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5要素構建高品質(zhì)IP網(wǎng)

孫明一 2004/06/25

　　構建高品質(zhì)IP網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò )建設的關(guān)鍵目標，其必須具備五大關(guān)鍵要素:
　　其中，高品質(zhì)業(yè)務(wù)是最核心的要求，其他方面都是對高品質(zhì)業(yè)務(wù)的保障。

　　構建網(wǎng)絡(luò )，就像是修橋鋪路，交通能否安全暢通，取決于路橋工程的質(zhì)量，也取決于整體調度得力，管理高效。當然，交通網(wǎng)絡(luò )仍需要不斷擴展、優(yōu)化以適應人口與經(jīng)濟發(fā)展的要求。

　　網(wǎng)絡(luò )建設就是為了實(shí)現相應的業(yè)務(wù)目標，這些業(yè)務(wù)包括企業(yè)的IT系統、電子政務(wù)、電子商務(wù)、教學(xué)、生產(chǎn)系統等。為了與當前業(yè)務(wù)目標和技術(shù)發(fā)展的要求相適應，IP網(wǎng)絡(luò )將從“提供簡(jiǎn)單連接與控制的網(wǎng)絡(luò )”發(fā)展為“高品質(zhì)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )”。

高品質(zhì)業(yè)務(wù)解決QoS

　　IP網(wǎng)絡(luò )承載了多種類(lèi)型的業(yè)務(wù)，從服務(wù)質(zhì)量考慮，不同業(yè)務(wù)對帶寬、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)和誤碼/丟包率等關(guān)鍵指標的要求是不同的。IP電話(huà)和視頻會(huì )議對時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)都比較敏感(時(shí)延<150ms，時(shí)延抖動(dòng)<10ms)，而數據業(yè)務(wù)對時(shí)延的要求不太嚴格，但對網(wǎng)絡(luò )傳送的可靠性要求較高(丟包率低)。

　　傳統的IP網(wǎng)絡(luò )只能簡(jiǎn)單傳送各種業(yè)務(wù)，但難以同時(shí)實(shí)現多業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量保證，常常為了一些重要業(yè)務(wù)的服務(wù)保證而建設專(zhuān)網(wǎng)，如視頻專(zhuān)網(wǎng)、OA專(zhuān)網(wǎng)等，因此高品質(zhì)IP網(wǎng)絡(luò )必須解決多業(yè)務(wù)承載的QoS問(wèn)題。有別于傳統IP網(wǎng)絡(luò )采用的靜態(tài)QoS解決方案，高品質(zhì)IP網(wǎng)絡(luò )需要提供更強的智能性，這里的網(wǎng)絡(luò )智能不再是簡(jiǎn)單的訪(fǎng)問(wèn)控制和標記，而是體現在業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)感知、帶寬嚴格保證、帶寬動(dòng)態(tài)調整三個(gè)方面。

　　業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)感知是實(shí)施服務(wù)質(zhì)量策略和安全策略的基礎。其基本過(guò)程如下：IP網(wǎng)絡(luò )邊緣設備根據業(yè)務(wù)流的特征、流標記以及流統計閾值觸發(fā)特定業(yè)務(wù)的感知。由于新業(yè)務(wù)不斷涌現，故需要IP網(wǎng)絡(luò )邊緣節點(diǎn)具備強大的智能處理能力和業(yè)務(wù)靈活性。業(yè)務(wù)感知可以由邊緣節點(diǎn)獨立完成，也可以與業(yè)務(wù)管理系統配合，這樣更容易實(shí)現整體的策略部署。

　　在業(yè)務(wù)感知的基礎上，IP網(wǎng)絡(luò )需要實(shí)現帶寬嚴格保證。首先，IP網(wǎng)絡(luò )要對每種業(yè)務(wù)提供帶寬資源，例如，為視頻業(yè)務(wù)分配384K的端到端帶寬、為語(yǔ)音業(yè)務(wù)分配25K端到端帶寬、為數據業(yè)務(wù)分配8M帶寬，在總帶寬不足或網(wǎng)絡(luò )異常情況下優(yōu)先保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)的資源。

