園區網技術方案建議書-資料下載頁

【導讀】園區網一般是指企業或者機構的內部網絡，與廣域互聯、數據中心相關。目的是使企業主業務運作更有效率。目前我們通常涉及的園區網包括校園網、企業OA網、企業生產網和科技園區網。企業OA網包括政府、金融、能源、交通等領域。一般情況下，園區網按規模來劃分也可以分解成大型園區網、中型園區網、小型園區網。其中中型園區網和小型園區網有時統稱為中小型園區網。辦公分支機構，這些分支機構是不包含在園區網內部的。運維等對我們的園區網絡建設提出了新的要求。華為公司提出ONENET解決方案，是基于標準化、協同、一攬子的企業網絡解決方案。ONENET架構是整合產品、方案和服務于一體的完整體系，為各個行業應用構建。ONENET以開放標準的產品為基礎，針對各種應用場景，為企業用戶提供網絡部。以說是園區網發展支撐企業信息化發展。同時對于園區網而言，注重的是網絡的簡單可靠、易部署、易維護。將園區網絡劃分為核心層、匯聚層、接入層。園區網絡應具備有效的安全控制。

　　

【正文】 設備堆疊而成的， iStack 設備的交換容量 和端口數量就是 iStack內部所有單機設備交換容量和端口數量的總和。 因此，iStack 技術能夠通過多個單機設備的堆疊，輕易的將設備的交換能力、用戶端口的密度擴大數倍，從而大幅度提高了設備的性能 。 網絡可靠性 園區網絡高可靠性設計方案如 圖 38 所示。 40 圖 38 園區網絡可靠性設計方案 典型園區網絡架構為三層網絡結構：接入層、匯聚層、核心層。接入交換機 為 二層交換機，匯聚交換機作為用戶網關。可靠性的 設計也應該根據層次來設計。 接入層網絡是二層網絡，接入交換機與匯聚交換機之間通過SmartLink/STP/RSTP/MSTP/RRPP/SEP 解決二層網絡環路問題，同時保證網絡可靠性。匯聚交換機之間通過 VRRP（ BFD For VRRP）協議確定用戶的主備網關，交換機互聯通過 TRUNK 鏈路，保證鏈路級可靠性，匯聚交換機與接入交換機之間可通過 DLDP 協議檢測光纖單向故障（單通故障）。 典型園區網二 層可靠性組網設計方案有：口字 型組網、三角型組網、 U 字 型組網。 ? 口字型 組網 41 圖 39 二層可靠性組網 口字型 如 圖 39 所示， 接入交換機與匯聚交換機之間是二層網絡，匯聚交換機作為用戶網關設備，兩臺匯聚交換機之間通過二層 Trunk 鏈路互連，多臺接入交換機與兩臺匯聚交換機之間組成 口字型 二層環網，并且通過部署 STP/RSTP/MSTP/RRPP/SEP 等協議進行二層環網阻斷、環網故障檢測和保護倒換功能。 兩臺匯聚交換機運行 VRRP（ BFD+VRRP）協議確定主備用戶網關， VRRP 報文直接在匯聚交換機直連的 Trunk 鏈路上收發。 兩臺匯聚交換機鏈路需要保證絕對可靠，必須采用 Trunk鏈路，包含兩條以上物理鏈路。因為匯聚交換機間鏈路 Down，兩臺匯聚交換機 VRRP狀態都為主（ VRRP雙主情況產生），此時接入二層環網阻塞在匯聚交換機之間的直連鏈路上，這樣接入用戶同時感知兩個處于 VRRP 主用狀態的網關設備（匯聚交換機）， 會 出現問題。 口字型 組網方案的優點是： 園區網各個樓層接入交換機可以串在一起，與匯聚交換機組成二層環網，匯聚交換機統一為各樓層接入交換機下的用戶分配 IP 地址，實現園區不同樓層的用戶可以共用同一個 IP 地址網段。 注 意 42 該組網方案的缺點是 ：接入層網絡需要部署較為復雜的二層環網協議， 網絡配置和維護較為復雜。 口字型 組網方案是園區網 中 非常經典的可靠性設計方案，適合各種規模的園區網應用場景。 ? 三角型組網 圖 310 二層可靠性組網 三角型 匯聚交換機作為用戶網關設備，兩臺匯聚交換機之間通過二層鏈路互連，每臺接入交換機上行有兩條鏈路接入到兩臺匯聚交換機 ，接入交換機上行兩條鏈路的主備關系由運行的 SmartLink 協議確定。兩臺匯聚交換機運行 VRRP（ BFD+VRRP）協議確定主備用戶網關， VRRP 報文直接在匯聚交換機直連鏈路上收發。 兩臺匯聚交換機鏈路需要保證絕對可靠，必須采用 Trunk鏈路。三角型 組網場景下，多個樓 層之間可以共用 VRRP組，不受匯聚交換機 VRRP 組數量限制，可實現不同樓 層間的園區用戶可以共享一個 IP地址網段。 