现代交换技术第八章MPLS技术的工程应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,（Traffic Engineering，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。,8.1 MPLS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。,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,8.1.2 MPLS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。,（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,8.1.2 MPLS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,8.1.2 MPLS流量工程,1,2,6,5,7,3,4,8,H=（U，F，d），从节点1到节点7,U=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,1,2,6,5,7,3,4,8,H=（U，F，d），从节点1到节点8,U=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,8.1.2 MPLS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,8.1.2 MPLS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,8.1.2 MPLS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8.2 LSR中的约束路由与IGP协议的共存,一、MPLS流量工程技术基础,8.1.2 MPLS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,8.1.2 MPLS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,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,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,8.1.2 MPLS流量工程,8.2.1 QoS,概念及实现过程,8.2 MPLS的QoS实现,一QoS的概念,就是服务质量（Quality of Service）。,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8.5 QoS的实现,一QoS的概念,端到端QoS,网络QoS,节点QoS,节点QoS,QoS响应,QoS响应,提出QoS请求,提出QoS请求,网络,1,2,N,发送站,接收站,资源调用许可判决,资源调用许可判决,资源分配,资源调用许可判决,资源分配,图8.6 QoS连接建立,二QoS的实现过程,QoS的实现过程分为连接建立、数据传输、连接断开三个阶段。,（1）,具有 QoS数据发送要求的节点，首先向网络提出申请并对所需的QoS性能参数进行描述。,端到端QoS,网络QoS,节点QoS,节点QoS,QoS响应,QoS响应,提出QoS请求,提出QoS请求,网络,1,2,N,发送站,接收站,资源调用许可判决,资源调用许可判决,资源分配,资源调用许可判决,资源分配,图8.6 QoS连接建立,二QoS的实现过程,QoS的实现过程分为连接建立、数据传输、连接断开三个阶段。,（2）,进行,QoS的翻译,与映射，将QoS要求在不同层及各节点间进行协商和映射。,例如，图像业务的清晰度可以用每帧多少像素来描述，网络并不能识别像素是什么，只有将它转换成带宽和延迟等参数后，网络才能理解，这种将QoS映射成网络可识别参数的过程就是QoS翻译过程。,端到端QoS,网络QoS,节点QoS,节点QoS,QoS响应,QoS响应,提出QoS请求,提出QoS请求,网络,1,2,N,发送站,接收站,资源调用许可判决,资源调用许可判决,资源分配,资源调用许可判决,资源分配,图8.6 QoS连接建立,二QoS的实现过程,QoS的实现过程分为连接建立、数据传输、连接断开三个阶段。