OSPF IP FRR 理论和实验

1. OSPF IP FRR（Fast ReRoute，快速重路由）

OSPF IP FRR是动态IP FRR，利用LFA（Loop-Free Alternates）算法预先计算出备份路径，保存在转发表中，以备在故障时将流量快速切换到备份链路上，保证流量不中断，从而达到流量保护的目的，该功能可将故障恢复时间降低到50 ms以内。

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，按照不等式计算出开销最小且无环的备份链路。

1. 链路保护

如图1-1所示，流量从设备S到D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，设备S将流量切换到备份链路S到N后可以继续向下游转发，确保流量中断小于50 ms。

链路保护公式：Distance_opt(N,D)<Distance_opt(N,S)+Distance_opt(S,D)

保证从节点N->D的流量不会再经过节点S，即保证没有环路。

图1-1 链路保护

1. 节点链路双保护

      如图1-2所示，流量从设备S到D进行转发，网络开销值满足链路保护公式和节点保护公式，当节点E出现故障后，可以切换到节点N。

      链路保护公式： Distance_opt(N,D)<Distance_opt(N,S)+Distance_opt(S,D)

节点保护公式： Distance_opt(N,D)<Distance_opt(N,E)+Distance_opt(E,D)

      保证从节点N->D的流量不会经过节点S和E，即保证没有环路。

图1-2 节点链路双保护

1.5.1实验1：OSPF IP FRR

1. 实验目的

如图1-11所示，全网运行ospf协议，并且在AR1上开启OSPF IP FRR，当AR1-AR3-AR4的路径出现故障时，能实现备份路径的快速切换。

1. 实验拓扑

图1-11 ospf IP FRR实验拓扑

1. 实验步骤

步骤1：配置IP地址

AR1的配置

<Huawei>system-view

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[Huawei]undo info-center enable

[Huawei]sysname AR1

[AR1]interface g0/0/0

[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.0.12.1 24

[AR1-GigabitEthernet0/0/0]quit

[AR1]interface g0/0/1

[AR1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 10.0.13.1 24

[AR1-GigabitEthernet0/0/1]quit

[AR1]interface LoopBack 0

[AR1-LoopBack0]ip address 1.1.1.1 32

[AR1-LoopBack0]quit

AR2的配置

<Huawei>system-view

Enter system view, return user view with Ctrl+Z.

[Huawei]undo info-center enable

Info: Information center is disabled.

[Huawei]sysname AR2

[AR2]interface g0/0/0

[AR2-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.0.23.2 24

[AR2-GigabitEthernet0/0/0]quit

[AR2]interface g0/0/1

[AR2-GigabitEthernet0/0/1]ip address 10.0.12.2 24

[AR2-GigabitEthernet0/0/1]quit

[AR2]interface LoopBack 0

[AR2-LoopBack0]ip address 2.2.2.2 32

[AR2-LoopBack0]quit

AR3的配置

<Huawei>system-view

Enter system view, return user view with Ctrl+Z.

[Huawei]undo info-center enable

Info: Information center is disabled.

[Huawei]sysname AR3

[AR3]interface g0/0/0

[AR3-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.0.34.3 24

[AR3-GigabitEthernet0/0/0]quit

[AR3]interface g0/0/1

[AR3-GigabitEthernet0/0/1]ip address 10.0.23.3 24

[AR3-GigabitEthernet0/0/1]quit

[AR3]interface g0/0/2

[AR3-GigabitEthernet0/0/2]ip address 10.0.13.3 24

[AR3-GigabitEthernet0/0/2]quit

AR4的配置

<Huawei>system-view

Enter system view, return user view with Ctrl+Z.

[Huawei]undo info-center enable

Info: Information center is disabled.

[Huawei]sysname AR4

[AR4]interface g0/0/1

[AR4-GigabitEthernet0/0/1]ip address 10.0.34.4 24

[AR4-GigabitEthernet0/0/1]quit

[AR4]interface LoopBack 0

[AR4-LoopBack0]ip address 4.4.4.4 32

[AR4-LoopBack0]quit

步骤2：运行OSPF路由协议

AR1的配置

[AR1]ospf router-id 1.1.1.1

[AR1-ospf-1]area 0

[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.12.0 0.0.0.255

[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.13.0 0.0.0.255

[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0

[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]quit

AR2的配置

[AR2]ospf router-id 2.2.2.2

[AR2-ospf-1]area 0

[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.12.0 0.0.0.255

[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.23.0 0.0.0.255

[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 2.2.2.2 0.0.0.0

[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]quit

AR3的配置

[AR3]ospf router-id 3.3.3.3

[AR3-ospf-1]area 0

[AR3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.13.0 0.0.0.255

[AR3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.23.0 0.0.0.255

[AR3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.34.0 0.0.0.255

[AR3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 3.3.3.3 0.0.0.0

[AR3-ospf-1-area-0.0.0.0]quit

AR4的配置

[AR4]ospf router-id 4.4.4.4

[AR4-ospf-1]area 0

[AR4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.34.0 0.0.0.255

[AR4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 4.4.4.4 0.0.0.0

[AR4-ospf-1-area-0.0.0.0]quit

步骤3：实验调试

在R1上查看关于4.4.4.4的OSPF的路由

<AR1>display ospf routing 4.4.4.4

         OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1

 Destination : 4.4.4.4/32        

 AdverRouter : 4.4.4.4                  Area      : 0.0.0.0 

 Cost        : 2                        Type      : Stub

 NextHop     : 10.0.13.3                Interface : GigabitEthernet0/0/1 

 Priority    : Medium                   Age       : 00h01m16s 

通过以上输出，可以看到AR1访问AR4只有一条路径为AR1-AR3-AR4，当AR1与AR3之间的链路出现故障以后，OSPF会运行SPF算法，然后切换到AR1-AR2-AR3-AR4。这个故障的切换时间比较长。

在AR1配置FRR

[AR1-ospf-1]frr  //开启FRR功能

[AR1-ospf-1-frr]loop-free-alternate  //采用LFA算法

[AR1-ospf-1-frr]quit

【技术说明】

链路保护公式：

Distance_opt(AR2,AR4)<Distance_opt(AR2,AR1)+Distance_opt(AR1,AR4)

在此图中2<1+2满足条件。

再次在R1上查看关于4.4.4.4的OSPF的路由

[AR1]display ospf routing 4.4.4.4

         OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1

 Destination : 4.4.4.4/32        

 AdverRouter : 4.4.4.4                  Area      : 0.0.0.0 

 Cost        : 2                        Type      : Stub

 NextHop     : 10.0.13.3                Interface : GigabitEthernet0/0/1 

 Priority    : Medium                   Age       : 00h00m09s 

 Backup Nexthop : 10.0.12.2             Backup Interface: GigabitEthernet0/0/0

 Backup Type : LFA LINK        

通过以上输出可以看到，OSPF生成了一条备份链路。当AR1与AR3之间的链路出现故障以后，马上切换到AR1-AR2-AR3-AR4。时间在50ms以内。

本文出自作者的书籍HCIE认证实验指导