20xx最新寬帶城域網總體方案建議書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 以 ATM 信元形式在信道中傳輸。當網絡中的交換機接收到一個 IP數據包時，它首先根據 IP 數據包的 IP 地址通過某種機制進行路由地址處理，按路由轉發。隨后，按已計算的路由在 ATM 網上建立虛電路（ VC）。以后的 IP 數據包將在此虛電路 VC 上以直通（ Cut 一 Through）方式傳輸，直到下一個路由器，從而有效地解決了 IP 網絡中路由器的瓶頸問題，并將 IP 包的轉發速度提高到交換速度。 實現 IP over ATM， 把相應 的解決方案分為兩種模型：重疊模型和集成模型。 ● 重疊模型 重疊模型的實現方式主要有： IETF 推薦的 IPOA、 CIPOA（ C1assic IP Over 寬帶城域網總體方案建議書 第 8 頁 共 115 頁 ATM）、 ATM Forum 推薦的 LAN 仿真（ LANE： LAN Emulation）和多協議MPOA 等（ MPOA： MutiProtocol over ATM）。重疊技術的主要思想是： IP 的路由功能仍由 IP 路由器來實現，需要地址解析協議 ARP 實現 MAC 地址與 ATM地址或 IP 地址與 ATM 地址的映射。而其中的主機不需要傳統的路由器，任何具有 MPOA 功能 的主機或邊緣設備都可以和另一設備通過 ATM 交換直接連接，并由邊緣設備完成包的交換即第三層交換。 重疊模型的信令標準完善成熟，采用 ATM Forum／ ITUT 的信令標準，與標準的 ATM 網絡及業務兼容。但該技術對組播業務的支持僅限于邏輯子網內部，子網間的組播需通過傳統路由器，因而對廣播和多發業務效率較低。 ● 集成模型 集成模型的實現技術主要有： Ipsilon 公司提出 IP 交換（ IP Switch 技術）、Cisco 公司提出的標記交換（ Tag switch）技術、 IBM 公司設計的 Aggregate RouteBased IP Switching(ARIS)、 Lucent/Cascade/Ascend 公司推出的 IP Navigator、日本東芝公司開發的 Cell Switching Router(CSR)和 IETF 推薦的 MPLS 技術。集成模型的主要思想是：將 ATM 層看成 IP 層的對等層，將 IP 層的路由功能和 ATM層的交換功能結合起來，使 IP 網絡獲得 ATM 的選路功能。 ATM 端點只需使用IP 地址標識，從而不需要地址解析協議。該技術傳輸 IP 數據包效率較高，且不需地址解析協議。但目前標準還未完成，與標準的 ATM 技術結合不是 很好。 從以上分析可以看出， IP Over ATM 具有以下特點： ● 優點： （ 1）由于 ATM 技術本身能提供 QoS 保證，因此可利用此特點提高 IP 業務的服務質量。 （ 2）具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢復能力，網絡可靠性高。 （ 3）適應于多業務。 （ 4）對其它幾種網絡協議如 IPX 等能提供支持。 ● 缺點 （ 1）對 IP 路由的支持一般， IP 數據包分割加入大量頭信息，造成很大的帶寬浪費（一般為 20％～ 30％）。 （ 2）在復制多路廣播方面缺乏高效率。 寬帶城域網總體方案建議書 第 9 頁 共 115 頁 （ 3）由于 ATM 本身技術復雜，導致管理復雜，在擴展性方面最大 的問題還是對于兩個分立的網絡進行管理的復雜性。 IP 和 ATM 基于完全不用的協議體系（無連接和基于連接），它們都有其各自的地址模型、路由協議、信令協議和資源分配方案。在一個基于分組的網絡環境中實現 IP Over ATM 是很困難、很復雜的。 （ 4） PVC 的 N2 問題嚴重限制的網絡的可擴展性。 （ 5）由于閉合網的結構（完全網狀連接）造成對內部網關 IGP 的較大壓力。 （ 6）由于 ATM SAR 限制了接口的帶寬，目前 ATM 接口最大帶寬為622Mbps，并且由于 ATM SAR 的局限性很難提高接口速率。 . IP over SDH IP Over SDH 以 SDH 網絡作為 IP 數據網絡的物理傳輸網絡。