,（3）,将翻译映射后的QoS参数传递给网络QoS资源管理实体，进行资源使用许可判决，以判定资源是否能满足QoS要求。,端到端QoS,网络QoS,节点QoS,节点QoS,QoS响应,QoS响应,提出QoS请求,提出QoS请求,网络,1,2,N,发送站,接收站,资源调用许可判决,资源调用许可判决,资源分配,资源调用许可判决,资源分配,图8.6 QoS连接建立,二QoS的实现过程,QoS的实现过程分为连接建立、数据传输、连接断开三个阶段。,（4）,资源管理实体进行资源分配，按要求建立一条数据传输通道，并监测通信过程，保证QoS要求的实现。,连接建立阶段,（1）,具有 QoS数据发送要求的节点，首先向网络提出申请并对所需的QoS性能参数进行描述。,（2）,进行,QoS的翻译,与映射，将QoS要求在不同层及各节点间进行协商和映射。,（3）,将翻译映射后的QoS参数传递给网络QoS资源管理实体，进行资源使用许可判决，以判定资源是否能满足QoS要求。,（4）,资源管理实体进行资源分配，按要求建立一条数据传输通道，并监测通信过程，保证QoS要求的实现。,连接建立举例,Connect,(QoS接入许可),ANM,ANM,Connect,(QoS接入许可),Release(不能满足QoS),SetUp(QoS),IAM(QoS),IAM(QoS),SetUp(QoS),信源,接入交换机,转接交换机,接入交换机,信宿,图8.7 ATM网中的 QoS协商处理过程,QoS资源监控及管理,QoS资源需求,重判决,QoS资源需求,重判决,QoS资源需求,重判决,QoS资源需求,重判决,QoS重协商,QoS重协商,QoS重协商,QoS重协商,数据传输,数据传输,信源,接入交换机,转接交换机,接入交换机,信宿,图8.8 数据传输过程中的QoS管理,数据传输阶段,（1）,若成功建立连接，则进入数据传输过程。,（2）,用户可以根据当前的需求更改QoS值（QoS重协商）。,连接断开阶段,（1）,当数据传输结束后，信源发出连接断开消息。,（2）,接收到该消息的节点将释放网络资源，完成一系列的资源回收，修改网络资源参数，断开网络连接。,8.2.2,MPLS的QoS实现方案,一综合服务模型,其原理是,利用资源预留协议建立起一条从源点到目的地点之间的数据传输通道，并在该通道上的各个节点进行资源预留，从而保证沿着该通道传输的数据流能够满足QoS要求。,实现Int-serv有两种模型：,一种是路由器，另一种是主机。,流量工程,是一种间接实现QoS的技术。它通过对资源的合理分配和对路由过程的有效控制，使得网络资源得到最优的利用。,QoS直接实现,就是根据各项QoS指标在网络中的各个节点上对业务流采取相应的措施，以保证这些指标实现的一种方法。,主要有两种基本模型：,综合服务模型（Int-serv）,差分服务模型（Diff-serv）,路由器模型,不同QoS要求的队列,路由代理,管理代理,接纳控制,路由数据库,分类控制器,分组调度器,业务控制数据库,RSVP,代理,图8.9 Int-Serv QOS实现的路由器模型,组成：,接纳控制、分类控制器、分组调度器、RSVP代理。,按QoS要求的流量控制功能：,通过接纳控制、分类控制器和分组调度器三个部件的配合来完成的。,不同QoS要求的队列,路由代理,管理代理,接纳控制,路由数据库,分类控制器,分组调度器,业务控制数据库,RSVP,代理,图8.9 Int-Serv QOS实现的路由器模型,路由器模型,分类控制器,是将输入的分组映射成某些类，同一分组可以被沿途不同路由器分成不同类，通过判断分组中的特定域以决定分组的服务等级，以便实现业务控制的目的。,不同QoS要求的队列,路由代理,管理代理,接纳控制,路由数据库,分类控制器,分组调度器,业务控制数据库,RSVP,代理,图8.9 Int-Serv QOS实现的路由器模型,路由器模型,接纳控制,用于判断用户（路由器或主机）是否有资源预留权以及当前资源能否满足用户资源使用申请的要求，以便决定用户（路由器或主机）是否允许数据流所请求的QoS。,不同QoS要求的队列,路由代理,管理代理,接纳控制,路由数据库,分类控制器,分组调度器,业务控制数据库,RSVP,代理,图8.9 Int-Serv QOS实现的路由器模型,路由器模型,分组调度器,是根据服务等级将分组送往不同QoS要求的队列。