OSPFv3 IP FRR（Fast reroute）介绍

小乔

OSPFv3 IP FRR（Fast reroute）是动态IP FRR，由IGP利用全网链路状态数据库，预先计算出备份路径，保存在转发表中，以备在故障时提供流量保护，可将故障恢复时间降低。OSPFv3 IP FRR当前是遵循标准协议，可为流量提供链路和节点的保护。

特性背景

随着网络的不断发展，VoIP和在线视频等业务对实时性的要求越来越高，而OSPFv3故障恢复需要经历“故障感知、LSA更新、LSA泛洪、路由计算和下发FIB”这几个过程才能让流量切换到新的链路上，因此故障恢复的时间远远超过了用户感知流量中断的时间，不能满足此类网络业务的实时性要求。

实现原理

OSPFv3 IP FRR（Fast Reroute）利用LFA（Loop-Free Alternates）算法预先计算好备份链路，并与主链路一起加入转发表。当网络出现故障时，OSPFv3 IP FRR可以在控制平面路由收敛前将流量快速切换到备份链路上，保证流量不中断，从而达到保护流量的目的，因此极大的提高了OSPFv3网络的可靠性。

LFA计算备份链路的基本思路是：以可提供备份链路的邻居为根节点，利用SPF算法计算出到目的节点的最短距离。然后，按照标准协议规定的不等式计算出开销最小且无环的备份链路。

OSPFv3 IP FRR支持对需要加入IP路由表的备份路由进行过滤，通过过滤策略的备份路由才会加入到IP路由表，因此，用户可以更灵活的控制加入IP路由表的OSPF备份路由。

将BFD会话与OSPFv3 IP FRR进行绑定，当BFD检测到接口链路故障后，BFD会话状态会变为Down并触发接口进行快速重路由，将流量从故障链路切换到备份链路上，从而达到流量保护的目的。

组网应用OSPFv3 IP FRR流量保护分为链路保护和节点链路双保护。其中，Distance_opt（X，Y）是指节点X到Y之间的最短路径。

• 链路保护：当需要保护的对象是经过特定链路的流量时，流量保护类型为链路保护。
  链路开销必须满足不等式Distance_opt（N，D）<Distance_opt（N，S）+Distance_opt（S，D）。
  • S：转发流量的源节点
  • N：备份链路的节点
  • D：流量转发的目的节点
    
  
  
  如图6-38所示，流量从DeviceS到DeviceD进行转发，网络开销值满足链路保护公式，可保证当主链路故障后，DeviceS将流量切换到备份链路DeviceS到DeviceN后可以继续向下游转发，确保流量中断时间降低。
  图6-38 OSPFv3 IP FRR链路保护
  
  
                                 
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• 节点链路双保护：图6-39所示的为节点链路双保护。节点保护优先级高于链路保护。
  节点链路双保护需同时满足如下两个条件：
  • 链路开销必须满足Distance_opt（N，D）<Distance_opt（N，S）+Distance_opt（S，D）。
  • 设备的接口开销必须满足Distance_opt（N，D）<Distance_opt（N，E）+Distance_opt（E，D）。
    
    
  其中，S是转发流量的源节点，E是发生故障的节点，N是备份链路的节点，D是流量转发的目的节点。
  图6-39 OSPFv3 IP FRR节点链路双保护
  
  
                                 
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多源路由场景中的OSPFv3 FRR

OSPFv3 LFA FRR是通过提供备份链路的邻居为根节点，利用SPF算法计算到达目的节点的最短距离，计算的结果是基于节点的备份下一跳，适合于单源路由场景。随着网络的多元化，某些网络中会部署双ABR或双ASBR，用来增强网络的可靠性，此时就产生了多源路由场景中的OSPFv3 FRR。

                               
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在多源路由场景下，区域内、区域间、ASE路由场景最终都会归结为对本区域ABR节点发布的Type-3 LSA进行FRR计算，因此，多源路由场景下的OSPFv3 FRR计算方法一致。仅以区域间路由在多源场景下的FRR计算为例进行如下描述。

图6-40 多源路由场景下的OSPFv3 FRR

                               
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如图6-40所示，DeviceB和DeviceC作为ABR来转发区域0和区域1间的路由。此时，DeviceE发布一条区域内路由，DeviceB和DeviceC会转换成Type-3 LSA向区域0泛洪。如果在DeviceA上使能OSPFv3 FRR，DeviceA认为有两个邻居DeviceB和DeviceC，由于没有固定的邻居作为根节点，DeviceA无法进行FRR备份下一跳的计算。为了解决这个问题，在DeviceB和DeviceC之间构造一个虚拟节点Virtual Node，将多源路由转换为单源路由，然后按LFA算法计算虚拟节点的备份下一跳，多源路由从其创建的虚拟节点继承备份下一跳。

例如，DeviceB和DeviceC分别发布一条前缀2001B8:1::1/64的路由，在DeviceA上使能OSPFv3 FRR，由于2001B8:1::1/64存在两个路由源DeviceB和DeviceC，DeviceA无法计算路由2001B8:1::1/64的备份下一跳。此时，根据路由2001B8:1::1/64的两个路由源创建一个新虚拟节点Virtual Node，与DeviceB和DeviceC分别形成链路，DeviceB指向Virtual Node的链路开销值为0，DeviceC指向Virtual Node的链路开销值为5，Virtual Node指向DeviceB和DeviceC的链路开销值都是最大值Max-cost（65535），Virtual Node上发布一条前缀2001B8:1::1/64，开销值是DeviceB和DeviceC发布的路由开销值的较小值。在DeviceA上将DeviceB和DeviceC发布的路由源2001B8:1::1/64设置为无效路由源，只用Virtual Node发布的路由源进行计算，将多源路由2001B8:1::1/64虚拟成单源路由2001B8:1::1/64，然后按LFA算法计算Virtual Node的备份下一跳。

mawr1985

薯条