搜索
第八章MPLS技术的工程应用第八章MPLS技术的工程应用本章内容：MPLS在流量工程中的应用MPLS的QoS实现MPLS在VPN上的应用本章重点：MPLS流量工程概念与内容QoS各相关概念与方法本章难点：MPLS导入模型图、流量中继差分服务模型8.1.1流量工程概述一、什么是流量工程（TrafficEngineering，TE）就是一种可用来控制网络资源，提高网络性能，解决网络资源的分配和网络吞吐量的网络资源调控技术。简单地说，流量工程（TE）就是将业务流合理地映射到网络的物理拓扑上，使业务流有效地通过IP网络，以避免不均匀的使用网络而导致拥塞的过程。8.1MPLS在流量工程中的应用二、流量工程中的性能指标8.1.1流量工程概述1．面向应用的性能指标是一种与每种特定应用服务流的流量特性相关的指标，包括了增强业务QoS性能的各个方面。对尽力而为的Internet业务模型中，面向应用的性能指标包括分组丢失的最小化、时延的最小化、吞吐量的最大化以及对服务等级协定（SLA）的增强等。在差分服务的Internet中，面向应用的性能指标包括峰值、时延峰值变化、丢失率和最大分组传输延迟等统计数据。2．面向网络的性能指标是一个与网络资源相关的指标，面向网络的性能指标包括了优化资源利用的各个方面。二、流量工程中的性能指标8.1.1流量工程概述拥塞最小化是流量工程的一项重要的性能指标，流量工程所要解决的主要问题就是减少拥塞的产生。三、网络拥塞的最小化当网络资源不充足或不能满足负荷的需求时，所发生的拥塞可以通过扩展网络容量、应用分类拥塞控制算法、扩展网络容量与应用分类拥塞控制算法同时使用等途径来解决。当业务量到可用资源之间的映射效率不高，导致一部分网络资源被过度使用而另一部分网络资源未被充分利用时，所发生的拥塞需要利用流量工程来解决。8.1.1流量工程概述四、流量与资源控制►对网络的性能优化本质上是一个控制问题。►流量工程部件在自适应反馈控制系统中起着控制器的作用。►流量工程对控制策略作格式化，通过监视系统观测着网络状态，对业务量进行描述，最后通过各种控制措施使网络达到与控制策略相符的理想状态。►理想化的控制措施包括对各种流量管理参数校正、对与路由有关参数校正、对与资源有关属性和约束条件的校正等。8.1.1流量工程概述一、MPLS流量工程技术基础8.1.2MPLS流量工程（一）选用MPLS实现流量工程的原因（1）MPLS是一种交换和路由的综合体。（2）MPLS流量工程提供了完整的流量管理方法。（3）MPLS流量工程根据业务流所需的资源和网络中的资源可用情况来引导业务流有效通过网络。（4）MPLS流量工程可以平滑地将失效链路或节点上的业务流利用新的约束转移到网络的其他通路上进行传输。（一）选用MPLS实现流量工程的原因其他方面的因素：►显式标记交换通路的建立可以人工配置，也可自动创建。►给流量中继规定一套属性来调整流量中继的行为特征。►给各种网络资源规定一套属性。►允许业务流的聚合与分解。►MPLS技术更容易实现基于约束的路由集成。一、MPLS流量工程技术基础8.1.2MPLS流量工程（二）MPLS流量工程的主要内容1．路径的选择2．路径优先级的选择3．负载均衡4．路由备份5．故障恢复一、MPLS流量工程技术基础8.1.2MPLS流量工程（三）MPLS导入模型图和流量工程基本问题表述G＝（V，E，c）（9-1）H＝（U，F，d）（9-2）G表示物理网络拓扑，V是网络中一系列节点的集合，E是节点间链路的集合，参数c则是E和V的相关容量和其他一些约束条件限制。H表示MPLS导入模型图，U是V的子集，它至少是一条LSP上的节点集合，F是一系列LSP，参数d是与F相关的需求和一些约束条件。