,RSVP的作用,是为了在端系统和路由器上沿数据流经的路径，生成并保持流规范的状态（包括根据服务委托预留的资源）。,综合服务模型的,三种业务类型,（1）保证型业务：,该类型业务将提供时延、带宽与丢包率等参数的保证，网络使用加权公平排队（WFQ）算法。,（2）控制负载型业务：,该类型业务能够提供最小的传输时延，对排队算法没有特别的要求，没有固定的排队时延上限。,（3）尽力而为型业务：,实际上就是传统的Internet所提供的业务，该业务不提供任何服务质量保证。,Int-Serv的优点：,一是具有很好的服务质量保证。,二是使用RSVP的软状态特性。,Int-Serv的缺点：,一是大量状态信息进行刷新与存储。,二是所有路由器都得支持RSVP信令协议。,三是信令系统十分复杂。,二差分服务模型,与Int-serv的本质不同在于：,它将不是针对每一个业务流进行网络资源的分配和QoS参数的配置，而是将具有相似要求的一组业务归为一类，然后对这一类业务采取一致的处理方式。,Diff-serv模型的基本思想是：,在网络边缘，将数据流按QoS要求进行简单分类，不同的类实行不同的转发特性；在差分服务（DS）标识域中置入所需服务的对应标记代码（服务等级）。,将骨干网中的路由器从RSVP中解脱出来，只需检查DS字段来判断业务的类别，为不同的业务提供不同的QoS保证策略。,不过，这种模型并不提供源端到目的端的全程QoS保证，而是将QoS限制在不同的域内加以实现。,8.2.2,MPLS的QoS实现方案,发信,用户,收信,用户,核心路由器,边缘路由器,用户网2,用户网1,资源代理B,骨干网,资源代理A,资源代理C,举例：动态差分服务网,一个典型的动态SLA差分服务网,首先由发信用户向本地用户网1的资源代理A发送一个RSVP PATH消息；代理A对PATH消息进行判断，如果不接受就返回错误消息，否则向骨干网的资源代理B转发PATH消息。,发信,用户,收信,用户,核心路由器,边缘路由器,用户网2,用户网1,资源代理B,骨干网,资源代理A,资源代理C,举例：动态差分服务网,一个典型的动态SLA差分服务网,然后代理B也对消息作同样处理；如果代理C接受请求，它将使用RSVP相关机制将资源预留消息通知有关路由器，并最终将预留消息返回通知发信用户。,发信,用户,收信,用户,核心路由器,边缘路由器,用户网2,用户网1,资源代理B,骨干网,资源代理A,资源代理C,举例：动态差分服务网,一个典型的动态SLA差分服务网,收信用户回送肯定应答消息，发信用户接收到资源预留的肯定应答之后，就可以向收信用户发送信息。,发信,用户,收信,用户,核心路由器,边缘路由器,用户网2,用户网1,资源代理B,骨干网,资源代理A,资源代理C,举例：动态差分服务网,一个典型的动态SLA差分服务网,发信期间：,各边缘路由器负责监控用户信息流，对用户信息流进行整形。,差分服务域的入口路由器对进入该域的流进行调节，使其符合流量调节协定（TCA）；域边缘的路由器执行传输分类与调节。,域出口路由器对出域流进行调节，以使其符合与下游域达成的TCA。域内的路由器通过调度和缓冲区管理实现PHB，域与用户间通过SLA与TCA确定服务规范。,图8.10 Diff-serv的功能模型,Diff-serv模型的功能模型,边缘路由器,中间路由器,中间路由器,边缘路由器,域边界,域边界,DSCP,CU,DS格式：,6bit 2bit,业务量,调整单元,分类排队输出,边缘路由器的作用有两个：,对非Diff-serv业务流,进行,分类,，为每一个IP分组,填入,新的差分服务代码（DSCP）字段，并在边缘路由器中,建立,起与每一业务相对应的SLA以及PHB。,对Diff-serv业务流,，依据分组中的DSCP字段，选择特定PHB。,Diff-serv模型的功能模型,边缘路由器,中间路由器,中间路由器,边缘路由器,域边界,域边界,DSCP,CU,DS格式：,6bit 2bit,业务量,调整单元,分类排队输出,中间路由器的作用：,根据DS字段为业务流选择特定的PHB，根据PHB所指定的排队策略，将属于不同业务类别的业务量导入不同的队列加以处理，并按照事先设定的带宽、缓冲处理输出队列，最后按照PHB所指定的丢弃策略对分组实施必要的丢弃。,测量单元,分类单元,标记单元,调整/丢弃单元,输入,输出,图8.11 业务量调整单元的结构,业务量调整单元,分类单元：,包括,行为聚集(BA),和,多字段(MF),两种分类单元。