它使用鏈路及PPP 協議對 IP 數據包進行封裝，把 IP 分組根據 RFC1662 規范簡單地插入到 PPP幀中的信息段。然后再由 SDH 通道層的業務適配器把封裝后的 IP 數據包映射到SDH 的同步凈荷中，然后向下經過 SDH 傳輸層和段層，加上相應的開銷，把凈荷裝入一個 SDH 幀中，最后到達光層，在光纖中傳輸。 IP over SDH，也稱 Packet over SDH（ PoS），它保留了 IP 面向無連接的特征。 支持 IP over SDH 技術的協議、標準和草案主 要有： ● PPP 協議 PPP 協議（即 IETF FRC1661： The PointtoPoint Protocol 和 RFC2153： PPP vendor Extension 是一個簡單的 OSI 第二層網絡協議。其標頭只有兩個字節，沒有地址信息，只是按點到點順序，面向無連接。 PPP 協議可將 IP 數據包切成 PPP幀（符合 RFC1662： PPP in HDLCLink Faming）以滿足映射到 SDH／ So 幀結構（符合 RFC1619： PPP over SDH）上的要求。 ● 簡化的數據鏈路協議（ SDL） 在 IP／ PPP／ HDLC／ SDH 中，使用的基于 HDLC 的幀定界協議存在一些問題，主要表現在：用戶使用 HDLC 幀時，網管需要對每一個輸入、輸出字節都進行監視。當用戶數據字節的編碼與標志字節相同時，網管需要進行填充、去填寬帶城域網總體方案建議書 第 10 頁 共 115 頁 充操作。 為此， Lucent 提出了簡化數據鏈路協議 SDL。 SDL 用戶對同步或異步傳送的可變長的 IP 數據包進行高速定界，可適用于 OC48／ STM16 以上速率的 IP over SDH。 SDL 協議主要應用于點到點的 IP 傳送，可以用于任何類型的數據包（如IPv IPv6 等）。與 HDLC 相比， SDL 更容易應用于高速鏈路，并且可能提供鏈路層的 QoS。 從以上分析可以看出， IP over SDH 具有以下特點： ● 優點： （ 1）對 IP 路由的支持能力強，具有很高的 IP 傳輸效率。 （ 2）符合 Inter 業務的特點，如有利于實施多路廣播方式。 （ 3）能利用 SDH 技術本身的環路，故可利用自愈合（ Selfhealing Ring）能力達到鏈路糾錯；同時又利用 OSPF 協議防止鏈路故障造成的網絡停頓，提高網絡的穩定性。 （ 4）省略了不必要的 ATM 層，簡化了網絡結構，降低了運行費用。 ● 缺點： （ 1）僅對 IP 業 務提供好的支持，不適于多業務平臺。 （ 2）不能像 IP over ATM 技術那樣提供較好的服務質量保障（ QoS）。 . IP Over Gigabit Ether 自 1998 年以來，千兆以太網的第 3 層交換骨干技術日趨成熟。而且，由于解決了長距離傳輸問題，千兆以太網正逐步在企業大樓網、園區網、城域網和局域網骨干上取代了傳統的 ATM，城域網和局域網成為目前千兆以太網骨干和ATM 骨干的分水嶺，今后， ATM 技術的出路在于電信級廣域網。此外， IP QoS 技術日趨成熟以及 IP 語音和視頻應用技術的不斷發展，逐步取代了 傳統的基于ATM QoS 實現的語音和視頻應用。 當前， LAN/MAN 交換技術的發展正推動著 IP 語音和視頻應用在企業中的部署，包括硅元件設計的進步、 QoS 的開發和標準化以及策略管理的出現。 ? ASIC 的革命 寬帶城域網總體方案建議書 第 11 頁 共 115 頁 硅集成電路技術的進步及其在 IP 聯網領域的應用，推動了真正的線速第3 層路由交換機和第 2 層邊緣交換機的發展，這些交換機可以以第 3 層智能過濾業務流，并為之分類或分配優先級。交換機現在可以區分不同業務類型，如 Web 業務、企業資源規劃 (ERP)數據和電話業務，并根據預先分配的優先級進行處理?；诘?3/4 層交換的城域網和局域網解決方案可以以線速路由數據包。同時可以按策略對先前標記的數據包進行相應處理，核對接入表以實現安全性，或跟蹤具體應用和協議的性能。此外，基于硬件的 IP 路由交換機本身就比傳統的基于軟件的多協議路由器更為簡單和可靠。 ? IP QoS 機制的標準化和演進 業界將就 QoS 和業務優先級分配，提供多廠商互操作性所使用的標準達成共識。