[FVRFの仕組み] ポイントツーポイントGREトンネル : FVRFあり(tunnel vrfコマンド)

概要

ポイントツーポイントGREトンネルのオーバーレイネットワークをVRFでアンダーレイネットワークと分離します。そのうえで、オーバーレイネットワークとアンダーレイネットワークの関連付けが必要です。そのための設定コマンドがtunnel vrfコマンドです。

FVRFの概要について、以下の記事で解説しています。

ネットワークのおべんきょしませんか？

[FVRFの仕組み] FVRF(Front door VRF)とは | ネットワークのおべんきょしませんか？

https://www.n-study.com/advanced-iprouting/front-door-vrf-overview/

FVRF(Front door VRF)とは、オーバーレイネットワークとアンダーレイネットワークをVRFで論理的に分割することです。FVRFの考え方について解説します。

GREトンネルインタフェースについて、以下の記事で解説しています。

ネットワークのおべんきょしませんか？

GREトンネルインタフェース～仮想的なポイントツーポイント接続～

https://www.n-study.com/advanced-iprouting/gre-tunnel-overview/

GRE(Generic Routing Encapsulation)トンネルインタフェースとは、通信可能な2台のルータ間を仮想的にポイントツーポイントで接続するためのインタフェースです。

FVRFとIVRF

オーバーレイネットワークとアンダーレイネットワークを1つのグローバルルーティングプロセスで処理すると、さまざまなルート制御が必要です。より安定したオーバーレイネットワークを構築するために、VRFを利用します。

FVRF(Front door VRF)
IVRF(Inside VRF)

FVRFは、アンダーレイネットワーク用のVRFとして設定します。そして、IVRFはオーバーレイネットワーク用のVRFとして設定します。

オーバーレイネットワークは、VRFではなくグローバルルーティングプロセス(デフォルトVRF)を利用してもOKです。

IVRFのルーティングテーブルには、オーバーレイネットワーク経由のルート情報のみが登録されます。そして、FVRFのルーティングテーブルには、アンダーレイネットワークのルート情報のみが登録されます。

tunnel vrfコマンド

ここで、IVRFのTunnle0インタフェースからパケットを出力するときについて考えます。

Tunnel0(IVRF)から出力するパケットは、実際には、アンダーレイネットワーク(FVRF)を通じて転送されます。そのために、GREヘッダとアンダーレイネットワーク(FVRF)上を転送するための新しいIPヘッダを付加することになります。ところが、IVRFのルーティングテーブルにはFVRFのルート情報がありません。つまり、アンダーレイネットワーク上を転送するための新しいIPヘッダを付加できません。

IVRFのTunnel0からパケットを出力するときに、実際に転送することになる、FVRFとの関連付けが必要です。tunnel vrfコマンドによって、IVRFのTunnelインタフェースからパケットを出力するためのFVRFを関連付けます。

tunnel vrfコマンドのフォーマットは以下の通りです。

tunnel vrfコマンド

(config)#interface tunnel <interface-number>
(config-if)#tunnel vrf <fvrf-name>

<interface-number> : Tunnelインタフェース番号
<fvrf-name> : 関連付けるFVRF名

tunnel vrfコマンドで関連付けたVRFのルーティングテーブルに基づいて、tunnel destinationのIPアドレスへ到達性を見ることになります。なお、tunnel vrfコマンドで関連付けたVRFは、show ip interface tunnelコマンドで確認できます。

show interface tunnel

R11#show ip int tunnel 0
Tunnel0 is up, line protocol is up
  Internet address is 172.16.0.11/24
  Broadcast address is 255.255.255.255
  Address determined by non-volatile memory
  MTU is 1476 bytes
～省略～
  VPN Routing/Forwarding "IVRF"
  Downstream VPN Routing/Forwarding ""
  Tunnel VPN Routing/Forwarding "FVRF"
～省略～

FVRFを利用するGREオーバーレイネットワーク(tunnel vrf)の設定例

ネットワーク構成

次のネットワーク構成を考えます。「[FVRFの仕組み] ポイントツーポイントGREトンネル:FVRFなし」と同じネットワーク構成です。

R11-R12間でポイントツーポイントGREトンネルのオーバーレイネットワークを構築します。そして、オーバーレイネットワークとアンダーレイネットワークをVRFで分離します。VRFとして、以下のような設定を行います。

