BGP PIC Core

1. BGP PIC(Prefix Independent Convergence) Core

• PIC는 Data Plane Convergence Time을 줄이는 기능
• Core 라우터 장애 발생 시, IGP가 BGP Next-Hop에 대한 New Best-Path를 찾는 Convergence Time을 단축
• Core 라우터 장애 발생 시, BGP Next-Hop은 변경되지 않고 IGP가 New Path를 찾는 경우에 도움
• BGP PIC Core는 간단히 참고만 하면 된다고 판단
• PIC 학습이 필요하지만 시간이 없으면 '4) Introduction to Hierarchical FIB' 부분만 학습하는 것을 권장
  • 옛날 장비에서 BGP Prefix는 Recursed Next-Hop과 OIF가 있는 Flat FIB에 설치되므로 Next-Hop이 변경되면 FIB 테이블에서 많은 정보를 변경
  • Hierarchical FIB는 BGP Next-Hop 및 IGP Next-Hop을 따로 저장하여 IGP Next-Hop이 변경되어도 테이블 전체를 변경할 필요가 없어져 Data Plane에서 Convergence Time 단축

 

 

2. BGP PIC Core Sample Configuration

1) BGP PIC Core Sample Configuration 구성도

• 테스트 장비
  
  • 에뮬레이터 : EVE-NG
  • 라우터 : Cisco IOL I86BI_LINUX-ADVENTERPRISEK9-M, Version 15.5(2)T
• OSPF에 포함되는 Interface는 모두 Point-to-Point로 구성
• AS1에는 R5가 Route-Reflector가 되도록 구성
• R1이 R4로 향하는 경로 중, 선호하는 Next-Hop이 R3가 되도록 R6의 Loopback Interface Cost을 크게 설정

 

2) BGP Basic Configuration

 

3) Introduction to BGP PIC Core

• R1에서 BGP로 학습한 두 개의 NLRI의 Next-Hop은 3.3.3.3

 

• R1→R4로 통신하고자 할 때, 현재 트래픽 경로는 R1→R2→R3→R4를 사용

 

• BGP Next-Hop인 3.3.3.3은 OSPF를 통해 학습하였으며 BGP Next-Hop에 도달하기 위해 Next-Hop이 1.1.2.2이며 OIF는 e0/2를 사용

 

• 옛날 네트워크 장비는 Recursive Lookup을 통한 라우팅 처리
• BGP로 학습한 4.4.4.4/32에 도달하기 위해 BGP Next-Hop을 3.3.3.3을 사용하며 3.3.3.3/32으로 통신하려면 Next-Hop이 1.1.2.2이며 OIF는 e0/2를 사용
• 현재 BGP NLRI가 2개뿐이지만 대형 네트워크처럼 몇 백만 개의 NLRI를 학습했다면 문제 발생
  • 이유는 아래 참고

 

• R2인 Provider 장비 Failure 시, R1에 발생되는 영향을 알기 위해 Debug를 설정

 

• R2 장비 Failure를 구현하기 위해 모든 인터페이스를 Shutdown
• R2 Failure 후, R1에서 BGP Next-Hop인 3.3.3.3으로 가는 New Best-Path를 탐색

 

• 3.3.3.3/32로 통신하기 위한 New Next-Hop인 1.1.5.5(R5)로 Reconvergence 하여 설치
• BGP도 업데이트되었음을 확인

 

• BGP Next-Hop이 변경되지 않았으므로 BGP 테이블에는 변경된 내용이 없는 상태

 

• OSPF는 3.3.3.3으로 통신하기 위해 Next-Hop은 1.1.5.5를, OIF는 e0/1를 사용

 

• BGP로 학습한 NLRI에 대한 FIB 항목도 New Next-Hop 및 OIF를 반영하여 변경
• 3.3.3.3/32에 도달하기 위해 New Path를 파악하고 FIB의 항목을 New Next-Hop으로 업데이트
• 대형 네트워크에서 수백만 개의 NLRI가 있을 경우, 하나씩 업데이트를 받아야 하며 해당 작업에는 오랜 시간(min)이 소요
• Flat FIB 구조를 Hierarchical FIB 구조로 변경하여 Convergence Time이 오래 걸리는 문제 보완 가능

 

4) Introduction to Hierarchical FIB

• Flat FIB 구조는 Prefix와 Next-Hop / OIF 사이에 1:1 관계이므로 Next-Hop이 변경되면 FIB의 각 Prefix를 탐색하여 Next-Hop을 업데이트를 해야 하므로 많은 CPU Cycles을 필요로 하는 시간 소모적인 프로세스
• 위와 같은 문제를 개선하기 위해 Hierarchical FIB 구조를 사용

 

• Hierarchical FIB 구조를 사용하면 BGP Next-Hop과 IGP Next-Hop을 별도로 저장

 

• IGP Next-Hop이 변경될 때 영향을 받는 FIB 부분만 변경하면 된다는 큰 이점 존재
• BGP Next-Hop에서 Pointer를 'R3 via 1.1.2.2'에서 'R3 via 1.1.5.5'로 변경만 필요
• BGP Prefix 또는 BGP Next-Hop은 미변경
• Convergence Time은 IGP가 New Next-Hop을 찾는 Convergence Time에 따라 결정
• Hierarchical FIB 구조 장점
  • FIB 메모리 사용량 감소
  • IGP Next-Hop이 변경될 때 BGP Prefix 및 BGP Next-Hop이 변경되지 않으므로 필요한 CPU Cycles 수 감소
• Hierarchical FIB는 거의 모든 Cisco 플랫폼에서 지원
  • Cisco IOS XR 및 NX-OS에서는 기본적으로 지원
  • Cisco IOS에서는 아래 명령어로 활성화 가능

 

• Hierarchical FIB를 활성화하는 명령어는 위와 같이 간단하지만 IGP Convergence Time에 의존하므로 전체적인 Convergence Time을 단축하기 위해 BFD 또는 FRR과 같은 기술 구현이 필요