パフォーマンスルーティングの概要(PfR)

帯域幅のコスト、WANレイテンシ、および帯域幅の可用性の欠如は、今日の企業組織のユニークでアプリケーションの負荷が高いワークロードを満たす、効率的で費用対効果の高いネットワークを実行する複雑さに貢献しています。 しかし、ネットワーク上を移動するコンテンツやアプリケーションの量が急激に増加するにつれて、組織はWAN投資を最適化する必要があります。Cisco Performance Routing（PfR）はIWAN intelligent path controlコンポーネントであり、管理者が次のことを実行するのに役立ちます。:

• インターネットのような低価格の結合性の選択を含むことへの付加的な帯域幅のWANを強化して下さい

• プロバイダーの柔軟性と、さまざまなトランスポートテクノロジー（MPLS L3VPN、VPLS、インターネットなど）を選択する機能のコストメリットを実現します)

• 安全性の高い直接インターネットアクセスで企業のWANをオフロード

• アプリケーションのパフォーマンス要件に基づいて、アプリケーションのパフォーマンスと可用性を向上させる

• 変動から重要なアプリケーションを保護 WANパフォーマンス

パフォーマンスルーティング(PfR)

シスコパフォーマンスルーティング(PfR)は、アプリケーション配信とWAN効率を向上させます。 PfRは、アプリケーションの種類、パフォーマンス、ポリシー、およびパスの状態を調べることによって、データパケット転送の決定を動的に制御します。 PfRは、アプリケーションポリシーに基づいて、パフォーマンスの高いパス上でトラフィックをインテリジェントに負荷分散しながら、変動するWANパフォーマ

輸送に依存しない設計でルーティングを簡素化

重要なIWANコンポーネントの1つであり、設計上の重要な決定は、輸送に依存しない設計（TID）を中心に次世代WANを設計することでした。 DMVPNの選択については、第2章「Transport Independence」で詳しく説明されています。”このオーバーレイアプローチは、WAN上で単一のルーティングプロトコルを使用することを可能にし、ルーティング決定プロセスとパフォーマンスルーティングを複数の方法で大幅に簡素化します。

• 簡単な到達可能性情報

• 単一ルーティングドメイン

このオーバーレイアプローチの最初の利点は、到達可能性の情報を簡素化することです。

従来のルーティングプロトコルは、未知のトポロジのhop-by-hop宛先のみの転送環境におけるエンドポイント到達可能性の問題を解決するために設計され ルーティングプロトコルは、静的に割り当てられたコストに基づいて最適なパスのみを選択します。 使用されるネットワークパスが多少設計される場合は、いくつかの例外があります。 一部のルーティングプロトコルでは、最短ではないパス（BGP、MPLS traffic engineering）を選択できます。

決定論的なルーティング動作の設計は、複数のトランスポートプロバイダーでは困難ですが、DMVPNのおかげではるかに簡単です。 DMVPNネットワークトポロジはフラットであり、その下にあるネットワークの複雑さをマスクするオーバーレイネットワークであるため、一貫性があります。 この方法では、ネットワークの論理ビューが簡素化され、基本的なトポロジの変更が最小限に抑えられます。 論理的には、WANを介した次ホップへの到達可能性のみが変更できます。

オーバーレイネットワークのルーティング情報は非常に簡単です：宛先プレフィックスのセットと、各宛先の潜在的なトランスポート次ホップのセット。 その結果、pfrは、オーバーレイネットワークごとの接続のために解決されたすべての転送状態を保存して提供するマッピングサービスを必要とします。 各転送状態には、宛先プレフィックス、次ホップ(オーバーレイIPアドレス)、および対応する転送アドレスが含まれます。

オーバーレイネットワークを使用する第二の利点は、単一ルーティングドメインの設計です。 従来のハイブリッド設計では、2つ(またはそれ以上)のルーティングドメインを持つのが一般的です:

• MPLS経由のプライマリパスのルーティングドメイン—EBGP、静的ルート、またはデフォルトルート

• インターネット上のセカンダリパス上の一つのルーティングドメイン—EIGRP、IBGP、または浮動静的ルート

複数のルーティングドメイン間でルートが交換されると、複雑さが増し、最適ではないルーティングまたはルーティングループにつながる可能性があ すべてのWANトランスポートにDMVPNを使用すると、トランスポートの選択に関係なく、すべてのパスに単一のルーティングプロトコルを使用できます。 つまり、プロバイダーが接続を提供する方法に変更があった場合、またはDMVPNの下にプロバイダーを追加または変更したい場合は、WANルーティングアーキテクチャへの投資が安全であることを意味します。