ルータ	VRF名	RD	インタフェース
R11	FVRF	65001:100	Lo0 Eth0/0
	IVRF	65001:200	Tunnel0 Eth0/1
R21	FVRF	65001:100	Lo0 Eth0/0
	IVRF	65001:200	Tunnel0 Eth0/1

表 VRF

また、オーバーレイネットワークのIVRFとアンダーレイネットワークのFVRFのアドレス範囲は、重複しないようにしています。IVRFは、172.16.x.xおよび172.17.x.x、172.18.x.xといったクラスBのプライベートアドレスでアドレッシングしています。そして、FVRFは、10.ｘ.ｘ.ｘのクラスAのプライベートアドレスでアドレッシングしています。

ルーティングプロトコルとして、IVRFはEIGRPを利用し、FVRFではOSPFを利用します。

	アドレス範囲	ルーティングプロトコル
オーバーレイネットワーク(IVRF)	172.16.0.0/16 172.17.0.0/16 172.18.0.0/16	EIGRP
アンダーレイネットワーク(FVRF)	10.0.0.0/8	OSPF

表 VRFごとのアドレスとルーティング

初期設定

FVRF/IVRFに分離していない状態から設定を行います。各機器の初期設定の抜粋です。

R11 設定抜粋(Click)

hostname R11
!
interface Loopback0
 ip address 10.0.0.11 255.255.255.255
!
interface Tunnel0
 ip address 172.16.0.11 255.255.255.0
 tunnel source Loopback0
 tunnel destination 10.0.0.21
!
interface Ethernet0/0
 ip address 10.0.11.11 255.255.255.0
!
interface Ethernet0/1
 ip address 172.17.0.11 255.255.255.0
!
router eigrp 1
 network 172.16.0.0
 network 172.17.0.0
 eigrp router-id 11.11.11.11
!
router ospf 1
 router-id 11.11.11.11
 network 10.0.0.11 0.0.0.0 area 0
 network 10.0.11.11 0.0.0.0 area 0

R21 設定抜粋(Click)

hostname R21
!
interface Loopback0
 ip address 10.0.0.21 255.255.255.255
!
interface Tunnel0
 ip address 172.16.0.21 255.255.255.0
 tunnel source Loopback0
 tunnel destination 10.0.0.11
!
interface Ethernet0/0
 ip address 10.0.21.21 255.255.255.0
!
interface Ethernet0/1
 ip address 172.18.0.21 255.255.255.0
!
router eigrp 1
 network 172.16.0.0
 network 172.18.0.0
 eigrp router-id 21.21.21.21
!
router ospf 1
 router-id 21.21.21.21
 network 10.0.0.21 0.0.0.0 area 0
 network 10.0.21.21 0.0.0.0 area 0

R12 設定抜粋(Click)

hostname R12
!
interface Loopback0
 ip address 172.17.12.12 255.255.255.0
 ip ospf network point-to-point
!
interface Ethernet0/0
 ip address 172.17.0.12 255.255.255.0
!
router eigrp 1
 network 172.17.0.0
 eigrp router-id 12.12.12.12

R22 設定抜粋(Click)

hostname R22
!
interface Loopback0
 ip address 172.18.22.22 255.255.255.0
 ip ospf network point-to-point
!
interface Ethernet0/0
 ip address 172.18.0.22 255.255.255.0
!
router eigrp 1
 network 172.18.0.0
 eigrp router-id 22.22.22.22

UL1 設定抜粋(Click)

hostname UL1
!
interface Ethernet0/0
 ip address 10.0.11.1 255.255.255.0
!
interface Ethernet0/1
 ip address 10.0.0.1 255.255.255.0
!
router ospf 1
 router-id 1.1.1.1
 network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0

UL2 設定抜粋(Click)

hostname UL2
!
interface Ethernet0/0
 ip address 10.0.21.2 255.255.255.0
!
interface Ethernet0/1
 ip address 10.0.0.2 255.255.255.0
!
router ospf 1
 router-id 2.2.2.2
 network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0

設定と確認

Step1: VRFの作成とインタフェースの割り当て

オーバーレイネットワークとアンダーレイネットワークの境界のR11/R21で、VRFによってオーバーレイネットワークとアンダーレイネットワークを分離します。VRFを作成して、インタフェースの割り当てを行います。

