Примеры применения cisco wae на сети оператора связи
TRANSCRIPT
Cisco Confidential © 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 1
Применение Cisco WAN Automation Engine на сети операторов связи
Март, 2015
Системный инженер, Олег Феоктистов
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 2
• Основные термины Software-Defined Networking (SDN)
• Развитие технологий, новые протоколы
• Платформа WAN Automation Engine (WAE)
• Примеры использования
• Демонстрация
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 4
Уровни управления и коммутации в одном физическом устройстве
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 5
“…В архитектуре SDN разделены уровни управления и передачи данных, обеспечена логическая централизация интеллектуальных сетевых механизмов и информации о состоянии сети, а нижележащая сетевая инфраструктура абстрагирована от приложений…”
Источник: www.opennetworking.org
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 6
“…открытый стандарт, определяющий взаимодействие между разделёнными уровнями управления (контроллер) и передачи данных (агент)…”
Источник: www.openflow.org
Openflow
В SDN парадигме не все сетевые процессы выполняются в одном устройстве
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 7
Контроллер / Сетевая ОС
Управляющая программа
Маршрутизация, контроль доступа, и т.д.
Абстракция всей сети
Коммутация данных
OpenFlow
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 8
Openflow
Software
Defined
Networking
Openflow есть только один из компонентов SDN
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 9
Configure Operate
Device Extension
DevOps Integration
NETCONF YANG
BGP-LS PCEP
OpFlex
Cisco Python API
BGP Flowspec
Cisco Python API
9
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 10
Приложения
Сетевые устройства с уровнем управления
Гибридный уровень управления
(надежность + быстрота развертывания сервисов)
Централизованное управление для специального, распределенное - для всего остального
Распределенный уровень управления
(надежность)
Сетевая (WAN) платформа
10
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 11
Optical
IPv4/IPv6/MPLS
Collector Programming
Network Model
Computation Engine
NB APIs Основные функциональные элементы
• Сбор информации о сети
• Построение глобальной модели сети
• Наличие открытых интерфейсов API
• Вычислительная логика
• Модуль имплементации расчетов
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 12
Optical
IPv4/IPv6/MPLS
Collector Programming
Network Model
Computation Engine
NB APIs
DC/Cloud Провайдер
Клиенты
SDN в ЦОД SDN в корпорациях
Кросс-доменная Оркестрация
12
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 13
• SDN – очень широкий термин и может означать многое
• В целом это подход по обеспечению программируемости сети
• Платформа Cisco SDN WAN - способ реализации гибридного подхода
• Основная цель SDN - задействовать ресурсы по максимуму и делать это быстро
• Дополнительная цель - упростить архитектурную сложность
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 15
Текущая активность связанная с SDN :
• Source Packet Routing in Networking (SPRING)
• Path Computation Element (PCE)
• Некоторые дополнения относящиеся к MPLS в IS-IS и OSPF working groups
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 16
Source Routing – возможность задать на источнике (Ingress PE) путь прохождения пакетов по сети с помощью последовательности сегментов в заголовке самих пакетов
Сегмент = Инструкция (например, «доставить трафик до узла Z кратчайшим путем»)
Для MPLS forwarding plane Сегмент = MPLS метка
Основные типы сегментов (т.е. MPLS меток):
Node-SID (глобальный) - назначается маршрутизатору
Adjacency-SID (локальный) - назначается каждому линку на маршрутизаторе
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 17
• Узлы анонсируют свои идентификаторы сегмента Node (расширение IGP)
• Все удаленные узлы записывают идентификаторы сегмента Node в таблицы коммутации меток
Пакет с верхней меткой 65 из любой точки входа в сеть достигнет узел Z с
помощью IGP shortest path
A B C
Z
D
65
FEC Z push 65
swap 65 to 65
swap 65 to 65 pop 65
Packet to Z
Packet to Z
65
Packet to Z
65
Packet to Z
65
Packet to Z
17
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 18
• Узлы анонсируют MPLS метку для каждого своего линка (расширение IGP)
• Узел, который произвел анонс записывает метки своих линков в таблицу коммутации
B C
N O
Z
D
P
A
9101
9105
9107
9103
9105
9101
9105
9107
9103
9105
9105
9107
9103
9105
9107
9103
9105
9103
9105
9105
18
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 19
• Формирования маршрута источником
• Узлы следования пакета: ABCOPZ
A B C
M N O
Z
D
P
Packet to Z
65
9003
Packet to Z
65
Packet to Z
Packet to Z
65
Packet to Z
65
9003
72
Packet to Z
65
9003
72
72 72
65
65
Pop 9003
19
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 20
• Таблица LFIB заполняется с помощью протоколов IGP (ISIS / OSPF)
• Таблица коммутации постоянна (Nodes + Adjacencies) вне зависимости от количества маршрутов
• Другие протоколы (LDP, RSVP, BGP) по прежнему могут наполнять LFIB
20
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
P
In Label
Out Label
Out Interface
L1 L1 Intf1 L2 L2 Intf1 … … … L8 L8 Intf4 L9 L9 Intf2
L10 Pop Intf2 … … … Ln Pop Intf5
идентификаторы Node Segment
идентификаторы Adjacency Segment
Размер таблиц коммутации постоянен
draft-previdi-isis-segment-routing-extensions draft-psenak-ospf-segment-routing-extensions
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 21 21
PE1 PE2
IGP PE1 PE2
MPLS cервисы
IPv4 IPv6 IPv4 VPN
IPv6 VPN VPWS VPLS
Пакетный транспорт LDP
MPLS Forwarding
RSVP BGP Static IS-IS OSPF
Никаких изменений для сервисов или уровня коммутации
Распространение MPLS меток (сегментов) с помощью IGP для того же уровня коммутации
BGP / LDP
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 22
Расчитанный путь - ABCOPZ. Требуемая полоса принята во
внимание. Обходим перегрузки в сети.
