Теоретические основы и архитектура
Алгоритм CSPF (Constrained Shortest Path First) — это модифицированный алгоритм Дейкстры (SPF), выполняемый на базе данных TED. В отличие от стандартного SPF, который учитывает только стоимость линков, алгоритм CSPF перед вычислением кратчайшего пути отсекает (прунит) из графа топологии все каналы, которые не удовлетворяют заданным ограничениям: 1. Полоса пропускания (Bandwidth Constraint): каналы, где свободная нераспределённая полоса меньше запрошенной туннелем, сразу исключаются. 2. Цвета каналов (Link Affinity / Admin Groups): каждому физическому каналу ядра присваивается 32-битная битовая маска цвета (например, bit 0 = Золотой/Надёжный линк, bit 1 = Транзитный линк через спутник). При создании туннеля инженер указывает Affinity и Mask: например, требовать прохождения ТОЛЬКО по золотым линкам (Include-any) или строго избегать спутниковых каналов (Exclude-any). 3. Явные пути (Explicit Path): возможность жестко зафиксировать прохождение туннеля через конкретные IP-адреса транзитных маршрутизаторов (Strict Hop) или задать свободный транзит (Loose Hop).
Что делает CSPF
CSPF (Constrained SPF) выполняется на голове LSP по TED и возвращает ERO для сигнализации. Алгоритм: взять граф TED, выкинуть всё, что нарушает ограничения, и запустить Дейкстру на остатке. Порядок отсечения:
- Линки без TE-атрибутов и линки, у которых нет свободной полосы на нужном приоритете (unreserved bandwidth[setup priority] меньше требуемой).
- Линки, не прошедшие проверку административных групп (affinity).
- Узлы и линки, указанные в exclude-address / exclude-списке явного пути.
- Линки в SRLG, которые запрещено использовать (для защитных путей).
- Дейкстра по TE metric (или IGP metric, если выбрано) на оставшемся графе.
Если после отсечения до хвоста нет пути, туннель остаётся в состоянии Path: not valid, а RSVP вообще не запускается: Path не уходит. CSPF не знает ни о чём, что не отражено в TED, поэтому гонка с устаревшей информацией возможна: путь вычислен, но транзит отвечает PathErr.
Если по стоимости получилось несколько равных путей, выбор зависит от платформы. Cisco берёт путь с наибольшей минимальной свободной полосой, затем с меньшим числом хопов, затем случайный. Junos по умолчанию выбирает случайный (random), либо по настройке least-fill (меньше заполненный) или most-fill. Разные правила - частая причина того, что одинаковая конфигурация на разных платформах даёт разный путь.
Метрика: TE metric или IGP metric
TE metric - отдельное число в sub-TLV 5 (OSPF) / sub-TLV 18 (IS-IS), которое по умолчанию равно IGP-метрике. Её независимость даёт возможность считать TE-путь по другим весам, например по задержке: IGP metric оставляют под пропускную способность, а TE metric задают пропорционально задержке линка. На Cisco выбор метрики для туннеля задаётся tunnel mpls traffic-eng path-selection metric te|igp, и по умолчанию используется TE metric. Junos использует TE metric, если включён ospf traffic-engineering и задан te-metric, иначе IGP metric. В конфигурации лабораторной TE metric линка через P2 (5) меньше метрики через P1 (10): без ограничений CSPF выбрал бы P2, а ограничение affinity заставляет выбрать более дорогой путь.
Administrative groups (affinity)
Административная группа линка - 32-битная маска (OSPF sub-TLV 9, IS-IS sub-TLV 3). Каждый бит - произвольный "цвет": бит 0 - GOLD, бит 1 - SAT. Cisco задаёт её числом mpls traffic-eng attribute-flags 0x1, Junos - именами admin-groups GOLD 0 (имя связано с номером бита) и привязкой к интерфейсу. Администратор определяет смысл бита сам, он не стандартизован.
На стороне туннеля SESSION_ATTRIBUTE (C-Type 1, RFC 3209) несёт три 32-битные маски: exclude-any, include-any, include-all. Линк разрешён, если:
- (link & exclude-any) == 0: нет ни одного запрещённого цвета;
- include-any == 0 или (link & include-any) != 0: есть хотя бы один из требуемых;
- (link & include-all) == include-all: есть все обязательные цвета.
Cisco конфигурирует это парой affinity VALUE mask MASK: для каждого бита из mask бит линка должен совпасть с битом affinity. То есть affinity 0x1 mask 0x3 значит "бит 0 обязан быть 1, бит 1 обязан быть 0, остальные не важны" - совмещение include-all (0x1) и exclude-any (0x2). Junos выражает то же ключевыми словами admin-group include-any, include-all и exclude.
Ловушка, которую знают все, кто работал с Cisco: значение по умолчанию - affinity 0x0 mask 0xFFFF. Это значит, что туннель без явных настроек обходит любой линк, у которого в младших 16 битах выставлен хоть один бит. Достаточно поставить attribute-flags 0x4 на линк "для мониторинга", и все туннели с настройками по умолчанию перестают использовать этот линк. Другая ловушка: смена ограничений не перестраивает работающий LSP мгновенно. Новый путь вычисляется при re-optimization: по таймеру (на Cisco по умолчанию 3600 с), по событию или вручную.
Явные и динамические пути
Path-option описывает, как получить ERO.
| Вариант | Что делает CSPF | Когда использовать |
|---|---|---|
| dynamic | вычисляет весь путь по ограничениям | основной режим, адаптируется к отказам |
| explicit, strict hops | проверяет путь по TED, но не выбирает его | жёсткая привязка, например по требованию лицензии на канал |
| explicit, loose hops | вычисляет сегменты между указанными узлами | "пройти через P1, остальное найди" |
| explicit, exclude | удаляет адреса из графа и считает остальное | обход проблемного узла или линка |
Подобъект ERO бывает strict (следующий узел обязан быть соседом) или loose (путь до него вычисляет предыдущий узел из ERO по своему TED, поэтому loose-путь может измениться без участия головы). Cisco поддерживает приоритет вариантов (path-option 10, path-option 20 dynamic): при невозможности первого голова пробует следующий. Параметр verbatim (Cisco) и no-cspf (Junos) отключают проверку по TED и разрешают сигнализировать путь, которого головная точка не видит, например в другой area: ответственность за корректность целиком на операторе.
Явный путь указывает адреса интерфейсов или router-id. Если адрес сменился, а путь остался в конфигурации, туннель получает PathErr 24/2 (Bad strict node) или не проходит проверку по TED. Именованные пути удобно хранить отдельно от туннелей и менять в одном месте.