EIGRPとIBGPは、DMVPNで今日最高のルーティングプロトコルオプションです。

ルーティング接続が確立されると、PfRはピクチャに入り、IWANで高度なパス制御を提供します。 PfRはルーティングプロトコルの代替ではなく、決してそうではありません。 補助として、PfRはルーティングプロトコルからの次ホップ情報を使用し、リアルタイムのパフォーマンスとリンク使用率に基づいて上書きします。 この宛先プレフィックスごとのネクストホップ情報は、PfRが正しく動作するために重要であり、ルーティング設計の重要な要素です。 単一のルーティングドメインと非常に基本的なマッピングサービス要件を持つことで、ルーティングプロトコルとのPfR

ルーティングプロトコルで使用される”古典的な”パス制御

パス制御は、一般に”トラフィックエンジニアリング”と呼ばれ、トラフィックが送信されるネッ パスがダウンしない限り、すべてのトラフィックをプライマリパスに送信します。

図7-1は、R31(branch)がr11(headquarters)にトラフィックを送信する概念を示しています。 R31のMPLSプロバイダーへのリンクが失敗すると、トラフィックはインターネットを介して送信されます。

図7-1プライマリリンクとバックアップリンクのトラフィックフロー

この方法には主に2つの欠点があります:

• トラフィックは、アプリケーションの種類、パフォーマンス、または帯域幅の問題に関係なく、単一のパスを介して転送されます。

• ルーティングプロトコルピアは通常はまだ稼働しており、そのようなパフォーマンスの問題を検出しないため、プライマリリンクがダウンした場合にのみ、バックアップパスが使用され、プライマリパスを介してパフォーマンスの低下やブラウンアウトが発生した場合には使用されません。

ポリシーベースのルーティングを使用したパス制御

次のレベルのパス制御により、管理者は、そのパスがアップしている限り、特定のパスで送信するトラフ 最も一般的なオプションの1つは、DSCP値に基づくルーティングであるポリシーベースルーティング(PBR)の使用です。:

• 重要なビジネスアプリケーションと音声/ビデオタイプのアプリケーションにマップされるDSCP値には、優先パスを超える次ホップが割り当てられます。

• ベストエフォートアプリケーションまたはパフォーマンス低下の影響を受けないアプリケーションにマップされたDSCP値には、セカンダリパス上の次ホップ

しかし、このアプローチはインテリジェントではなく、ネットワークの動的な動作を考慮していません。 ルーティングプロトコルには、次ホップが使用可能かどうかを判断できるキープアライブタイマがありますが、選択されたパスがパフォーマンスの低下に

図7-2は、R31(branch)がr11(headquarters)にトラフィックを送信する状況を示しています。 MPLSプロバイダを渡るR31のパスがパフォーマンス問題を経験するとき、トラフィックはMPLSバックボーンを通って送信され続けます。 PBRだけでは、パフォーマンス上の問題は認識されません。 IP SLAプローブの使用など、このようなイベントを検出するための追加のメカニズムが必要です。

図7—2PBRが問題のあるリンクを検出できない

Intelligent Path Control-Performance Routing

Classic routing protocolまたはPBRを使用したパス制御は、パフォーマンスの問題を検出し、影響を受けたトラフィッ インテリジェントパス制御は、アプリケーションが通過しているパス上の実際のアプリケーションパフォーマンスを監視し、これらのリアルタイムパフォーマ

現在のパスでパフォーマンスが低下すると、Cisco intelligent path controlはユーザ定義のポリシーに従って影響を受けるフローを移動します。

図7-3は、R31がr11にトラフィックを送信する状況を示しています。 MPLSプロバイダー全体のR31のパスでパフォーマンスの問題が発生すると、影響を受けるトラフィックのみがインターネットパスに送信されます。 フォールバックするトラフィックの選択は、定義されたポリシーに基づいています。 たとえば、音声またはビジネスアプリケーションのフローはセカンダリパスを介して転送されますが、ベストエフォートトラフィックはMPLSパス

