打造可靠的IP城域核心網(wǎng)

　　路由器是城域IP網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備。隨著城域網(wǎng)的發(fā)展，特別是業(yè)務(wù)需求的豐富，對(duì)路由器的要求越來越高，城域核心網(wǎng)的技術(shù)也日益豐富。

　　作為承載網(wǎng)絡(luò)，隨著NGN、IPTV等QoS敏感型業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，IP核心網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量控制和網(wǎng)絡(luò)可靠性指標(biāo)都成為城域核心網(wǎng)絡(luò)備受關(guān)注的兩個(gè)方面。而作為城域網(wǎng)，上聯(lián)出口是多方向的，可以由不同運(yùn)營商提供選擇，也可以由不同服務(wù)品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)提供選擇，無論如何，都需要城域網(wǎng)提供有效的業(yè)務(wù)疏導(dǎo)能力。

網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)

　　城域核心網(wǎng)絡(luò)目前多采用聚合型網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因?yàn)榈侥壳盀橹梗�城域網(wǎng)的流量還是匯聚型的。P2P的業(yè)務(wù)可能會(huì)逐步改變城域網(wǎng)的流量模型，等到P2P的流量成為主導(dǎo)時(shí)，城域核心網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模型也將隨之改變。

　　如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用雙上聯(lián)方式連接到兩個(gè)不同的上游節(jié)點(diǎn)，既可以保證鏈路的冗余，又可保證上游節(jié)點(diǎn)間的冗余。拓?fù)渖蠈?shí)現(xiàn)完全的雙備僅僅是可靠性設(shè)計(jì)的一個(gè)必要條件，如何保證在鏈路或節(jié)點(diǎn)失效后快速地切換到冗余的鏈路或節(jié)點(diǎn)上，是保證網(wǎng)絡(luò)可用性指標(biāo)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

　　保護(hù)切換的時(shí)延主要由幾部分組成：故障檢測(cè)時(shí)延、故障信息傳遞時(shí)延、選擇路徑計(jì)算時(shí)延以及路徑更新時(shí)延。

　　鏈路的故障檢測(cè)時(shí)延與所采用的傳送技術(shù)有關(guān)。SDH在故障的檢測(cè)和傳遞方面表現(xiàn)得最為優(yōu)秀，因此，對(duì)于IP網(wǎng)絡(luò)而言，POS接口的故障檢測(cè)時(shí)延非常小，而Ethernet接口的故障檢測(cè)時(shí)延卻沒有保障，特別是當(dāng)路由器間以太鏈路經(jīng)過一些傳送設(shè)備傳遞（如光電轉(zhuǎn)換器、交換機(jī)）時(shí)，鏈路的狀態(tài)有時(shí)甚至難以反映路由器的狀態(tài)。這時(shí)，路由器只能依靠動(dòng)態(tài)路由協(xié)議的HELLO機(jī)制完成對(duì)鏈路狀態(tài)的監(jiān)聽。路由協(xié)議的HELLO周期一般為10？30秒，三個(gè)周期的無響應(yīng)才能確定鏈路的中斷，所以依靠路由協(xié)議檢測(cè)鏈路故障時(shí)延遲非常大。BFD是新近推出的一個(gè)用來縮短檢測(cè)周期的技術(shù)，可以將檢測(cè)周期縮短到微秒量級(jí)。檢測(cè)周期的設(shè)定需結(jié)合使用環(huán)境確定。

　　故障信息傳遞時(shí)延與所需傳遞的范圍有關(guān)。IGP會(huì)在IGParea內(nèi)部flood鏈路和節(jié)點(diǎn)的故障信息，而以太網(wǎng)只有在運(yùn)行STP時(shí)才會(huì)在STP域內(nèi)傳遞，因?yàn)閭鬟f的目的是讓相關(guān)節(jié)點(diǎn)作出新的路徑選擇。這些網(wǎng)絡(luò)都不可以將規(guī)模做得過大，以避免網(wǎng)絡(luò)故障信息傳遞時(shí)延過長，造成全網(wǎng)信息的不同步。

　　選擇路徑計(jì)算時(shí)延則與所采用的算法有關(guān)。

　　路徑更新時(shí)延是指路徑更新信息傳遞的時(shí)延。

業(yè)務(wù)疏導(dǎo)能力設(shè)計(jì)