在第 2 層， IEEE 定義的 VLAN 標記和 用戶優先級設置可用于創建以相同方式進行處理的 VLAN 分段，或者對數據包進行標記，以進行優先 級排隊。在第 3 層， IETF 定義的級別服務 (DiffServ)被用于標記和處理快速轉發 (高速度 )，或保證轉發 (有保證 )等業務的數據包， IETF 資源預留協議 (RSVP)不僅作為一種 QoS 機制，而且作為一種使終端站可以向網絡單元和策略服務器發送信號、以請求帶寬分配或優先級處理的通用信令協議。桌面應用將普遍支持這些新興的 QoS 機制 (如 Windows2020)。 IP QoS 可以根據以下可度量的參數來描述： ? 業務可用性 —— 用戶業務在網絡傳輸的可靠性。 ? 延遲 —— 亦稱為時延（ Latency），指兩個參照點之間發送和接 收數據包的時間間隔。 ? 可變延遲 —— 亦稱為抖動（ jitter），指在同一條路由上發送的一組數據流中數據包之間的時間差異。 ? 吞吐量 —— 網絡中發送數據包的速率；可用平均速率或峰值速率表示。 ? 丟包率 —— 在網絡中傳輸數據包時丟棄數據包的最高比率；數據包寬帶城域網總體方案建議書 第 12 頁 共 115 頁 丟失一般是由網絡擁塞引起的。 ? 第 3/4 層交換 基于第 3/4 層交換的城域網和局域網解決方案的核心是在網絡中提供安全性和應用優先級分配的能力。安全性和應用優先級分配是基于策略的解決方案的兩大重要屬性。第 3/4 層路由交換機使用基于特殊的高性能 ASIC，它使 基于第 3/4 層交換的路由交換機可以進行線速過濾、業務分類、實施策略、記賬、交換和路由分配功能。 ASIC 可以根據幾種不同參數過濾業務，并為之分類：在 OSI 第 3以及第 4 層，包括物理端口、源或目的地 MAC 或 IP 地址、 UDP 或 TCP 端口號、VLAN 標記及 DiffServ 碼 (DSCP)。這些分類功能在傳輸多種不同信息類型 (關鍵和普通、實時和對時間不敏感的信息、開放和安全信息 )的一體化網絡環境中尤其重要。 數據包在到達基于第 3/4 層交換的路由交換機端口時， ASIC 立即對其進行核對，看它是 否符合定義的某種策略，以便進行處理。 ASIC 可以根據以下匹配標準中的任何一種或多種識別數據包，并為之劃分級別，如：源 /目的地 IP 地址 /掩碼；協議類型： ICMP、 TCP 或 UDP 端口號； Diffserv 規則。 實際上，通過使用適用于匹配字段的操作符 , 可實現更先進的功能，這些操作符包括：設置 或 DSCP 字段；使用策略服務器進行驗證；對已分類的幀實施策略和轉發匹配完成后， ASIC 便決定如何處理該數據包。這些處理選擇包括：轉發、服務質量 (使用哪個隊列，以及是否修改相關的 QoS 參數 )、安全性 (是否 丟棄和 /或拷貝該數據包 )、業務整形 (該數據包是否符合為之定義的策略 )和記賬 (共有多少次策略匹配情況發生 )。 將來，這些策略還可以通過集中的網管策略服務器中的公用開放策略業務 (COPS)進行設置，它可以提供更大的使用簡便性、一致性和靈活性，以滿足不斷變化的業務要求。 ? 面向電子商務的第 7 層交換技術 寬帶城域網總體方案建議書 第 13 頁 共 115 頁 IP 電話、電子商務、關鍵任務 Intra 和 Extra 的面世與迅速普及 ,為網絡和 IT 管理人員帶來了更多挑戰。其中之一是控制全球各地多個用戶都接入的各個 Web 服務器的負載。網絡管理人 員如何才能確保對所有用戶都作出同樣迅速的響應？ 服務器交換機可以為關鍵任務的電子商務和 Interent 應用提供最快的應用響應時間和服務器負載平衡功能。服務器交換機可以部署在任何城域網和局域網環境中，經過最少的重新配置 (只需配置一個交換機端口 )，便可以提高服務器的性能。 第 7 層交換技術不僅僅能夠測量預測響應時間，還可以依照業務級別(CoS)完成這一工作。我們可以為各個協議定義多種業務級別。例如，一個站點上安全的電子商務區域的響應時間可以根據預定的指導原則進行測量和維護。而且，這一目標的實 現無需使用基于服務器的代理，因為它會增加復雜性，給關鍵任務應用帶來潛在的穩定性問題。 此外，不同業務級別可得到不同優先級和不同的目標響應時間。服務器交換機可以提供一種方法，使不同業務級別有不同響應時間，而不是在一組服務器內進行負載分擔。這樣，在請求達到一定數量時，某些服務器可以暫時專門用于回答此類電子商務請求，