BIER产生背景、技术优点、网络模型及转发过程梳理

最佳答案 匿名用户编辑于2024/11/26 11:08

简化承载网络的控制平面 在承载网络的中间节点上,不需要运行 PIM 协议,控制平面协议统一为单播路由协议 IGP 和 BGP,简化了承载网络的控制平面协议。

传统 IP 组播和组播 VPN 技术中,设备需要为每条组播流量分别建立组播分发树,分发树中的每一 个节点都需要感知组播业务,并保留组播流状态。例如,公网 PIM 组播中,需要为每条组播流量建 立一个 PIM 的组播分发树;在 NG MVPN 中,需要为每条组播流量建立 P2MP 隧道,也相当于建立一个 P2MP 组播树。随着组播业务的大规模部署,待维护的组播分发树的数量也急剧增加,组播 节点上需要保留大量的组播流状态,当网络发生变化的时候,会导致组播表项收敛缓慢。 同时,单播路由协议、组播路由协议、MPLS 协议等多协议在承载网络上并存,增加了承载网络控 制平面的复杂度,使得故障收敛速度慢,运维困难,难以向 SDN 架构网络演进。 BIER 是一种新型的组播转发技术架构,通过将组播报文要到达的目的节点集合以 BS(Bit String, 位串)的方式封装在报文头部发送,使得网络中间节点无需感知组播业务和维护组播流状态,可以 较好地解决传统 IP 组播技术存在的问题,提供了良好的组播业务扩展性。

在 BIER 网络中,组播报文的转发依靠 BFR(Bit Forwarding Router,位转发路由器)上通过 BIER 技术建立的 BIFT(Bit Index Forwarding Table,位索引转发表),实现组播报文只需根据位串进行 复制和转发。 目前,我司支持 G-BIER(Generalized BIER,通用位索引显式复制)和 BIERv6(Bit Index Explicit Replication IPv6 Encapsulation,IPv6 封装的比特索引显式复制)两种封装类型。

BIER 具有如下几方面的技术优点: • 良好的组播业务扩展性 BFR 上采用 BIER 技术建立的 BIFT 是独立于具体的组播业务的公共转发表,使得网络中间节 点无需感知组播业务,不需要维护特定组播业务的组播流状态。公网组播和私网组播报文均可 通过 BIFT 转发,具有良好的组播业务扩展性。 • 简化业务部署和运维 由于网络中间节点不感知组播业务,因此部署组播业务不涉及中间节点,组播业务变化对中间 节点没有影响,简化了网络的部署和运维。 • 简化承载网络的控制平面 在承载网络的中间节点上,不需要运行 PIM 协议,控制平面协议统一为单播路由协议 IGP 和 BGP,简化了承载网络的控制平面协议。 • 利于 SDN 架构网络演进 部署组播业务不需要操作网络中间节点,只需在入口节点为组播报文添加上指示后续组播复制 的 BIER 封装。BIER 封装中携带标识组播出口节点的位串,中间节点根据位串实现组播复制 和转发,有利于 SDN 架构网络的演进。

BIER 网络的基本元素为支持 BIER 转发的 BFR(Bit Forwarding Router,位转发路由器),BIER 的典型网络模型中包括以下几个部分: • BFIR(Bit Forwarding Ingress Router,位转发入口路由器):组播数据流量进入 BIER 域的节 点,负责对进入 BIER 网络的报文进行 BIER 封装。 • Transit BFR:组播数据流量在 BIER 域中转发的中间节点,负责对 BIER 报文进行转发。 • BFER(Bit Forwarding Egress Router,位转发出口路由器):组播数据流量出 BIER 域的节 点,负责对 BIER 报文进行解封装,并转发给组播接收者。 其中,BFIR 和 BFER 统称为 BIER 边缘设备。

组播报文到达 BFIR,BFIR 查找组播转发表得到该组播表项对应的 BIFT-ID 和 BS,BS 即组播报文 穿越 BIER 域后到达的全部 BFER 集合。BFIR 根据 BIFT-ID 匹配到指定 BIFT,并根据报文头中携 带的 Bit String 与 BIFT 表项匹配计算后复制转发。BIER 报文到达 BFER 节点后解封成组播报文, 根据组播地址查找组播转发表进行转发。

当 BIER 转发过程中需要经过非 BIER 节点,即 BFR 的下一跳邻居为非直连邻居时,可以通过特定 的技术来穿越非 BIER 节点。特定的技术取决于 BIER 封装的外层封装(比如,MPLS 封装依靠 LSP 穿过非 BIER 节点,IPv6 封装可以按普通 IPv6 单播路由到非直连 BIER 邻居)。

下面以具体的示例来说明 BIER 转发过程。如图 65 所示,BIER 子域中的每台设备都根据 IGP 协议 计算生成了 BIFT。Device D 和 Device E 的下游存在某个组播组的接收者,Device A 作为 BFIR 通 过BGP MVPN路由收集到Device D和Device E上与Device A处于相同BIER子域的MVPN信息。 当 Device A 收到发往该组播组的组播报文时,BIER 转发过程如下: (1) Device A 收到 IP 组播报文后,查找组播转发表项,得到该组播表项对应的 BIFT-ID 和 BS, 根据 BIFT-ID 找到对应的 BIFT 表,将 BS 与 BIFT 表中每行表项 F-BM 进行“位与”操作,复 制组播报文并按照 BIER 报文格式封装(封装的 BS 为“位与”计算后得到的值),发送给下 一跳邻居 Device B。

(2) Device B 收到 BIER 报文后,根据 BIER 头中的 BIFT-ID 和 BS,执行与步骤(1)相同的步骤, 发现下一跳邻居为 Device C 和 Device E,需要经过非 BIER 的节点 Device G。此时,可以通 过特定的技术穿越非 BIER 节点,复制组播报文并按照 BIER 报文格式封装后,发给 Device C 和 Device E。 (3) Device C 收到 BIER 报文后,执行与步骤(1)相同的操作,将组播报文复制一份,并按照 BIER 报文格式封装后,发给 Device D 和 Device F。(4) Device D、Device E 和 Device F 收到 BIER 报文后,发现只有本节点对应的 F-BM 与上游发 送的 BIER 报文中的 BS 进行“位与”操作后不为 0,表明本节点为 BFER,需要结束 BIER 转发。此时,Device D、Device E 和 Device F 分别从 BIER 头部解封装出组播报文后,根据 组播路由表项继续转发给下游接收者。