OSPF技术连载3：OSPF Traffic Engineering （流量工程，TE）

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本文将详细介绍 OSPF Traffic Engineering (TE)，包括其原理、实现方法、优点和配置等方面。

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OSPF TE 简介

OSPF（Open Shortest Path First）是一种内部网关协议（IGP），用于在自治系统（AS）中的路由器之间交换路由信息。

OSPF TE（OSPF Traffic Engineering），即OSPF流量工程，是在OSPF（Open Shortest Path First）协议基础上进行扩展的新特性。它旨在支持MPLS（Multiprotocol Label Switching）流量工程，特别是用于建立和维护TE的标签交换路径（LSP，Label Switched Path）。在MPLS TE架构中，OSPF在信息发布方面起着重要的角色，负责收集和传播与MPLS流量工程相关的信息。除了传统的网络拓扑信息，流量工程还需要知道网络的约束信息，例如带宽、TE度量值、管理组和亲和属性等。然而，OSPF现有的功能无法满足这些要求。因此，OSPF TE通过引入新类型的LSA（Link State Advertisement）来发布这些约束信息，并利用CSPF（Constrained Shortest Path First）算法计算满足各种约束条件的路径。

OSPF TE 原理

OSPF TE 主要通过以下两个方面来实现流量工程：

• 链路状态广播（LSA）扩展：OSPF TE 扩展了 OSPF 的链路状态广播，以在网络中传输额外的链路信息，如带宽、延迟、成本等。这些信息可用于计算更优化的路由路径。
• 约束条件最短路径优先（CSPF）算法：CSPF 是 OSPF TE 使用的算法，它基于 Dijkstra 算法，并考虑额外的约束条件，如可用带宽、链路成本等，从而找到最佳的路由路径。

TE LSA

OSPF定义了新的LSA类型，称为TE LSA，用于发布TE信息。

包括：

• Router Information LSA：发布Router ID、接口地址、TE Metric等信息
• Link LSA：发布链路带宽、可用带宽、管理组等信息
• Inter-AS LSA：用于ASBR之间发布TE信息

TED

每个OSPF TE Router都会根据收到的TE LSA构建一个TE Database，包含：

• 网络拓扑信息
• 链路属性：带宽、管理组、亲和属性等
• Router属性：Router ID、接口地址等

CSPF算法就是根据TED中存储的信息计算流程工程路径。

CSPF算法

CSPF（Constrained Shortest Path First）算法是利用OSPF TE中发布的约束信息计算满足各种约束条件的路径的算法。该算法在计算路径时考虑了各种约束条件，如带宽限制、管理组约束和亲和属性等。

CSPF算法首先收集网络中的约束信息，包括链路的带宽和TE度量值等。然后，它基于这些约束条件计算出满足要求的最短路径。在计算路径时，CSPF算法会遵循OSPF的工作原理，但同时也考虑到了约束条件，确保选取的路径符合网络中的限制。

通过OSPF TE和CSPF算法的结合，网络可以更好地利用带宽资源，并提供更好的服务质量保证。OSPF TE的扩展使得网络管理员可以更精确地控制流量的路径，并根据不同的约束条件进行灵活的调整。

RSVP-TE建立LSP

根据CSPF计算所得的ERO，RSVP-TE协议将建立TE LSP。ERO中包含TE Tunnel必须经过的中间节点信息，RSVP-TE根据ERO一跳一跳建立LSP。

OSPF TE架构图

上述架构图描述了OSPF TE架构中的两个路由器之间的连接。在该图中，上方是一个普通的OSPF路由器，下方是一个MPLS TE路由器。OSPF路由器负责收集和传播网络拓扑信息，而MPLS TE路由器负责收集和传播与MPLS流量工程相关的信息。

这两个路由器之间通过连接进行通信，以确保OSPF TE的信息能够传递并在网络中进行路径计算。这种架构使得OSPF TE能够在OSPF协议基础上扩展，满足MPLS流量工程的需求。