　　另外，新業(yè)務(wù)加入、業(yè)務(wù)流增長(cháng)的情況時(shí)有發(fā)生，網(wǎng)絡(luò )總是處于不斷變化之中。這就要求IP網(wǎng)絡(luò )具備帶寬動(dòng)態(tài)調整能力。例如，新業(yè)務(wù)加入的時(shí)候，IP網(wǎng)絡(luò )可以為新業(yè)務(wù)分配獨立的隧道或動(dòng)態(tài)調整LSP帶寬為新業(yè)務(wù)預留資源；而當業(yè)務(wù)流增長(cháng)超過(guò)原有規劃的閾值范圍時(shí)，IP網(wǎng)絡(luò )可以動(dòng)態(tài)調整對該業(yè)務(wù)分配的帶寬。

　　除了帶寬之外，視頻會(huì )議、IP電話(huà)等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)還需要嚴格保證低時(shí)延、低時(shí)延抖動(dòng)等指標，這些指標主要依賴(lài)于IP網(wǎng)絡(luò )強大的硬件隊列調度能力。另外，部分關(guān)鍵業(yè)務(wù)對丟包率較敏感，除了有賴(lài)于IP網(wǎng)絡(luò )提供的整體流量調度能力之外，<50ms路徑自愈技術(shù)也可以將網(wǎng)絡(luò )故障導致的丟包數降到最低。

　　近年來(lái)，IP網(wǎng)絡(luò )的端到端QoS技術(shù)獲得了長(cháng)足的進(jìn)步，DiffSev、MPLS TE、MPLS VPN等技術(shù)更緊密地融合在一起。針對高品質(zhì)IP網(wǎng)絡(luò )的要求，采用MPLS VPN與MPLS流量工程技術(shù)相配合可以很好地實(shí)現帶寬保證與動(dòng)態(tài)調整。

安全瞄準業(yè)務(wù)流

　　IP網(wǎng)絡(luò )的安全性最重要的是保障業(yè)務(wù)的安全，特別是業(yè)務(wù)流的安全。IP網(wǎng)絡(luò )需要對不同業(yè)務(wù)實(shí)施安全隔離，為不同業(yè)務(wù)分配獨立的邏輯專(zhuān)網(wǎng)，避免業(yè)務(wù)之間的互相影響。MPLS VPN、VLAN等技術(shù)的結合可將一個(gè)物理的企業(yè)網(wǎng)絡(luò )劃分為多個(gè)獨立的“邏輯網(wǎng)絡(luò )”，每類(lèi)業(yè)務(wù)都可以獲得一部分網(wǎng)絡(luò )資源供自己使用，包括地址空間、路由轉發(fā)表、帶寬、隧道、服務(wù)質(zhì)量等。IP網(wǎng)絡(luò )邊緣節點(diǎn)能夠自動(dòng)識別業(yè)務(wù)，根據業(yè)務(wù)類(lèi)型映射不同VPN。

　　另外，為保護關(guān)鍵業(yè)務(wù)流（頻段），防止DoS流量攻擊，可以在安全隔離的基礎上應用安全子隧道技術(shù)，非法流量無(wú)法搶占安全子隧道的資源。安全子隧道技術(shù)是專(zhuān)門(mén)為保證業(yè)務(wù)流安全而設計，可以在IP網(wǎng)絡(luò )為部分關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供類(lèi)似于A(yíng)TM PVC的嚴格帶寬保護和安全性。

　　當然，網(wǎng)絡(luò )安全問(wèn)題不可能通過(guò)某種一勞永逸的技術(shù)來(lái)解決，而是隨著(zhù)安全狀態(tài)的變化，綜合考慮時(shí)間、空間、網(wǎng)絡(luò )層次的因素，不斷調整安全策略。因此從長(cháng)期發(fā)展來(lái)看，IP網(wǎng)絡(luò )還需要建立一個(gè)動(dòng)態(tài)安全防御體系，邊緣節點(diǎn)可與業(yè)務(wù)管理系統協(xié)作，實(shí)現動(dòng)態(tài)安全認證、病毒防御和入侵防御。其中業(yè)務(wù)管理系統提供安全認證、病毒檢測、入侵檢測策略的動(dòng)態(tài)刷新，邊緣節點(diǎn)實(shí)現用戶(hù)隔離和動(dòng)態(tài)防御。