R11 VRFの作成とインタフェースの割り当て

ip vrf FVRF
 rd 65001:100
!
ip vrf IVRF
 rd 65001:200
!
interface Loopback0
 ip vrf forwarding FVRF
 ip address 10.0.0.11 255.255.255.255
!
interface Tunnel0
 ip vrf forwarding IVRF
 ip address 172.16.0.11 255.255.255.0
!
interface Ethernet0/0
 ip vrf forwarding FVRF
 ip address 10.0.11.11 255.255.255.0
!
interface Ethernet0/1
 ip vrf forwarding IVRF
 ip address 172.17.0.11 255.255.255.0

R21 VRFの作成とインタフェースの割り当て

ip vrf FVRF
 rd 65100:100
!
ip vrf IVRF
 rd 65100:200
!
interface Loopback0
 ip vrf forwarding FVRF
 ip address 10.0.0.21 255.255.255.255
!
interface Tunnel0
 ip vrf forwarding IVRF
 ip address 172.16.0.21 255.255.255.0
!
interface Ethernet0/0
 ip vrf forwarding FVRF
 ip address 10.0.21.21 255.255.255.0
!
interface Ethernet0/1
 ip vrf forwarding IVRF
 ip address 172.18.0.21 255.255.255.0

Step2: VRFの作成とインタフェースの割り当ての確認

show ip vrfコマンドで作成したVRFとインタフェースの割り当てを確認します。R11では、次のような表示です。

R11 show ip vrf

R11#show ip vrf
  Name                             Default RD            Interfaces
  FVRF                             65001:100             Lo0
                                                         Et0/0
  IVRF                             65001:200             Tu0
                                                         Et0/1

ただし、Tunnel0インタフェースはup/downの状態です。

R11 show interface tunnel0/show ip interface tunnel0

R11#show interface tunnel 0
Tunnel0 is up, line protocol is down
  Hardware is Tunnel
  Internet address is 172.16.0.11/24
  MTU 17916 bytes, BW 100 Kbit/sec, DLY 50000 usec,
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation TUNNEL, loopback not set
  Keepalive not set
  Tunnel linestate evaluation down - no output interface
  Tunnel source 10.0.0.11 (Loopback0), destination 10.0.0.21
   Tunnel Subblocks:
      src-track:
         Tunnel0 source tracking subblock associated with Loopback0
          Set of tunnels with source Loopback0, 1 member (includes iterators), on interface 
  Tunnel protocol/transport GRE/IP
    Key disabled, sequencing disabled
    Checksumming of packets disabled
～省略～
R11#show ip interface tunnel 0
Tunnel0 is up, line protocol is down
  Internet address is 172.16.0.11/24
  Broadcast address is 255.255.255.255
  Address determined by non-volatile memory
  MTU is 1476 bytes
  Helper address is not set
  Directed broadcast forwarding is disabled
  Multicast reserved groups joined: 224.0.0.10
～省略～
  VPN Routing/Forwarding "IVRF"
  Downstream VPN Routing/Forwarding ""
～省略～

これは、tunnel destinationの10.0.0.21への接続性がないためです。デフォルトはグローバルルーティングテーブルでtunnel destinationへの接続性を確認します。

Step3: tunnel vrfコマンドの設定

IVRFのtunnel0からパケットを出力するときに、FVRFを通じて転送できるようにtunnel vrfコマンドを設定します。

R11/R21 tunnel vrf

interface tunnel0
 tunnel vrf FVRF

Step4: tunnel vrfコマンドの確認

tunnel vrfコマンドで、tunnel0とアンダーレイネットワークのFVRFを関連付けました。でも、まだtunnel0はup/downです。

R11 show ip interface tunnel0

R11#show ip int tunnel 0
Tunnel0 is up, line protocol is down
  Internet address is 172.16.0.11/24
  Broadcast address is 255.255.255.255
  Address determined by non-volatile memory
  MTU is 1476 bytes
  Helper address is not set
  Directed broadcast forwarding is disabled
  Multicast reserved groups joined: 224.0.0.10
～省略～
  VPN Routing/Forwarding "IVRF"
  Downstream VPN Routing/Forwarding ""
  Tunnel VPN Routing/Forwarding "FVRF"
～省略～