这只是一个简化的架构示意图，实际的OSPF TE架构可能包含更多的路由器和连接。具体的架构图可能会根据网络拓扑和需求的不同而有所变化。

OSPF TE的扩展功能

为了支持MPLS TE中的约束信息，OSPF TE对现有的OSPF协议进行了扩展。它通过引入新类型的LSA来传播和发布约束信息。

这些新的LSA类型包括以下内容：

1. 带宽LSA（Bandwidth LSA）：带宽LSA用于传递链路的带宽信息。它允许路由器了解网络中各个链路的带宽限制，以便进行路径计算和负载均衡。
2. TE度量LSA（TE Metric LSA）：TE度量LSA用于传递链路的TE度量值。TE度量值是用于计算路径优先级和性能的指标。通过TE度量LSA，路由器可以了解网络中各个链路的TE度量值，以便选择最佳路径。
3. 管理组LSA（Administrative Group LSA）：管理组LSA用于传递链路的管理组信息。管理组用于对特定流量进行管理和控制。通过管理组LSA，路由器可以了解链路的管理组属性，以便对流量进行合适的处理。
4. 亲和属性LSA（Affinity Attribute LSA）：亲和属性LSA用于传递链路之间的亲和属性信息。亲和属性用于指定链路之间的关联性，以便在路径计算中考虑这些关联性。

通过引入这些新的LSA类型，OSPF TE扩展了OSPF协议的功能，使得路由器可以传递和计算与流量工程相关的约束信息。

OSPF TE 与 MPLS-TE

OSPF TE 与 MPLS（多协议标签交换）TE 有紧密的关系。MPLS-TE 是一种利用 MPLS 技术实现流量工程的方法。它可以在 IP 网络中建立标签交换路径（LSP），从而实现基于约束条件的路径选择。

OSPF TE 可以为 MPLS-TE 提供所需的链路信息和计算能力。在 OSPF TE 和 MPLS-TE 配合下，可以实现更高效的流量工程，提高网络性能。

OSPF TE LSA类型

OSPF定义了以下TE LSA类型：

Router Information LSA

Router Information LSA由ABR和ASBR生成，发布Router ID、接口地址和TE Metric等信息。

用于CSPF计算TE Tunnel路径。

Link LSA

Link LSA由每一个接口生成，发布本地链路信息，包括：

• 本地链路IP地址
• 本地接口IP地址
• TE Metric、Maximum Bandwidth、Maximum Reservable Bandwidth等

用于CSPF计算TE Tunnel路径。

Inter-AS LSA

Inter-AS LSA由ASBR生成，发布到其他AS的TE信息。用于多AS环境下的TE LSP建立。

OSPF TE实现

OSPF TE的实现需要以下步骤：

1. 配置TE参数

包括Router ID、Link Metric、Maximum Bandwidth等

1. 启用TE功能

发布TE LSA开启OSPF TE功能

1. 配置TE隧道属性

定义Tunnel ID、源地址、出口地址等

1. 使用RSVP-TE建立隧道

根据Tunnel参数使用RSVP-TE协议建立TE LSP

1. 进行链路状态监控

检测网络拓扑变化，负载均衡TE Tunnel等

OSPF TE配置案例。

实验拓扑

上述拓扑图中，有四个路由器：R1、R2、R3和R4。它们之间通过连接进行通信。在这个拓扑中，R1和R2连接，R2和R3连接，R2和R4连接。

这个简化的拓扑图用于说明OSPF TE的配置案例，具体的拓扑图可能会根据网络需求和设备部署而有所变化。

华为设备

在华为wljslmz上配置OSPF TE，需要进行以下步骤：

1. 启用OSPF TE：

<wljslmz> system-view
[wljslmz] ospf [进程ID]
[wljslmz-ospf-1] traffic-engineering enable

1. 配置链路的TE度量值：

[wljslmz-ospf-1] interface [接口类型] [接口号]
[wljslmz-ospf-1-interface-GigabitEthernet0/0/1] te-metric [度量值]

1. 配置链路的带宽：

[wljslmz-ospf-1-interface-GigabitEthernet0/0/1] bandwidth [带宽值]

1. 配置链路的管理组：

[wljslmz-ospf-1-interface-GigabitEthernet0/0/1] admin-group [管理组ID]

1. 配置链路的亲和属性：

[wljslmz-ospf-1-interface-GigabitEthernet0/0/1] affinity [亲和属性值]

