『WAN SDN Controller NorthStarご紹介 & デモ』

SDN JAPAN2014Juniper 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 toService Provider Networks

2
Copyright © 2014 Juniper Networks, Inc. www.juniper.net
1Juniper SDN/NFV ストラテジー
2NORTHSTAR 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

4
DC Cloud
HQ/DCPrivate 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/XaaSCloud
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

5
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 Controller
PCE –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
vCPE
vPE

6
エッジ
アクセス
NFV
VAs / NFV
(Overlay, NFV)
NFV
モバイル
ビジネス
VMs / NFV
仮想マシン、
作成、制御
NFV
コア
vCPE
vPE

7
SCG(SERVICE CONTROL GATEWAY)
PGW
モバイル
Gx/Sd
PCRF
BNG
OCS
Sy
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
TrafficDetectionSteeringFunction
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
ServiceControl Gateway
OTT アプリケーション
クラウドサービス

8
エッジ
コア
アクセス
NFV
VAs / NFV
(Overlay, NFV)
NFV
モバイル
ビジネス
VMs / NFV
仮想マシン、
作成、制御
NFV
vCPE
vPE

9
•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
Configuration
Analytics
Control
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 GREE-VPN, VXLAN によるオーバーレイトンネル
XMPP
XMPP
BGP+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
vRouter
vRouter
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

10
エッジ
アクセス
NFV
VAs / NFV
(Overlay, NFV)
NFV
モバイル
ビジネス
VMs / NFV
仮想マシン、
作成、制御
NFV
コア
vCPE
vPE

2. NORTHSTAR CONTROLLERJUNOS PCE & BGP-LS

12
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

13
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
TEBlocking
PathDiversity
Fate-sharing
Inter-areaTE
Multi-layerPathComputation
データベース
タイマー
設定変更予約
運用作業予約

14
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
NorthStarController
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-LS
PCEP

15
NORTHSTAR CONTROLLER & PCE WORKFLOW
Topology Discovery
Path Computation
Path Installation
Rich IP/MPLS,
Ephemeral State Enabled
Network 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/YANG
PCEP
Algorithms
3rdparty Algorithms
RSVP signaling
OPENAPIs
SOFTWARE-DRIVEN POLICY

16
NORTHSTAR CONTROLLER WORKFLOW
Topology Discovery
Path Computation
Path Installation
Rich IP/MPLS,
Network Underlay
PCEP
LSP discovery
IGP-TE, BGP-LS
TED discovery
Streaming Analytics
PCEP
ANALYZE
OPTIMIZE
VIRTUALIZE
Routing
Netconf/YANG
PCEP
Algorithms
3rdparty Algorithms
RSVP signaling
OPENAPIs

17
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
NorthstarPCE&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

18
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 Element
Computes 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 network
Static, RSVP, IGP-Labels
Components
What Is It?
PCC
PCC
PCC
PCE
PCEP
標準化機能ベースの実装方式

19
NORTHSTAR CONTROLLER & PCE WORKFLOW
Topology Discovery
Path Computation
Path Installation
Rich IP/MPLS,
Network Underlay
PCEP
LSP discovery
IGP-TE, BGP-LS
TED discovery
Streaming Analytics
PCEP
ANALYZE
OPTIMIZE
VIRTUALIZE
Routing
Netconf/YANG
PCEP
Algorithms
3rdparty Algorithms
RSVP signaling
OPENAPIs

20
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

21
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)
PCRptmessage ：actual LSP's path, bandwidth, operational and administrative status
Update(PCUpd)–LSPの属性(ERO等)

22
PCCでみたLSP生成時のステータス
lab@amaebi-re0> show mplslspextensive
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 (ProtectionFlag1=Available 2=InUse4=B/W 8=Node 10=SoftPreempt20=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/lspstatus 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/lspstatus 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

23
STATEFUL PCE IETF ドラフト
draft-ietf-pce-stateful-pce
Base specification of PCEP extensions for statefulPCE.
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.

25
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

26
USE CASES-2LSP PATH DIVERSITY (1/2)
What is the benefit from LSP path diversity:
PrimaryとSecondaryPath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 Risk
Eliminated
Primary Link
Secondary Link
Primary Link
Secondary Link
London
Paris

27
USE CASES-2LSP PATH DIVERSITY (2/2)
NorthStarからDiverseLSP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

28
USE CASES-3ENHANCED TRAFFIC ENGINEERING (1/2)
TEBlocking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、CSPFFailure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
5
5
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E

29
USE CASES-3ENHANCED TRAFFIC ENGINEERING (2/2)
London
Amsterdam
1
2
Demand 5G
Demand 10G
3
Low-LatencyPathが必要なお客様向けに、最短Pathを確立。
BestEffort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

2
Due to other paths already established with in the network, not sufficient bandwidth is available on the lowest latency path to accommodate the new request.
3
NorthStar 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)

30
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
X
X
2
2
LSPs 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.
3
Node is tagged as available after maintenance window finishes. Optimum LSP paths are restored through PCEP update and re-signaling.

31
USE CASES-5BANDWIDTH CALENDARING
London
2.5G ELINE
Paris
London
1G ELINE
NorthStar
3
Saturday from 1am to 3:30am
Repeat 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 Saturday
1
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

33
DEMO NW DIAGRAM
PE1:MX240
PE2:MX40
P2:MX80
P1:PTX3000
(PCEP)
(PCEP)
AS 64535
OSPF Area0
BGP-TE
PCE
1
5
5
1
1
1
1
1
1
1
CE:MX

34
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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