Tunnel0がまだup/down状態なのは、FVRFのルーティングテーブルにはtunnel destinationの10.0.0.21へのルートがないからです。

R11 show ip route vrf FVRF

R11#show ip route vrf FVRF

Routing Table: FVRF
～省略～

Gateway of last resort is not set

      10.0.0.0/8 is variably subnetted, 3 subnets, 2 masks
C        10.0.0.11/32 is directly connected, Loopback0
C        10.0.11.0/24 is directly connected, Ethernet0/0
L        10.0.11.11/32 is directly connected, Ethernet0/0

FVRFのルーティングテーブルを作り上げて、tunnel destinationへの到達性を確保します。

Step5: VRFごとのルーティングの設定

R11/R21をVRFに分割したら、VRFごとのルーティングの設定もしなければいけません。FVRFのルーティングの設定は以下です。FVRFはOSPFを利用します。

R11 FVRFのルーティング(OSPF)の設定

no router ospf 1
router ospf 1 vrf FVRF
 router-id 11.11.11.11
 network 10.0.0.11 0.0.0.0 area 0
 network 10.0.11.11 0.0.0.0 area 0

R21 FVRFのルーティング(OSPF)の設定

no router ospf 1
router ospf 1 vrf FVRF
 router-id 21.21.21.21
 network 10.0.0.21 0.0.0.0 area 0
 network 10.0.21.21 0.0.0.0 area 0

そして、IVRFはEIGRPでルーティングを行います。

R11 IVRFのルーティング(EIGRP)の設定

no router eigrp 1
router eigrp 1
 !
 address-family ipv4 vrf IVRF autonomous-system 1
  network 172.16.0.0
  network 172.17.0.0
 exit-address-family
 eigrp router-id 11.11.11.11

R21 IVRFのルーティング(EIGRP)の設定

no router eigrp 1
router eigrp 1
 !
 address-family ipv4 vrf IVRF autonomous-system 1
  network 172.16.0.0
  network 172.18.0.0
 exit-address-family
 eigrp router-id 21.21.21.21

以下の図で、R11のVRFごとのルーティングプロトコルをまとめています。

Step6: VRFごとのルーティングの確認

FVRF/IVRFのルーティングプロトコルの設定が正しくできれば、それぞれのVRFのルーティングテーブルができ上がります。R11のルーティングテーブルは次の通りです。

R11VRFごとのルーティングテーブル

R11#show ip route vrf FVRF

Routing Table: FVRF
～省略～

Gateway of last resort is not set

      10.0.0.0/8 is variably subnetted, 6 subnets, 2 masks
O        10.0.0.0/24 [110/20] via 10.0.11.1, 00:08:40, Ethernet0/0
C        10.0.0.11/32 is directly connected, Loopback0
O        10.0.0.21/32 [110/31] via 10.0.11.1, 00:08:40, Ethernet0/0
C        10.0.11.0/24 is directly connected, Ethernet0/0
L        10.0.11.11/32 is directly connected, Ethernet0/0
O        10.0.21.0/24 [110/30] via 10.0.11.1, 00:08:40, Ethernet0/0
R11#show ip route vrf IVRF

Routing Table: IVRF
～省略～

Gateway of last resort is not set

      172.16.0.0/16 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
C        172.16.0.0/24 is directly connected, Tunnel0
L        172.16.0.11/32 is directly connected, Tunnel0
      172.17.0.0/16 is variably subnetted, 3 subnets, 2 masks
C        172.17.0.0/24 is directly connected, Ethernet0/1
L        172.17.0.11/32 is directly connected, Ethernet0/1
D        172.17.12.0/24 [90/409600] via 172.17.0.12, 00:59:47, Ethernet0/1
      172.18.0.0/24 is subnetted, 2 subnets
D        172.18.0.0 [90/26905600] via 172.16.0.21, 00:08:43, Tunnel0
D        172.18.22.0 [90/27033600] via 172.16.0.21, 00:08:43, Tunnel0

このように、R11ではVRFによって、アンダーレイネットワークとオーバーレイネットワークが分離されています。

これで、FVRF/IVRFでアンダーレイネットワークとオーバーレイネットワークを分離するための設定はすべて完了です。

Step7: 通信確認

オーバーレイネットワークの通信が正常にできることを確認します。R12からR22へPingを実行します。

R12からR22へPing

R12#ping 172.18.22.22 source 172.17.12.12
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 172.18.22.22, timeout is 2 seconds:
Packet sent with a source address of 172.17.12.12
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 1/1/2 ms

オーバーレイネットワークの通信が正常にできていることがわかります。

R12からR22宛てのPingをR11 E0/1でキャプチャすると、次のような内容です。

設定コマンドのまとめ

初期設定の状態からR11/R21に設定した設定コマンドのまとめです。

R11 設定コマンドのまとめ

ip vrf FVRF
 rd 65001:100
!
ip vrf IVRF
 rd 65001:200
!
interface Loopback0
 ip vrf forwarding FVRF
 ip address 10.0.0.11 255.255.255.255
!
interface Tunnel0
 ip vrf forwarding IVRF
 ip address 172.16.0.11 255.255.255.0
 tunnel vrf FVRF
!
interface Ethernet0/0
 ip vrf forwarding FVRF
 ip address 10.0.11.11 255.255.255.0
!
interface Ethernet0/1
 ip vrf forwarding IVRF
 ip address 172.17.0.11 255.255.255.0
!
router eigrp 1
 !
 address-family ipv4 vrf IVRF autonomous-system 1
  network 172.16.0.0
  network 172.17.0.0
 exit-address-family
 eigrp router-id 11.11.11.11
!
router ospf 1 vrf FVRF
 router-id 11.11.11.11
 network 10.0.0.11 0.0.0.0 area 0
 network 10.0.11.11 0.0.0.0 area 0

R21 設定コマンドのまとめ

ip vrf FVRF
 rd 65100:100
!
ip vrf IVRF
 rd 65100:200
!
interface Loopback0
 ip vrf forwarding FVRF
 ip address 10.0.0.21 255.255.255.255
!
interface Tunnel0
 ip vrf forwarding IVRF
 ip address 172.16.0.21 255.255.255.0
 tunnel vrf FVRF
!
interface Ethernet0/0
 ip vrf forwarding FVRF
 ip address 10.0.21.21 255.255.255.0
!
interface Ethernet0/1
 ip vrf forwarding IVRF
 ip address 172.18.0.21 255.255.255.0
!
router eigrp 1
 !
 address-family ipv4 vrf IVRF autonomous-system 1
  network 172.16.0.0
  network 172.18.0.0
 exit-address-family
 eigrp router-id 21.21.21.21
!
router ospf 1 vrf FVRF
 router-id 21.21.21.21
 network 10.0.0.21 0.0.0.0 area 0
 network 10.0.21.21 0.0.0.0 area 0

まとめ

ポイント

アンダーレイネットワーク用のFVRF(Front door VRF)とオーバーレイネットワーク用のIVRF(Inside VRF)に分割して、より安定したオーバーレイネットワークを構築します。
IVRFのTunnelインタフェースとFVRFを関連付けるためにtunnel vrfコマンドを利用します。

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[FVRFの仕組み] ポイントツーポイントGREトンネル : FVRFあり(tunnel vrfコマンド)

概要

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FVRFとIVRF

tunnel vrfコマンド

tunnel vrfコマンド

show interface tunnel

FVRFを利用するGREオーバーレイネットワーク(tunnel vrf)の設定例

ネットワーク構成

初期設定

設定と確認

Step1: VRFの作成とインタフェースの割り当て

R11 VRFの作成とインタフェースの割り当て

R21 VRFの作成とインタフェースの割り当て

Step2: VRFの作成とインタフェースの割り当ての確認

R11 show ip vrf

R11 show interface tunnel0/show ip interface tunnel0

Step3: tunnel vrfコマンドの設定

R11/R21 tunnel vrf

Step4: tunnel vrfコマンドの確認

R11 show ip interface tunnel0

R11 show ip route vrf FVRF

Step5: VRFごとのルーティングの設定

R11 FVRFのルーティング(OSPF)の設定

R21 FVRFのルーティング(OSPF)の設定

R11 IVRFのルーティング(EIGRP)の設定

R21 IVRFのルーティング(EIGRP)の設定

Step6: VRFごとのルーティングの確認

R11VRFごとのルーティングテーブル

Step7: 通信確認

R12からR22へPing

設定コマンドのまとめ

R11 設定コマンドのまとめ

R21 設定コマンドのまとめ

まとめ

ポイント

IPルーティング応用