1. 配置TE的出口策略：

[wljslmz-ospf-1] te-policy outbound [出口策略名称]
[wljslmz-te-policy-outbound-sample] destination 0.0.0.0 0
[wljslmz-te-policy-outbound-sample] metric [度量值]

思科wljslmz

在思科wljslmz上配置OSPF TE，需要进行以下步骤：

1. 启用OSPF TE：

wljslmz(config)# router ospf [进程ID]
wljslmz(config-router)# traffic-eng area [区域ID]

1. 配置链路的TE度量值：

wljslmz(config-router)# interface [接口类型] [接口号]
wljslmz(config-if)# ip ospf cost [度量值]

1. 配置链路的带宽：

wljslmz(config-if)# bandwidth [带宽值]

1. 配置链路的管理组：

wljslmz(config-if)# ip ospf priority [管理组ID]

1. 配置链路的亲和属性：

wljslmz(config-if)# mpls traffic-eng affinity [亲和属性值]

1. 配置TE的出口策略：

wljslmz(config)# ip cef
wljslmz(config)# interface [接口类型] [接口号]
wljslmz(config-if)# ip rsvp bandwidth [带宽值]

Juniperwljslmz

在Juniperwljslmz上配置OSPF TE，需要进行以下步骤：

1. 启用OSPF TE：

wljslmz# edit
wljslmz# set protocols ospf traffic-engineering

1. 配置链路的TE度量值：

wljslmz# edit protocols ospf
wljslmz# set interface [接口名] metric [度量值]

1. 配置链路的带宽：

wljslmz# edit protocols ospf
wljslmz# set interface [接口名] bandwidth [带宽值]

1. 配置链路的管理组：

wljslmz# edit protocols ospf
wljslmz# set interface [接口名] admin-group [管理组ID]

1. 配置链路的亲和属性：

wljslmz# edit protocols ospf
wljslmz# set interface [接口名] affinity [亲和属性值]

1. 配置TE的出口策略：

wljslmz# edit protocols ospf traffic-engineering
wljslmz# set export [出口策略名称]
wljslmz# edit policy-options policy-statement [出口策略名称]
wljslmz# set term 1 then te-metric [度量值]

上述配置案例仅供参考，具体的配置步骤和命令可能因wljslmz型号、软件版本和网络需求而有所变化。在进行任何配置更改之前，请确保了解您所使用wljslmz的具体文档和配置指南，并在测试环境中进行验证。

OSPF TE 带来的优势

OSPF TE通过充分利用网络链路带宽信息和指定链路的优先级，能够提供比传统OSPF更好的流量分配和优化。

具体来说主要有以下几点：

1. 更合理的负载均衡：当网络存在等价路径时，OSPF TE能够根据链路带宽信息，负载到带宽高的链路上。
2. 更高效利用链路资源：在有限链路资源下，OSPF TE能够尽量利用高带宽链路，减少低带宽数量的使用。
3. 改善链路利用率：指定链路的优先级，可以控制特定流量通过该链路，大幅提高链路利用率。
4. 减少丢包：通过分配流量到带宽足够的链路上，有效降低丢包率。
5. 指定路径：TE排他路由能够让特定流量只通过指定链路，满足业务SLA要求。

OSPF TE 挑战

• 复杂性：OSPF TE 可能很复杂，需要深入了解 OSPF 协议和流量工程原理。
• 成本：OSPF TE 可能在实施和管理方面成本较高，需要专门的硬件和软件。
• 可扩展性：OSPF TE 可能很难扩展到大型网络中，因为它需要大量的内存和处理能力。

OSPF TE 是提高网络性能的强大工具。但是，需要注意的是，OSPF TE 的实施和管理也可能很复杂。因此，OSPF TE 通常只用于需要高性能的网络中。

结论

OSPF Traffic Engineering 是一种在 OSPF网络中实现流量工程的有效方法，通过扩展链路状态广播和使用约束条件最短路径优先算法，能够实现更优化的路径选择和灵活的网络管理。与 MPLS-TE 结合，可以进一步提高网络性能。在复杂的网络环境下，OSPF TE 是一种值得考虑的流量工程解决方案。