abstract
Loop-free alternates (LFAs) have been developed for fast reroute (FRR) in intradomain IP networks. They are simple, standardized, and already offered by several vendors. However, LFAs have two major drawbacks. They often cannot provide failure protection against all single link or node failures in spite of physical connectedness, and some LFAs cause routing loops in scenarios with node or multiple failures.
LFAs may be applied for various reasons that we call applications in this work. We propose several definitions for LFA coverage that quantify the application-specific utility of LFAs available in the network. The availability of LFAs and whether they can cause routing loops heavily depend on the IP routing which is determined by the choice of administrative IP link costs. To maximize the benefit of LFA usage, we optimize the IP link costs using LFA coverage as objective function. We demonstrate the feasibility and effectiveness of that approach in several test networks, and show that the choice of the right optimization function is crucial to maximize LFA coverage. However, maximizing LFA coverage can lead to significant traffic imbalance and may result in high link loads. Therefore, we suggest Pareto-optimization and demonstrate that resulting link costs can lead to both high LFA coverage and low link loads.
1. Introduction
In IP networks, failures occur on a regular basis and often last only for a short time [1]. The distributed IP rerouting process is simple and robust [2], but it may be too slow for applications and services that require continuous network availability [3]. Recently, fast reroute (FRR) mechanisms have been proposed for IP networks [4]. With IPFRR, a router can detour traffic around a failure location immediately after it has detected that the regular next-hop is no longer reachable. This reduces the time during which packets are lost from several seconds down to less than 50 ms. Then, regular IP rerouting is triggered. Therefore, the traffic affected by the failure is forwarded by IP-FRR mechanisms only until the rerouting process completes or the failure disappears.
6. Conclusion
Loop-free alternates (LFAs) constitute a simple fast reroute mechanism for IP networks (IP-FRR) and it is the only IP-FRR mechanism that is already standardized. However, LFAs usually cannot protect all traffic in a network even against single link failures and some LFAs may create extra-loops in case of node and multiple failures. LFAs may be applied to reduce lost traffic between the detection of a failure and the completion of IP rerouting, to improve the availability for some traffic aggregates, or to protect all traffic on a link to delay IP routing if that link fails. In this work, we looked at LFA coverage in 10 test networks from an application point of view. Therefore, metrics of interests are traffic loss due to missing LFAs, percentage of end-to-end protected traffic, and percentage of fully protected links. Moreover, we differentiated between general LFAs and those that avoid extra-loops under any condition. In contrast, previous work studied LFA coverage only as percentage of protected destinations and potential extra-loops were not considered.
چکیده
1. معرفی
2. جایگزین حلقه آزاد
2.1 LFA های عمومی و یا حفاظت لینک
2.2 LFA های حفاظت گره
2.3 LFA های جریان پایین
2.4 استفاده از LFA ها
2.5 کلاس های اجتناب از حلقه
3 کارهای پیشین
4. تحلیل و بهینه سازی پوشش LFA
4.1. شبکه های تحت مطالعه
4.2. بهینه سازی هزینه لینک
4.3. استفاده از LFAها برای حفظ مقصد
4.4. استفاده از LFA در کاهش افت ترافیک
4.5. استفاده از LFA برای افزایش دسترس پذیری مسیرها
4.6. استفاده از LFA برای محافظت از ترافیک با الزامات دسترس پذیری بالا
4.7. استفاده از LFA برای محافظت کامل خرابی لینک
5. نگه داشتن تحت کنترل بار لینک
5.1. تعریف بار نسبی لینک
5.2. بهینه سازی پارتو
5.3 ارزیابی
5.4. کیفیت هزینه های لینک پارتو بهینه منتخب
6. نتیجه گیری
Abstract
1. Introduction
2. Loop-free alternates
2.1. General or link-protecting LFAs
2.2. Node-protecting LFAs
2.3. Downstream LFAs
2.4. Use of LFAs
2.5. Loop avoidance classes
3. Related work
4. Analysis and optimization of LFA coverage
4.1. Networks under study
4.2. Link cost optimization
4.3. Use of LFAs to protect destinations
4.4. Use of LFAs to reduce traffic loss
4.5. Use of LFAs to increase the availability of entire paths
4.6. Use of LFAs to preferably protect traffic with high-availability requirements
4.7. Use of LFAs to fully protect link failures
5. Keeping link loads under control
5.1. Definition of relative link load
5.2. Pareto-optimization of link costs
5.3. Evaluation
5.4. Quality of selected Pareto-optimal link costs
6. Conclusion
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه