上課課件-第7章流量工程和

7.1

流量工程概述流量工程是針對網(wǎng)絡(luò)資源利用不合理而，是指設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)流量使之能在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上正常傳送，從而優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能網(wǎng)絡(luò)工程是設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)來滿足流量需求，它涵蓋了很多方面，如交換機(jī)、路由器、網(wǎng)絡(luò)線纜等。基本上是以綜合布線為底層，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，以操作系統(tǒng)為應(yīng)用的結(jié)構(gòu)。流量工程就是提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率的一種技術(shù)和方法，可以把流量進(jìn)行轉(zhuǎn)移，使阻塞鏈路的流量轉(zhuǎn)移到?jīng)]有被充分利用的鏈去。一般說來，流量工程系統(tǒng)中有四個(gè)主要部分：拓?fù)渑c狀態(tài)發(fā)現(xiàn)、路由計(jì)算、流量需求估計(jì)以及數(shù)據(jù)知識庫。多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）是近年來出現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)，它主要是在傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)中增加了面向連接的特性，使得在“盡力而為”的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中可以將數(shù)據(jù)流按照不同分類（如服務(wù)質(zhì)量、源-目的地址）選擇不同的路徑，可以沿著任何選擇的路徑路由部分或全部數(shù)據(jù)流。MPLS技術(shù)使實(shí)施流量工程成為了可能。2013-11-123在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，流量工程（TE）的重要性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：從ISP的角度來說，流量工程（TE）可以保證網(wǎng)絡(luò)資源得到充分、合理利用，從而避免了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在某個(gè)地方網(wǎng)絡(luò)資源過度利用，而在另外一些地方網(wǎng)絡(luò)資源被閑置不用的不良情況；從網(wǎng)絡(luò)用戶的角度來說，流量工程（TE）可以保證用戶所申請的服務(wù)質(zhì)量得到滿足。（MPLS）多協(xié)議標(biāo)記交換運(yùn)營者希望在路由流量上有正常的路由僅使用目標(biāo)地址希望能路由到更大首先確定流是否屬于更大的靈活性,然后路由到例:從LA到NY的流量沿同一條路徑希望能路由到更小的粒度不是擁有相同目標(biāo)的所有包都遵循同一路徑解決方案:在IP頭之前

標(biāo)記(LABLE)基于該標(biāo)記路由5MPLSMPLS——Multi-Protocol

LabelSwitchingMulti-Protocol支持多種三層協(xié)議，如IP、IPv6、IPX、SNA等Label

Switching給報(bào)文打上 ，以 交換取代IP轉(zhuǎn)發(fā)Page

6：為了將IP與ATM結(jié)合IP面向無連接的控制平面面向無連接的轉(zhuǎn)發(fā)平面ATM面向連接的控制平面面向連接的轉(zhuǎn)發(fā)平面MPLS面向無連接的控制平面面向連接的轉(zhuǎn)發(fā)平面Page

7傳統(tǒng)IP轉(zhuǎn)發(fā)每一跳分析IP頭，效率低QoS難于部署，而且效率低所有路由器都要知道整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有路由分析IP頭到下一跳分析IP頭到下一跳分析IP頭到下一跳Page

8VP交換VC交換VC交換NNINNIVPI

=

2VCI

=

44VPI

=

1VCI

=

1VPI

=

26VCI

=

44VPI

=

20VCI

=

30UNIUNIATM交換的過程虛通路連接

(VCC)虛通道連接(VPC)靠鏈路層選路，基于VPI/VCI或業(yè)務(wù)質(zhì)量有保證，可保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)Page

9+XR=XRouter

ATM

SwitMPLS——多協(xié)議PLS交換

Router結(jié)合ATM與IP優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)Layer

3

路由--可伸縮性和靈活性Layer

2

交換--高可靠性和流量工程管理Page

10MPLS基本概念Page

11LERLERLERLSRLSRLSRLERMPLS域IPLSPMPLSLSR：Label

Switch

RouterLER：Label

Edge

RouterLSP：Label

Switch

PathMPLS

基本工作過程Core

LSRIPIPL1IPL2IPL3IP傳統(tǒng)IP轉(zhuǎn)發(fā)傳統(tǒng)IP轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)LERLERPage

12MPLS的優(yōu)點(diǎn)以短的、固定長度的

代替IP頭作為轉(zhuǎn)發(fā)依據(jù)，提高轉(zhuǎn)發(fā)速度IP與ATM更好地結(jié)合提供增值業(yè)務(wù)，同時(shí)不損害效率：流量工程QOSPage

13MPLS封裝格式與ATM和FR的MPLS封裝有兩種：shim封裝：與其他鏈路層類似信元模式：直接利用VC（ATM是VPI/VCI，F(xiàn)R是DLCI）作為2層頭頭部數(shù)部據(jù)部M

P

L

SI

P02023

4

1標(biāo)簽S

比特P

3

T2

E

X

T

LPage

14以太網(wǎng)報(bào)頭/PPP報(bào)頭Lable三層數(shù)據(jù)ATM報(bào)頭Lable三層數(shù)據(jù)在分組中的位置以太網(wǎng)/SONET/SDH分組幀模式ATM分組信元模式的ATM分組VPI/VCI三層數(shù)據(jù)Page