一、MPLS流量工程技术基础8.1.2MPLS流量工程12657348G=（V，E，c）V={1,2,3,4,5,6,7,8}E={1-2,1-3,1-4,1-6,2-6,2-7,2-8,3-6,3-7,3-8,4-5,4-8,5-7}MPLS导入模型图举例12657348H=（U，F，d），从节点1到节点7U={1,2,3,4,5,7}F={1-2,2-7;1-3,3-7;1-4,4-5,5-7}MPLS导入模型图举例12657348H=（U，F，d），从节点1到节点6U={1,2,3,6}F={1-2,2-6;1-3,3-6;1-6}MPLS导入模型图举例12657348H=（U，F，d），从节点1到节点8U={1,2,3,4,8}F={1-2,2-8;1-3,3-8;1-4,4-8}MPLS导入模型图举例基于MPLS的流量工程问题就可表述为：（1）如何将分组正确映射到转发等价类（FEC）上；（2）如何将转发等价类（FEC）正确映射到流量中继上；（3）如何通过LSP将流量中继正确映到物理网络拓扑上。（三）MPLS导入模型图和流量工程基本问题表述G＝（V，E，c）（9-1）H＝（U，F，d）（9-2）一、MPLS流量工程技术基础8.1.2MPLS流量工程（四）流量中继的相关描述流量中继是指具有同一业务等级，由同一标记交换路径传送的一组业务流。►流量中继本质上是对具有某一特定特征业务流的抽象表示。►可以把流量中继看作是一种选路的对象。主要内容：流量中继属性流量中继的基本操作流量中继的基本流量工程属性一、MPLS流量工程技术基础8.1.2MPLS流量工程流量中继的基本属性►流量中继是指一“组”具有相同业务级别的业务流的集合。在有些场合，必须放宽这种定义，可以是包含多种业务级别的业务流的集合。►在单一业务模型中，流量中继可以将入口节点到出口节点间的部分或所有业务封装在一起进行传输。►流量中继是可以进行路由的对象（类似于ATM的VC）。►流量中继与其所经过的LSP不同。从操作的角度来看，可以把一个流量中继从一条通路转移到另一条通路上。►流量中继是单向的。实际应用中，一个流量中继可以通过它的入口和出口LSR来描述，将FEC映射到它上面，并且有一个属性集来决定它的行为特性。流量中继的基本操作►建立：创建一个流量中继。►激活：使一个流量中继开始传送业务量。►去激活：使一个流量中继停止传送业务量。►更改属性：使一条流量中继的属性发生改变。►重新选路：使一条流量中继的路径发生改变。►拆除：从网络中删除一条流量中继，并释放所有网络资源。►记帐和性能监测：通过记帐和性能监测可以获取系统性能统计数据，这些数据可以为网络的流量性能描述、网络性能优化和容量规划提供参考。流量中继的基本流量工程属性►业务量参数属性：可用于获取在流量中继中传输数据流的FEC特性，包括峰值速率、平均速率、允许突发率等。►通用路径选择和管理属性：定义了流量中继的选路规则和对已经建立的路径进行管理维护的规则。如通过网管指定的显式路由、多重路径优先级别、资源类别亲和属性、适应性属性、平行流量中继之间的负载分配等。►优先权属性：定义了流量中继之间的相对重要性。流量中继的基本流量工程属性►抢占权属性：将决定一条流量中继能否抢占另一条流量中继的路径，或者该流量中继的路径能否为其他流量中继所抢占。有4种模式：允许抢占；不允许抢占；允许被抢占；不允许被抢占。►恢复属性：决定流量中继在发生故障时，网络系统将采取的行为，包括：故障检测、出错通知、链路复原与业务恢复。►策略属性：是指某一流量中继在不再符合路径建立时约定的情况下，决定底层协议应采取的动作。（五）资源属性1．最大分配因子它决定了分配给流量中继主干线资源与可用资源的比例。►如果所有参与某一资源分配的流量中继的资源需求的总和不超过该资源总容量的话，则称对该资源的分配为不完全分配。►如果参与某一资源分配的流量中继的资源需求的总和超过了该资源总容量的话，则称对该资源的分配为过量分配。一、MPLS流量工程技术基础8.1.2MPLS流量工程2．资源等级属性表明资源的“等级”，由管理员配置。可用“颜色”的概念来表述，相同“颜色”的资源属于相同等级。主要应用：►可为不在同一个拓扑区域中的一组资源应用相同的策略。►可为一组建立流量中继路径所需的网络资源制定各资源使用的优先顺序。►对某些类型资源可做显式约束。