　　動(dòng)態(tài)路由是IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個(gè)核心技術(shù)，是IP網(wǎng)絡(luò)生存到今天的一個(gè)重要保障。動(dòng)態(tài)路由技術(shù)為IP網(wǎng)絡(luò)提供了非常良好的自愈能力，其中，外部路由協(xié)議（BGP）更為運(yùn)營商提供了良好的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)流量流向的能力。

　　業(yè)務(wù)疏導(dǎo)是ISP經(jīng)常要面對(duì)的一個(gè)問題。當(dāng)ISP上聯(lián)多個(gè)運(yùn)營商時(shí)，ISP要根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求、與其他運(yùn)營商的互聯(lián)資費(fèi)等因素調(diào)整自己的互聯(lián)策略。在ISP做內(nèi)部互聯(lián)時(shí)，也需要考慮不同的網(wǎng)絡(luò)平面有不同的承載能力。

　　ISP與其他運(yùn)營商互聯(lián)時(shí)可采用的主要是BGP。ISP做內(nèi)部互聯(lián)時(shí)，除BGP外，還有很多種疏導(dǎo)方法可供選擇，包括策略路由（或稱為基于轉(zhuǎn)發(fā)的路由）、流量工程（TE）、虛擬專網(wǎng)（VPN）。

　　流量工程對(duì)于業(yè)務(wù)的控制性很強(qiáng)，主要用于域內(nèi)/網(wǎng)內(nèi)的流量疏導(dǎo)，對(duì)于域間/網(wǎng)間的流量，由于其技術(shù)前期在跨域解決方案上比較滯后，同時(shí)也因?yàn)榱髁抗こ虩o法在運(yùn)營商之間實(shí)施，所以在域間/網(wǎng)間的流量疏導(dǎo)上鮮有應(yīng)用。

　　VPN是用來提供企業(yè)專網(wǎng)服務(wù)的技術(shù)，可以用來構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)。虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也可以用來很好地控制流量流向，但是，由于城域網(wǎng)主要承載的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的開放性與虛擬網(wǎng)絡(luò)所要求的封閉性有著本質(zhì)的區(qū)別，所以VPN方案的實(shí)施難度非常大。同時(shí)由于MPLSVPN對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載能力比較有限，特別是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的路由表承載能力有限，因此，較少應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載。

　　BGP是最通行的疏導(dǎo)網(wǎng)間流量的方案，由于其開放性和通用性，它通常是運(yùn)營商之間溝通的一個(gè)橋梁。BGP的流量疏導(dǎo)方法，如AS－PATHPREPEND、MED、LOCAL－PREFERENCE幾乎是所有互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商都在使用的手段。策略路由則因其單點(diǎn)控制的簡便性以及可以根據(jù)源地址進(jìn)行控制的特異性也被較多地應(yīng)用，但因其是在轉(zhuǎn)發(fā)層面上進(jìn)行控制，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的負(fù)荷壓力遠(yuǎn)高于BGP方案，同時(shí)，因其單點(diǎn)控制所帶來的全網(wǎng)路由選擇的不一致性使網(wǎng)絡(luò)存在路由循環(huán)等隱患，策略路由很少應(yīng)用于大型網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)絡(luò)核心。

服務(wù)質(zhì)量保證

　　在核心網(wǎng)絡(luò)中，超量的保證帶寬資源是保證業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量最簡便的手段，但它所帶來的網(wǎng)絡(luò)資源開銷是否合理、是否經(jīng)濟(jì)一直是人們爭(zhēng)論的話題。無論如何，DIFF－SERVE可以為集約式經(jīng)營提供一個(gè)很好的手段來保證服務(wù)質(zhì)量，但這種保證是否公平，關(guān)鍵還在于用戶接入控制。

　　用戶接入控制最重要的一點(diǎn)是保證業(yè)務(wù)公平性。所謂公平，就是當(dāng)用戶付費(fèi)高時(shí)就應(yīng)該獲得更好的服務(wù)質(zhì)量。早期的用戶接入控制只能在用戶接入點(diǎn)按用戶合同對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行限速和標(biāo)志，擁塞時(shí)根據(jù)標(biāo)志確定包丟棄的原則。接入控制如為單級(jí)，無法嵌套（包括ATM網(wǎng)絡(luò)）。當(dāng)一個(gè)企業(yè)用戶申請(qǐng)一個(gè)專線時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠提供的僅僅是CIR和PIR兩個(gè)參數(shù)，CIR（保證信息速率）為保證帶寬，PIR（峰值信息速率）為允許的突發(fā)帶寬。如果用戶要求進(jìn)一步按用戶所傳遞的業(yè)務(wù)分別控制服務(wù)帶寬，則需要新的業(yè)務(wù)控制能力，這種能力稱為層級(jí)化QoS（H－QoS）。當(dāng)一個(gè)專線用戶內(nèi)部有語音、數(shù)據(jù)、視頻三類業(yè)務(wù)時(shí)，用戶希望能夠在明確整體租用帶寬（確定資費(fèi)）的前提下，更細(xì)分每種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量保證，設(shè)定每種業(yè)務(wù)的CIR和PIR。H－QoS為用戶提供了一個(gè)更精細(xì)、更合理地利用所租帶寬的能力，同時(shí)為他們提供所需要的服務(wù)質(zhì)量保證。

網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)技術(shù)的新進(jìn)展----BFD

　　BFD（雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)）是一個(gè)IETF正在制訂的標(biāo)準(zhǔn)。它可以在所有類型的接口上運(yùn)行，并提供毫秒級(jí)甚至微秒級(jí)的快速檢測(cè)。同時(shí)它還可以在任何網(wǎng)絡(luò)層面上運(yùn)行，例如，在鏈路層實(shí)現(xiàn)以太鏈路檢測(cè)，在路由層實(shí)現(xiàn)路由器間路由協(xié)議連接的快速檢測(cè)，包括路由器的鄰節(jié)點(diǎn)是否蕩機(jī)。

　　BFD通過在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間互相定期快速發(fā)送BFD控制包（一個(gè)特定格式的UDP包），在接收端檢測(cè)，超出三個(gè)約定周期沒有收到BFD包則判定為斷路。這和以往的分組網(wǎng)絡(luò)斷線檢測(cè)機(jī)制有所不同，它不必在接收后回傳響應(yīng)，也不是根據(jù)響應(yīng)的接收情況判定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的。采用這種機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是，絕對(duì)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延對(duì)BFD的運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生影響（例如廣域網(wǎng)距離遠(yuǎn)的兩點(diǎn)間round－trip的延遲比較大，如果采用響應(yīng)模式則必須加大BFD的檢測(cè)周期，這樣就會(huì)影響B(tài)FD的故障檢測(cè)速度）。但是這種機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)則極為敏感，兩個(gè)BFD包的間隔如果因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)而增大，則會(huì)影響接收端的判斷。所以BFD的檢測(cè)周期應(yīng)該大于被檢測(cè)端的網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)（jitter）。

　　BFD除了可以為沒有快速故障檢測(cè)能力的鏈路（如以太）提供快速檢測(cè)手段外，還可以用來檢測(cè)MPLSLSP以及其他虛擬連接（比如GRE等各種隧道）的連接狀態(tài)。當(dāng)用來檢測(cè)LSP時(shí)，如果LSP采用了FRR做保護(hù)，則需要設(shè)置BFD的檢測(cè)周期大于FRR的保護(hù)速度。因?yàn)镕RR保護(hù)LSP時(shí)會(huì)造成BFD包的抖動(dòng)甚至丟失，而既然FRR完成了LSP的保護(hù)，則無須讓上層檢測(cè)到LSP的故障，否則會(huì)引起上下層路由的頻繁切換。

　　BFD與路由協(xié)議的互動(dòng)可以縮短路由協(xié)議鏈路狀態(tài)檢測(cè)周期，從而使路由協(xié)議更快速地收斂。在傳統(tǒng)路由網(wǎng)絡(luò)中，路由層面的服務(wù)中斷只能依靠動(dòng)態(tài)路由協(xié)議中的HELLO機(jī)制探測(cè)，因?yàn)檫@些機(jī)制設(shè)計(jì)得比較早，當(dāng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境多為低速網(wǎng)絡(luò)，所以timer一般都設(shè)置在秒級(jí)。在現(xiàn)在的高速網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)延遲和設(shè)備延遲已經(jīng)大大降低，完全可以采用更短的探測(cè)周期，BFD正是可以幫助完成該任務(wù)的一個(gè)功能。