図7-3Cisco Intelligent Path Control

Advanced path controlを使用した複数のリンク上のトラフィックフローには、次のものが含まれている必要があります。:

• 関連するアプリケーションが影響を受ける前に、遅延、損失、ジッタ、定義されたパス設定などの問題を検出します。

• 既存のWANエッジルーターで利用可能で受動的に監視されている場合、実際のユーザートラフィックに基づくパッシブパフォーマン これは、重要なトラフィックを保護するためにSlaをサポートするのに役立ちます。

• 中優先度トラフィックとベストエフォートトラフィックのためのWANリンク全体の効率的な負荷分散。

• ユーザーやネットワークの他の側面に影響を与える前に、ネットワークの停止に対する効果的な反応。 これらには、接続の完全な損失を引き起こす停電や、宛先へのルートに沿ったパスの劣化によって引き起こされるネットワークの速度低下である電 停電は簡単に検出できますが、停電は追跡するのがはるかに困難であり、通常は悪いユーザーエクスペリエンスの原因となります。

• アプリケーションの特定のパフォーマンスニーズをサポートするように設計されたアプリケーションベースのポリシー(販売時点情報管理、企業リソース計画など)。

• 制御トラフィックが全体的なトラフィックの問題に寄与していないことを確認するためのWanオーバヘッドを低くします。

• 単一の管理ポイントや、積み重ねられた展開なしで拡張する機能など、簡単な管理オプション。

Cisco IOSソフトウェアの一部であるCisco Performance Routing（PfR）は、IWANでインテリジェントパス制御を提供し、Cisco IOSインフラストラクチャのインテリジェンスを使用してア

前に説明したように、PfRはルーティングプロトコルの代替ではなく、宛先プレフィックスごとに次ホップを収集するためにそれらと一緒に実行されます。 PfRには、情報を要求するためのNHRP、BGP、EIGRP、およびルーティングテーブルを備えたApiがあります。 到達可能性、遅延、損失、ジッタなどの高度な基準に基づいて、各アプリケーションに対して選択されたパスを監視し、変更することができます。 PfRは、トンネル帯域幅使用率に基づいて、使用可能なパス間のトラフィックの残りの部分をインテリジェントに負荷分散します。

Cisco PfRは、シンプルさ、導入の容易さ、および拡張性に焦点を当てて、いくつかのリリースで進化し、改善されてきました。 表7-1に、PfRの各バージョンで進化した機能のリストを示します。表7-1PfRのバージョンと機能の進化

Pfrv3の概要

Performance Routingバージョン3(Pfrv3)は、10年以上前に作成されたオリジナルのpfrの最新世代です。 Pfrv3は、使いやすさと拡張性に重点を置いており、PfRを使用してインテリジェントネットワークに簡単に移行できます。 これは、pfrの以前のバージョンからの構成と展開を簡素化するために、マルチサイトの調整とワンタッチプロビジョニングを使用しています。 Pfrv3は、マルチサイトパス制御の最適化を提供し、WANおよびクラウドベースのアプリケーションの帯域幅を認識するDSCPおよびアプリケーションベースのポリ Pfrv3は、パフォーマンスモニタ、QoS、NBAR2などの既存のAVCコンポーネントと緊密に統合されています。

PfRは、マスターコントローラ(MC)とボーダールーター(BR)であるいくつかの役割を果たすデバイスで構成されています。 ＭＣは、Ｐｆｒの制御平面として機能し、ＢＲは、ＭＣの決定に基づいて経路を選択する転送平面である。

図7-4はPfrv3の仕組みを示しています。 トラフィックポリシーは、DSCP値またはアプリケーション名に基づいて定義されます。 ポリシーでは、アプリケーションとパス選択の要件と設定を示すことができます。 サンプルポリシーでは、遅延が200ミリ秒を超えない限り、音声トラフィックが優先パスMPLSを使用することを示すことができます。 PfRはトラフィックを学習し、帯域幅とパフォーマンス特性の測定を開始します。 その後、MCは、リアルタイムのメトリックとポリシーを比較することによって決定を行い、BRsに適切なパスを使用するように指示します。

図7-4Pfrv3のメカニズム