可靠性涉及三方面

　　業(yè)務(wù)的可靠性源于IP網(wǎng)絡(luò )的可靠性。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )中關(guān)鍵業(yè)務(wù)越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò )的可靠性變得非常重要，從美國電網(wǎng)癱瘓事件可以看出，網(wǎng)絡(luò )的故障可能導致巨大的經(jīng)濟損失，甚至造成政治危機。

　　高品質(zhì)IP網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)端到端可靠網(wǎng)絡(luò )，其可靠性包括業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò )和設備三個(gè)層面。

　　在業(yè)務(wù)層面，IP網(wǎng)絡(luò )需要在設計中保證網(wǎng)絡(luò )生命周期業(yè)務(wù)不中斷，網(wǎng)絡(luò )的生命周期是指網(wǎng)絡(luò )構建之后的網(wǎng)絡(luò )維護、升級擴容、網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化改造的整個(gè)過(guò)程。從業(yè)務(wù)層面來(lái)看，IP網(wǎng)絡(luò )在生命周期中的所有階段都應是始終可用的。

　　在網(wǎng)絡(luò )層面，IP網(wǎng)絡(luò )需要滿(mǎn)足<50ms的鏈路和路徑自愈保護能力。彈性的鏈路技術(shù)包括RPR(彈性分組環(huán))、APS、MSTP/RSTP、端口聚合技術(shù)，這些技術(shù)都可以實(shí)現50ms的鏈路自動(dòng)保護。IP/MPLS快速重路由可以實(shí)現50ms的網(wǎng)絡(luò )路徑或隧道自愈保護。

　　在設備層面，要求IP網(wǎng)絡(luò )設備采用電信級高可靠性設計，設備關(guān)鍵器件包括交換網(wǎng)、主控單元、接口單元、電源、風(fēng)扇等都采用冗余設計，支持熱備份和熱插拔；同時(shí)在軟件架構上采用在線(xiàn)升級、軟件熱補丁等技術(shù)保證軟件升級和添加新功能時(shí)業(yè)務(wù)不中斷。另外，IP網(wǎng)絡(luò )設備整機高可用性需要達到99.999%，并支持NSF/NSR等無(wú)間斷轉發(fā)技術(shù)。

高性能不只是轉發(fā)性能

　　對IP網(wǎng)絡(luò )而言，網(wǎng)絡(luò )容量、性能等傳統指標已經(jīng)成為最基本的要求。例如，當前的IP網(wǎng)絡(luò )大量采用10G/2.5G等高速鏈路，核心節點(diǎn)的交換能力已經(jīng)攀升到500G以上，甚至達到幾T的數量級。但是，IP網(wǎng)絡(luò )需要強調的是業(yè)務(wù)的高性能，而不僅僅是IP轉發(fā)的高性能。

　　要實(shí)現業(yè)務(wù)的高性能，網(wǎng)絡(luò )和核心節點(diǎn)設備都需要在設計上體現出“業(yè)務(wù)與性能并重”的原則。也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò )在提供傳統的IP轉發(fā)功能的同時(shí)，還需要處理大量的業(yè)務(wù)（MPLS、IPv6、IP組播、服務(wù)質(zhì)量、安全等），而且要求在這種情況下仍然可以保持全線(xiàn)速處理能力。值得欣慰的是，隨著(zhù)10G NP和ASIC技術(shù)的成熟商用，由第五代路由器和新一代核心交換機構建的IP網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)具備了這樣的能力。

　　另外，新業(yè)務(wù)和新技術(shù)的發(fā)展非常快，IP網(wǎng)絡(luò )只有具備強大的擴展能力，才能使容量和業(yè)務(wù)性能與時(shí)俱進(jìn)，不斷攀升。一方面，容量帶寬升級速度快，更新?lián)Q代頻繁,IP網(wǎng)絡(luò )需具備強大的硬件升級擴容能力，有效保護用戶(hù)投資；另一方面，新業(yè)務(wù)層出不窮，技術(shù)日新月異，IP網(wǎng)絡(luò )需具備業(yè)務(wù)平滑演進(jìn)能力。