Перегрузка 66
65 68
Для маршрута A-Z стек меток {66, 68, 65}
Сеть проста, программируема и способна реагировать на возникающие события
2Gb/s от A до Z плиз
22
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 23 23
H E L L O my name is
PCE
• Решает задачу расчета пути в больших много-доменых и много-уровневых сетях
• Path computation element (PCE)
• Path computation client (PCC)
• Протокол взаимодействия PCEP
• Ицициатива Cisco, начало стандартизации в 2005
• Первая реализация на сетевых устройствах в IOS XR 3.5.2
• Применяется в SDN WAN платформе
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 24 24
PCEP
Stateful PCE
Tопология сети
База маршрутов (LSP)
Stateful PCC
PCEP
Stateless PCC
Stateless PCE
Топология сети
• Отсутствуют знания об уже установленых LSP
• Ограниченные возможности по оптимизации сетевых ресурсов
• Применим для междоменных MPLS-TE (не SDN) реализаций
• Обладает знаниями о топологии сети и текущих LSP • Более оптимальный централизованный расчет маршрутов новых LSP
• Обеспечивает ицициализацию LSP из центра и контроль состояния маршрутов
• Подходит для SDN реализаций
PCE может инициировать
установку и вести контроль за маршрутом
BGP-LS / SNMP / CLI
BGP-LS / SNMP / CLI
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 25 25
PCEP Segment List:: 10,20,30
Stateful PCE
Топология сети
Stateful PCC
In Out Int L1 L1 Intf1 … … … L7 L7 Int3 L8 Pop Intf3 … … … L9 Pop Intf5
Приложение Запрос
маршрута
draft-sivabalan-pce-segment-routing
• Segment Routing позволяет задать маршрут на базе SR IDs распространяемых IGP
• PCE расчитывает и задает маршрут в виде последовательности SR IDs (меток)
• PCC коммутирует трафик добавляя список SR IDs к пакетам
• Предварительная сигнализация пути не производиться
• Размерность таблиц коммутации постоянная и минимальная
• Возможность визуализации путей
• Состояния маршрутов на P-устройствах отсутствует – вся информация в пакете
идентификаторы Node Segment
идентификаторы Adjacency Segment
Размер таблиц коммутации постояннен
База маршрутов (LSP)
BGP-LS / SNMP / CLI
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 26
Применение Openflow (возможно) Применение BGP-FlowSpec (предпочтительнее)
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 27
Транспорт
Технология
Операция
Кодирование
Структура данных
XML-encoded content
YANG modules
Netconf operations <edit-config>, <get-config>, <get>
Netconf RPC <rpc>, <rpc-reply>
TLS, SSH
27
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 29
Deployed in Over 100 SPs Globally
• С декабря 2012 компания Cariden - подразделение Cisco Systems
• Портфель продуктов MATE (Collector, Design and Live)
• Применение в IP/MPLS операторских сетях
• Моделирование, планирование и эксплуатации сети
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 30
Контроль и управление сети Услуги по запросу Автоматизация предоставления услуг Превентивное управление доступностью услуги Автоматические исправление сетевых отказов Интеграция с внешними приложениями
Network
Визуализация сети Обзор сети (фильтры, сортировка) Визуализация «горячих точек» Прогнозирование трафика Анализ эффективности сети Отчетность Исторические и оперативные данные
MATE Live MATE Design WAE
Визуализация Анализ Контроль
Оптимизация сети Оценка топологий Анализ сценариев Балансировка трафика Анализ отказов Проектирование RSVP, QoS и Multicast Планирование обслуживания оборудования
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 31
• …когда изменения в сети происходят в интервале часов и загрузка каналов приближается к значению max-link-load
Traf
fic c
hang
e fre
quen
cy
annual quarter monthly weekly daily
hourly
Load / Link 25% 50% 75% 100%
Planning (offline - MATE)
SDN WAN (online - WAE)
Источник: Clarence Filsfils, Cisco
31
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 32
Network Function
Virtualization
Виртуальная Физическая
Evolved Programmable Network Storage Network Compute Cisco или другие
производители
Cross Domain Orchestrator (RFS)
Service Catalog Service Provider
OSS Service Provider Existing Portal/Catalog
Enterprise WAN Optimization Cloud WAN
Provisioning
Open Daylight OpenStack
RT-OSS (CFS)
Managed CPE
Prime Service Catalog
Prime Fulfillment
NSO
APIC-EM WAE Intercloud Fabric
Meraki/ ISR ESC/Stratos
Mobility
Quantum Suite
Междоменная оркестрация
Уровень услуг
Модульный подход
Открытая архитектура
Инфраструктура
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 33
.........