►可应用归纳式的包含/排除策略。►增强本地业务量包容策略，也就是说，如何将本地业务局限在本地加以解决。►可以用于用户认证。一、MPLS流量工程技术基础8.1.2MPLS流量工程（六）约束路由约束路由是一种命令驱动并具有资源预留能力的路由算法，它能够使得按需驱动的路由规范与基于拓扑驱动的逐跳式路由规范能在同一网络中共存。约束路由功能的实现主要依靠三方面的数据：与流量中继有关的各种属性、与资源相关的属性和其他拓扑状态信息。一、MPLS流量工程技术基础8.1.2MPLS流量工程管理接口MPLS约束路由进程传统IGP进程资源属性可用性数据库链路状态数据库图8.2LSR中的约束路由与IGP协议的共存一、MPLS流量工程技术基础8.1.2MPLS流量工程二、MPLS流量工程组成部件使用MPLS实现流量工程主要包括四个功能部件：分组转发、信息分发、路径选择和信令部件。分组输出信息流LSP建立LSR框图LSP建立信息流分组输入IGP路由选择链路状态数据库LSP通路选择流量工程数据库RSVP/LDP信令部件IS-IS/CSPF路由分组转发部件8.1.2MPLS流量工程分组输出信息流LSP建立LSR框图LSP建立信息流分组输入IGP路由选择链路状态数据库LSP通路选择流量工程数据库RSVP/LDP信令部件IS-IS/CSPF路由分组转发部件分组转发部件就是多协议标记交换。允许数据包按一条预先确定的标记交换路径（LSP），从一个标记交换路由器（LSR）转发到另一个LSR。二、MPLS流量工程组成部件分组输出信息流LSP建立LSR框图LSP建立信息流分组输入IGP路由选择链路状态数据库LSP通路选择流量工程数据库RSVP/LDP信令部件IS-IS/CSPF路由分组转发部件信息分发部件：通过IGP或IS-IS扩展实现，在扩展后的链路属性里包含了每个路由器的链路状态信息，每个LSR通过一个特殊的流量工程数据库对网络链路属性和拓扑信息进行管理。二、MPLS流量工程组成部件路径选择部件：每个入口LSR通过对TED中的信息使用约束最短路径优先（CSPF）算法来决定每条LSP的物理路径，并在计算时考虑了链路状态拓扑信息和网络资源状态属性等一些特定的约束条件。分组输出信息流LSP建立LSR框图LSP建立信息流分组输入IGP路由选择链路状态数据库LSP通路选择流量工程数据库RSVP/LDP信令部件IS-IS/CSPF路由分组转发部件二、MPLS流量工程组成部件信令部件就是负责LSP的建立和标记的分发，它可以是扩展的资源预留协议（E-RSVP）或LDP/CR-LDP标记分发协议。分组输出信息流LSP建立LSR框图LSP建立信息流分组输入IGP路由选择链路状态数据库LSP通路选择流量工程数据库RSVP/LDP信令部件IS-IS/CSPF路由分组转发部件二、MPLS流量工程组成部件三、MPLS流量工程的实现显式路由显式路由拓扑使用在线计算IGP扩展CSPF计算LSR中转发表的建立离线计算LSR中的E-RSVP/LDP信令管理员配置图9.3离线与在线LSP的计算与配置8.1.2MPLS流量工程8.2.1QoS概念及实现过程8.2MPLS的QoS实现一．QoS的概念►就是服务质量（QualityofService）。►QoS是一个综合指标，用于衡量使用一个服务的满意程度。►具体包括业务可靠性、延迟抖动、吞吐量、包丢失率、安全性等性能参数。子网带宽管理资源预留协议可实现QoS的应用端到端QoS的实现QoS差分服务资源预留协议资源预留协议ISP的网络子网带宽管理主机A应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层子网带宽管理主机B应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层QoS应用差分服务从上到下QoS图8.5QoS的实现一．QoS的概念端到端QoS网络QoS节点QoS节点QoSQoS响应QoS响应提出QoS请求提出QoS请求网