,BA只根据DS字段对分组所属业务流进行识别与分类；,MF可以根据分组的源IP地址、目的IP地址、DS字段以及TCP或UDP的源/目的端口号等多种信息对分组进行识别与分类。,分类单元将经过分类的业务流送至测量单元进行业务认证。并把业务流送至标记单元，以便对分组的标记进行必要的处理。,测量单元,分类单元,标记单元,调整/丢弃单元,输入,输出,图 8.11 业务量调整单元的结构,标记单元：,标记单元将对没有填写DS字段的IP分组进行DS字段的填写，也即在分组DS字段中设置一个特定的代码值。,如果来自测量单元的信息表明某一业务流超过了服务等级协定（SLA），则标记单元对业务流中IP分组的DS域将进行必要的改写，以便对相应的业务流进行服务质量的降级处理。,业务量调整单元,测量单元,分类单元,标记单元,调整/丢弃单元,输入,输出,图 8.11 业务量调整单元的结构,测量单元：,对某一流量调节协定（TCA）指定的业务流进行分类之后，还必须对业务流分组的特性或参数进行测量，这些参数包括速率、突发长度等，以便确定该业务流在某一持续时间内的资源消耗是否超出SLA的规定。,测量单元对于业务量的统计与计费功能也十分有用。,业务量调整单元,测量单元,分类单元,标记单元,调整/丢弃单元,输入,输出,图 8.11 业务量调整单元的结构,调整/丢弃单元：,调整是指当业务流中存在突发的业务流时，通过一定的机制使路由器输出的业务流变得较为平稳。,一旦没有足够的缓存空间用于存放时延分组，则将分组丢弃。,调整/丢弃单元：,调整策略：,一是突发业务流是在一定限度之内，则不予理会;,二是通过一定的机制来对业务流的突发性进行削减；,三是业务流不符合SLA的约定时，将丢弃部分业务流分组。,业务量调整单元,分类排队单元,每一个服务质量等级都对应一个队列单元。,路由器把不同服务质量等级分组送入不同的队列单元中排队。,队列单元的功能主要包括：一是排队处理；二是丢弃处理。,具体是指对不同的分组应如何使用不同的队列（带宽不同，优先级不同）来进行处理；以及在拥塞发生时，如何采取不同的丢弃策略（丢弃机率不同）的问题，这也是决定分组获得服务质量好坏的关键。,排队和丢弃的功能将由一系列的排队算法与丢弃算法来实现。,Diff-serv模型中的基本概念,DS域：是一系列相连的差分服务（DS）节点构成的集合，各节点遵循统一的服务提供策略并实现一致的PHB组。,PHB：是对路由器服务质量处理的总体描述，它并不对实现PHB的具体技术加以规定。目前定义了,四种PHB。,尽力而为 PHB：,当路由器收到DSCP为全零时，将使用尽力而为PHB对分组进行转发。BE-PHB具有最低优先级。,类别选择 PHB：,为了与IP优先级字段保持一定的后向兼容，定义了类别选择PHB。类别选择编码点的分配为“XXX000”。,加速转发PHB：,是一组用于实现低丢包率、低延迟、低抖动，具有带宽保证的以及在DS域中具有端到端服务质量的业务服务策略。具有最高的优先级，对应的DSCP编码为“101110”。,Diff-serv模型中的基本概念,可靠转发PHB：,主要是对相同业务中不同分组的丢弃优先级进行一定的分级。,基本思想：在业务开始转发之前，发送方与网络节点之间将对业务流的速率作出一定的约定，这种约定称为业务流的轮廓；在AF-PHB中，网络节点将允许业务流的速率大于这一轮廓，但对超出轮廓的业务流分组采用较大的丢弃优先级。,级别,1,级别,2,级别,3,级别,4,低丢包优先级,001010,（,AF11,）,010010,（,AF21,）,011010,（,AF31,）,100010,（,AF41,）,中丢包优先级,001100,（,AF12,）,010100,（,AF22,）,011100,（,AF32,）,100100,（,AF42,）,高丢包优先级,001110,（,AF13,）,010110,（,AF23,）,011110,（,AF33,）,100110,（,AF43,）,RFC2597对可靠转发PHB定义了四个级别，对每种不同级别的AF，还分别规定了三种不同的丢包优先级。,Diff-serv的典型服务,服务种类大致分为两类：,奖赏服务,与,确保服务,奖赏服务（PS）：,是目前所定义的服务级别最高的差分服务，它为用户提供低延迟、低抖动、低丢失率、有带宽保证的端到端传输服务。,两点保证措施：,一是在传送节点处要保证PS流的最小输出速率不依赖节点状态的动态变化；二是对PS流进行整形调节，以保证它在任何节点处的最小输出速率。