　　例如，消費者業(yè)務(wù)、無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )、分布計算的迅猛發(fā)展推動(dòng)了IPv6技術(shù)和商用進(jìn)程，下一代IP網(wǎng)絡(luò )將是以IPv6為基礎的高品質(zhì)綜合網(wǎng)絡(luò )。引入IPv6技術(shù)之后，IP網(wǎng)絡(luò )在安全性、QoS、系統管理和用戶(hù)容量等方面都會(huì )得到進(jìn)一步增強。但是IPv4向IPv6網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的過(guò)程將持續幾年到十幾年，在此期間IP網(wǎng)絡(luò )需要同時(shí)承載IPv4和IPv6業(yè)務(wù)流，因此支持IPv4/IPv6及各種過(guò)渡技術(shù)也將成為IP網(wǎng)絡(luò )設備的基本要求。

網(wǎng)絡(luò )與業(yè)務(wù)管理并重

　　管理一直是IP網(wǎng)絡(luò )的薄弱環(huán)節，也是高品質(zhì)IP網(wǎng)絡(luò )需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。關(guān)鍵是要實(shí)現IP網(wǎng)絡(luò )的管理，包括網(wǎng)絡(luò )管理和業(yè)務(wù)管理，通過(guò)管理使網(wǎng)絡(luò )具備不斷優(yōu)化的能力。

　　雖然IP網(wǎng)絡(luò )涉及到很多復雜的技術(shù)，如QoS、安全、可靠性等，然而只有屏蔽掉復雜的技術(shù)細節，使管理簡(jiǎn)單、直觀(guān)和高效，才能充分運用先進(jìn)的技術(shù)，提升IP網(wǎng)絡(luò )的整體效率。

　　業(yè)務(wù)管理包括VPN管理、服務(wù)質(zhì)量管理、安全管理等方面。VPN管理將一個(gè)物理的網(wǎng)絡(luò )劃分為多個(gè)邏輯業(yè)務(wù)網(wǎng)（VPN），并可以針對每個(gè)邏輯業(yè)務(wù)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )資源分配。服務(wù)質(zhì)量管理包括QoS部署、業(yè)務(wù)性能監控和流量工程管理等組件，并與VPN管理實(shí)現密切的配合，最終提供有保證的端到端業(yè)務(wù)。安全管理主要包括用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)控制，安全策略管理等方面。通過(guò)業(yè)務(wù)管理系統，不僅可以方便地實(shí)現業(yè)務(wù)部署、日常維護，還能夠根據業(yè)務(wù)發(fā)展不斷優(yōu)化資源配置。

編后話(huà)：

　　目前，大容量交換芯片和NP（網(wǎng)絡(luò )處理器）、ASIC技術(shù)的飛速發(fā)展，容量、性能等傳統指標已經(jīng)不再是制約當前IP網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的主要因素，業(yè)務(wù)才是IP網(wǎng)絡(luò )面臨的真正挑戰。為了實(shí)現業(yè)務(wù)目標，IP網(wǎng)絡(luò )必須在服務(wù)質(zhì)量、安全性、可靠性、高性能、可管理性等方面有更好的表現。其中服務(wù)質(zhì)量由于其長(cháng)期懸而未決而成為關(guān)注的焦點(diǎn)；安全性、可靠性是對業(yè)務(wù)開(kāi)展的有效保障，難以想象，一個(gè)不可信任的網(wǎng)絡(luò )或者一個(gè)不可靠的網(wǎng)絡(luò )對用戶(hù)會(huì )有什么價(jià)值；另外，高性能仍然是重要的，但這里指的不是簡(jiǎn)單的IP傳送性能，而是網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)性能和擴展性；最后一點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)管理能力必須得到增強，因為可管理性一直是IP網(wǎng)絡(luò )的薄弱環(huán)節。由此可見(jiàn)，我們需要的不僅僅是網(wǎng)絡(luò )，更重要的是網(wǎng)絡(luò )能夠提供的服務(wù)。

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