15MPLS

TTL

--LSRMPLS

TTL

--LSRIPTTL

--出口LERMPLS

TTL

--IPTTL＝MPLS

TTL出口LERMPLS

TTL處理把整個(gè)MPLS域看做一跳IPTTL

--MPLS

TTL＝255LER把MPLS

TTL計(jì)入IP

TTLIPTTL

--MPLS

TTL＝IPTTLLERPage

162L

L

I棧理論上， 棧可以無限嵌套，從而提供無限的業(yè)務(wù)支持能力。這是MPLS技術(shù)最大的魅力所在。Page

17轉(zhuǎn)發(fā)基本概念FEC（Forwarding

Equivalence

Class）：將具有相同特性的報(bào)文導(dǎo)入到同一條LSPNHLFE（Next

Hop

Label

Forwarding

Entry）：描述

操作下一跳操作類型：push/pop/swap/null鏈路層封裝類型等FTN（FEC

to

NHLFE）：將

到

HLFE

ILM（

ing

Label

Map）：將MPLS

映射到NHLFEPage

18FECNHLFE下一跳發(fā)送接口操作其他10.0.1.0/24BE1加上

L1…轉(zhuǎn)發(fā)傳統(tǒng)路由協(xié)議和 分發(fā)協(xié)

(LDP)一起，在各個(gè)LSR中為有業(yè)務(wù)需求的FEC建立路由表和 表(FEC-Label

),即成功建立LSP。Ingress接收分組，判定分組所屬的FEC，給分組加上Label操作：popA:LERBLSRCLSR操作：push分析IP報(bào)文頭FEC綁定LSPFTN->NHLFEA操作：swapILM->NHLFE操作：swapILM->NHLFED出口LERILM->NHLFE分析IP頭到下一跳Page

19入NHLFE下一跳發(fā)送接口操作其他L1CE0去掉原來的

，加上

L2…轉(zhuǎn)發(fā)在MPLS域中只依據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)發(fā)單元B，C:操作：push操作：popILM->NHLFE分析IP頭到下一跳D出口LER分析IP報(bào)文頭FEC綁定LSPFTN->NHLFEALER操作：swapILM->NHLFEBLSR操作：swapILM->NHLFECLSRPage

20入NHLFE下一跳發(fā)送接口操作其他L3D去掉…轉(zhuǎn)發(fā)Egress將去掉，繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)D:操作：push操作：popILM->NHLFE分析IP頭到下一跳D出口LER分析IP報(bào)文頭FEC綁定LSPFTN->NHLFEALER操作：swapILM->NHLFEBLSR操作：swapILM->NHLFECLSRPage

21倒數(shù)第二跳彈出(PHP)彈出，做轉(zhuǎn)發(fā)在最后一跳，最外層的

已經(jīng)沒有意義，因此可以在倒數(shù)第二跳將減少最后一跳的負(fù)擔(dān)。如果只有一層

，則最后一跳直接進(jìn)行IP轉(zhuǎn)發(fā)；否則，對內(nèi)層。操作：popILM->NHLFELSR分析IP頭到下一跳出口LER操作：push分析IP頭FEC綁定LSPFTN->NHLFELER操作：swapILM->NHLFELSRPage

22LSP的建立LSP驅(qū)動(dòng)方式：流驅(qū)動(dòng)：收到的報(bào)文驅(qū)動(dòng)LSP建立拓?fù)潋?qū)動(dòng)：拓?fù)湫畔ⅲ酚桑?qū)動(dòng)LSP建立應(yīng)用驅(qū)動(dòng)：應(yīng)用（如QoS）驅(qū)動(dòng)LSP建立信令協(xié)議，用于在LSR之間分配

，建立LSP：LDP

:

Label

Distribution

Protocol,CR-LDP

:

Constrained

Rou

DP，RSVP-TE：MP-BGP:PIM:Page

23MPLS流量工程選用MPLS實(shí)現(xiàn)流量工程的原因MPLS是一種交換和路由的綜合體，它集成了鏈路層的交換技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)層的路由技術(shù)。MPLS流量工程提供了完整的流量管理方法。MPLS流量工程根據(jù)業(yè)務(wù)流所需的資源和網(wǎng)絡(luò)中的資源可用情況來引導(dǎo)業(yè)務(wù)流有效通過網(wǎng)絡(luò)，并采用“基于約束路由的選路”方法，這條約束路由對要調(diào)節(jié)的業(yè)務(wù)來說是滿足約束條件的最好路由。MPLS流量工程可以平滑地將失效鏈路或節(jié)點(diǎn)上的業(yè)務(wù)流利用新的約束轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)的其他通 進(jìn)行傳輸，從而有效地對發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)和鏈路進(jìn)行恢復(fù)?；贛PLS的流量工程問題可表述如下:（1）如何將分組正確 到轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類（FEC）上。到流量