Сетевое оборудование
Приложения Cisco
Платформа управления данными
ALU Juniper Cisco Huawei
Приложения сторонних производителей
REST APIs
MATE Design
MATE Live
Модель сети Визуализация и аналитика
Подсистема расчета пути
Модуль программирования Модуль сбора данных
Драйверы сбора данных Драйверы программирования
I2RS OpenFlow OnePK PCEP NMS/EMS NetFlow CLI SNMP BGP-‐LS Configlets NETCONF/YANG
.........
Tunnel Manager
Tunnel Balancing
Bandwidth Scheduling
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 34
Optical DWDM
WAE
MPLS-TE Segment Routing
OpenFlow, PCEP, BGP-FS
Topology, Stats
BGP-LS, SNMP, CLI
NB API
Кросс-доменная оркестрация
Abstracted Network Services
Многоуровневая визуализация и управление
• Traffic Engineering Manager
• Load Balancer (MPLS & SR)
• Disjoint Path Creator
• Coordinated Maintenance
• Auto-Bandwidth + Fat LSP
• Multi-Layer Restoration
3rd Party App
Cisco App
Custom App
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 36
WAE RESTful APIs
Программирование Сбор данных
Задача: Учет расположения контента и влияния на сеть при запросе полосы
Решение: Приложение получает полосу по рекомендуемому маршруту для минимизации влияния на другие услуги
1
2
3
WAN
R1
R2
R3 Сайт заказчика, ЦОД
ЦОД
Облачное приложение
4
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 37
WAE RESTful APIs
Программирование Сбор данных
Задача: Заказчик оператора связи хочет получить полосу по запросу для резервного копирования ЦОД-ов или переноса кэша
Результат: После определения наилучшего пути WAE настраивает LSP через PCEP.
WAN
R1
R2
R3 Центр Обработки Данных #1 Центр Обработки Данных #2 5
1
2 3
4
PCEP
Перегрузка!!
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 38
WAE RESTful APIs
Программирование Сбор данных
Задача: Корпоративный заказчик использует портал самообслуживания для запроса полосы между ЦОДами в определенное время
Результат: В заданное время WAE настраивает сеть для предоставления полосы (через IGP или MPLS TE)
WAN
R1
R2
R3 Центр Обработки Данных #1 Центр Обработки Данных #2 5
1
2 3
4
PCEP
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 39
WAE RESTful APIs
Программирование Сбор данных
Задача: Оператору необходимо более эффективное использование дорогих каналов.
Решение: Наиболее дорогие ресурсы оптимизированы с помощью WAE управляю балансировкой через PCEP.
1
2
AS Foo
WAN
R1
3
PCEP 4
TE Manager
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 40
WAE RESTful APIs
Программирование Сбор данных
Задача: Оператору необходимо модернизировать узел, что требует предварительного планирования для выполнения SLA
Результат: WAE перемещает LSP перед выводом узла из эксплуатации
2
Узел доступа Узел агрегации
WAN 5
1 PCEP
TE Manager
4
3
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 41
WAE RESTful APIs
Программирование Сбор данных
Задача: Оператор хочет использовать возможности функции lowest cost path, что может потребовать прямого пути по оптической сети минуя пакетный сегмент
Решение: WAE определяет когда обходной путь будет наилучшим вариантом и использует GMPLS UNI для изменения топологии.
1
2
R1 R2
3
Ra Rb
Rc
O1 O2
Перегрузка!!
PCEP
GMPLS UNI GMPLS UNI
4
WAN
Приложение ML
© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Cisco Confidential 43
§ SDN это про приложения, API, платформы управления и программирование сети в реальном времени
§ Опыт, экспертиза и знания, полученные за 20 лет инжиниринга и планирования заложены в SDN WAN платформу
§ Развитие и применение технологий таких как Segment Routing, PCE ведут к уменьшению сложности сети
§ Решение WAN Automation Engine – развитие Cisco MATE и полноценный компонент оркестрации операторских WAN