,确保服务（AS）：,是指在网络拥塞情况下仍能保证用户拥有一定量的预约带宽，主要涉及带宽与丢失率，不涉及延迟与抖动。,AS的服务原则是：,无论是否拥塞，都保证用户占有预约的最低限量的带宽；当网络有多余资源时，用户也可以占用更多的带宽。,实现AS的基本思想是：,分组进入网络时，在边缘节点给分组做标记，预约带宽以内的流量标记为InP，超出预约带宽的流量标记为OutP；拥塞时，根据分组头标记来决定分组的丢弃与否，标记为OutP的丢弃概率大于标记为InP的丢弃概率，中间节点调度转发时要保证不会发生不同源的分组交织。,Diff-serv的典型服务,Diff-serv网络体系中的资源分配：,一个DS域中各节点所支持的PHB实现、配置、操作和管理，应该根据域的业务有效地提供策略，给业务流分配合适的节点链路资源。流量调节器可以强制实行流量调节协定（TCA），也可通过域中节点和流量调节器的操作反馈去控制资源的使用。,目前，对Diff-serv讨论的重点是如何根据服务等级协定SLA，在不同的PHB组之间、以及在同一个PHB组内的不同PHB之间进行分配资源。,非Diff-serv域C,Diff-serv域B,Diff-serv域A,非Diff-serv主机2,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,H1,H2,Diff-serv主机1,图8.12 多个网络区域之间的关系,域间关系,8.3.1,VPN的概念和结构,8.3 MPLS在VPN上的应用,一VPN的概念,（1）,“V”表明VPN有别于传统的电信网络，它并不实际存在。没有传统专网所说的端到端的物理连接，而是利用现有网络通过资源配置以及虚电路的建立来构成动态的虚拟网络。,（2）,“P”表明VPN将为特定的企业或用户群体所专用。一个VPN的资源不允许被承载网络中的其他VPN或者不是该VPN用户的网络成员所使用。,（3）,“N”表明VPN是一种网络，VPN业务需要建立在专网用户之间的网络互连上，通过VPN内部的网络拓扑建立、路由计算、成员的加入和退出等来完成相应的工作。,VPN的应用方式：,三种形式,（1）内部VPN（Intranet VPN）：,如果VPN内的所有节点由一个企业拥有，VPN就是公司的Intranet。,（2）外部VPN（Extranet VPN）：,如果有一些节点由不同的企业拥有。Extranet VPN应用主要是将若干个企业的Intranet VPN结合起来构成一个大的虚拟企业内部网络。例如，企业间的收购、兼并或企业的战略联盟，使不同企业通过CNCnet 构建虚拟专用网。,（3）接入VPN（Access VPN）：,Access VPN可以通过多种接入技术为企业的远程雇员提供与企业的连接。,8.3.1,VPN的概念和结构,8.3 MPLS在VPN上的应用,二、VPN结构：,分为三种主要类型,对于Intranet VPN：,可以采用,星型辐射,结构、,部分或全互连,结构、,混合,结构。,对于Extranet VPN：,可以采用,两两相连,的企业外部网和,集中服务式,外部网络结构。,对于Access VPN：,通常采用,拨号VPN,和,专线VPN,。,8.3.1,VPN的概念和结构,8.3 MPLS在VPN上的应用,规定：只有中央站点和参与企业之间才允许有,子网,；参与企业与中央站点之间的所有,VC都是已知,的，VC的大小对应于他们之间的流量要求；中央站点对其他参与企业接收的数据流进行,过滤,，以确保VPN的安全性和稳定性。,FR和ATM VC构成的VPN结构：,基于虚电路（VC）的VPN可以通过公共的FR或ATM网来传送IP业务。企业用户,通过VC,在用户前端设备之间建立路由器到路由器的通信，路由协议数据总是在用户设备之间交换，而服务提供商对用户网络的内部结构一无所知。,在VC上,通过选择链路层的加密技术来保证其高度的机密性。,服务提供商在FR或ATM网之上利用PVC或SVC提供的点到点连接，可以使用路由器来管理第三层信息。,8.3.1,VPN的概念和结构,8.3 MPLS在VPN上的应用,8.3.1 VPN的概念和结构,基于PVC的“全连接”结构,FR和ATM VC构成的VPN结构：,优点：,（1）,对已经具有FR或ATM基础设施的服务提供商来说，MRS（管理路由服务）业务可以为其,提供既便宜又快捷的实现VPN业务,的方法。,（2）,在提供直接带宽分配机制方面具有优势，如FR承诺的信息速率（CIR）、ATM确保信元速率（SCR）或ATM最小信元速率（MCR）的带宽分配方法，可以,保证端到端的带宽,。,（3）,具有了VC拓扑结构提供的,灵活性,。,（4）,PVC提供了,逻辑VPN的分离,，因此，加密不是必需的。,8.3.1 VPN的概念和结构,FR和ATM VC构成的VPN结构：,缺点：,（1）,网络规模限制了任意点到任意点的业务连接方式的灵活性，当端点增多时，就需要更多的VC连接（,N平方问题,）。,（2）,VPN中的每个CE设备,必须了解,VPN的拓扑结构。,（3）,VPN成员的添加、删除和改变需要完全地,重新设置,每一个端点。,（4）,把IP业务流映射到VC并,不能保证QoS,。,8.3.1 VPN的概念和结构,基于IP隧道的传统VPN结构,基于隧道技术的VPN结构：,VPN用户的数据通过各种,IP VPN,隧道来传输。,此结构需要使用加密技术对数据进行加密和解密。,8.3.1 VPN的概念和结构,基于隧道技术的VPN结构：,IPSec隧道实现VPN的优点：,（1）适应市场的快捷变化，可以在现有任何IP网络上部署。,（2）通过网络层上的加密和隧道机制提供数据的私密性。,（3）开发基于硬件加密的设备来支持VPN连接的高吞吐量。,（4）服务提供商可以提供多种QoS的选择。,（5）不需要改变服务提供商的基础设施，只需要利用远端PC上的IPSec用户软件，拨号连接就很容易地加入。,8.3.1 VPN的概念和结构,基于隧道技术的VPN结构：,IPSec隧道实现VPN的缺点：,（1）网络意识不到VPN的存在。,（2）由于有些数据包头的信息被IPSec加密变得模糊，网络不能在应用层区分业务流并分配不同的业务，QoS的选择受限。,（3）重叠型全连接的结构存在灵活性方面的问题。,（4）管理和维护费用比较昂贵。,8.3.1 VPN的概念和结构,基于隧道技术的VPN结构：,基于GRE隧道的VPN结构,8.3.1 VPN的概念和结构,基于隧道技术的VPN结构：,GRE隧道实现VPN的优点：,（1）能够提供更好的QoS服务。,（2）可以使用按需的应用层加密技术来获得更高的性能。,（3）可以在路由器和第三层交换机上实现。,（4）网络供应商可以为用户和服务商提供最大的灵活性。,（5）可以很容易地封装非IP协议。,GRE实现VPN的缺点：,（1）业务流被局限于单一的提供商的网络。,（2）叠加型全连接的结构不适合大规模的VPN服务。,（3）管理和维护费用较昂贵。,8.3.1 VPN的概念和结构,基于传统路由器的VPN结构：,结构：,边缘设备是一台路由器（PE），它直接与用户前端设备路由器（CE）连接并交换路由信息，主要有两种方式：,共享路由器方式，,多个用户可以,与同一台,边缘路由器相连，但必须在边缘路由器上的每一个PE-CE接口上配置访问列表，以确保VPN用户之间的隔离性。,专用路由器方式，,每个VPN用户都必须有,自己专用,的边缘路由器，且只能访问该边缘路由器路由表中包含的路由。,优点：,路由工作简单、能为用户站点之间提供最优的路由、带宽供应工作和加入新站点更为简单等。,缺点：,所有用户共享相同IP地址空间、用户无法将缺省路由插入到VPN等。,8.3.1 VPN的概念和结构,8.3.2 利用MPLS技术实现VPN,结构：,MPLS VPN不是依靠封装和加密技术，而是依靠转发表和数据包的标记来创建一个安全的VPN。,MPLS VPN的组件包括,用户边缘路由器（CE）、服务供应商边缘路由器（PE）、骨干路由器（P）及服务供应商（SP）等。,8.3.2 利用MPLS技术实现VPN,结构：,MPLS VPN不是依靠封装和加密技术，而是依靠转发表和数据包的标记来创建一个安全的VPN。,MPLS VPN的组件包括,用户边缘路由器（CE）、服务供应商边缘路由器（PE）、骨干路由器（P）及服务供应商（SP）等。,CE：用于将一个用户站点接入服务提供者网络的用户边缘路由器，既可以使用MPLS也可以不使用MPLS。,PE：同CE相连的路由器，实际上就是MPLS中的标记边缘交换路由器（LER。它需要支持BGP协议，能够执行IP包检查、协议转换等功能。一个PE可以和任意多个不同虚节点内的CE相连，而不管这些CE在同一个VPN中还是不同的VPN中。,P：由PE路由器和其他的不与CE直接相连的P路由器组成。P路由器根本不需要有任何VPN的路由信息，某一VPN的路由信息仅需要在与此VPN相连的PE中得到维护。,End,