注 意 43 三角型組網中的破環協議也可以使用 xSTP 協議，在配置上會稍微復雜，故障倒換保護速率比 SmartLink 慢。 三角型組網方案的優點是： SmartLink 破環協議部署 配置相對復雜的環網保護協議（ STP/RSTP/MSTP/RRPP） 簡單 ； SmartLink 故障檢測和保護倒換速度快（ 50ms）；支持園區網園區不同樓層的用戶可以共用同一個 IP 地址網段。 三角型組網方案的缺點是 ： 每臺接入交換機上行需要部署主備兩條鏈路，增加 了 布線成本，對匯聚交換機的端口密度有較高要求。 ? U 字型組網 圖 311 二層可靠性組網 U字型 U 字型組網中， 匯聚交換機之間通過純三層鏈路互連，無直連二層鏈路。匯聚交換機作為園區用戶網關，與接入交換機組成二層網 絡，匯聚交換機的主備通過 VRRP（ BFD for VRRP）協議協商， VRRP 協議通過接入交換機轉發，每組接入交換機與兩臺匯聚交換機組成的一個物理 U 型網絡 。 需要啟用一組 VRRP，匯聚交換機通過多個物理端口會接入多個二層 U 型網絡，這樣匯聚交換機間需要運行多個 VRRP組（每個二層 U 型接入網絡運行一個 VRRP 組 ）。 一般 情況下， 一個 U 型二層接入網覆蓋的是同一個樓層的接入交換機。由于不同VRRP 組的網關 IP 網段不能相同，因此每個 U 型接入網下的所有園區用戶需要獨占一個 IP 網段，不同 U 型接入網的用戶（不同樓層的園區用戶 ）之間不能共享一個 IP 網段，這是此方案應用的最大缺點。 44 U 字型 方案的優點：二層接入網不存在環路，不需要配置相對復雜的環網保護協議（ STP/RSTP/MSTP/RRPP）。 從管理維護、收斂時間、部署方面三方面考慮，園區網絡二層網絡破環協議部署SmartLink 要優于 xSTP、 RRPP、 SEP。 園區網可靠 性方案設計的目標方案或發展趨勢是各層次園區網交換機都進行虛擬化。如圖 312 所示， 通過集群 /堆疊技術將兩臺或多臺交換機虛擬成一臺交換機。可以提高單節點設備可靠性，一臺交換機故障，另外一臺交換機自動接管故障設備上的所有業務，可以做到業務無損切換。設備虛擬化通過跨設備的 Trunk 鏈路，提升鏈路級可靠性，并且流量可以均勻分布在 Trunk 成員鏈路上，提高鏈路帶寬利用率， 一 條或多條鏈路故障后 ， 流量自動切換到其他正常的鏈路。 該方案另外一個優點 是網絡配置和維護簡單，園區二層接入網 不需要配置復雜的二 層環網和保護倒換協議，二層鏈路故障能直接感知快速切換。 三層網絡中多個設備間共享路由表，網絡故障路由收斂速度快。網絡管理和維護難度大大降低，此方案適應面廣，擴展性強，是未來園區網的發展趨勢。 圖 312 園區網可靠性方案 匯聚層作為接入網關，一般情況下，匯聚層以上設備部署三層網絡。在三層網絡比較常用的可靠性技術包括： IP FRR、 NSF/GR、 ECMP/UCMP、 BFD。 ? IP FRR IP FRR（ IP Fast Reroute） 即 IP 快速重路由。 IP FRR 是一種轉發快速切換技術， 當物理層或鏈路層檢測到故障時 無需等待路由收斂， 立即開始采取措施，使用一條備份的鏈 路將報文轉發出去，從而將鏈路故障對承載業務的影響降低到最小限度。通常在匯聚 層 到核心 層 、核心 層 到出口路由器之間部署。 如下圖所示，從 A到 C 之間的路徑為主轉發路徑，當 A檢測到 A到 C 之間的主路徑出現鏈路故障時，快速切換轉發下一跳至 B，啟用備份路徑， ABC之間的路徑為事先建立好的轉發路徑。 ? NSF(GR) 45 NSF（ None Stop Forwarding）是設備本身 可靠性的一種 ，屬于 GR（ Graceful Restart）的一種形態 。 NSF 是指在路由 器控制層面故障的 過程中，數據轉發不間斷地正常執行。 通常情況下，路由器故障后，其路由協議層面的鄰居會檢測到它們之間的鄰居關系 Down掉，然后過段時間再次 UP，這個過程被稱之為鄰居關系震蕩。這種鄰居關系的震蕩將最終導致路由震蕩的出現，使得重啟路由器在一段時間內出現路由黑洞或者導致鄰居將數據業務從重啟路由器處旁路，從而導致網絡的可靠性大大降低。 NSF 技術的目標就是為了解決上述路由震蕩的問題， 在設備主控倒換時，轉發層面不等待控制平面重新計算路由，先保持現有轉發路徑不變 。 NSF 功能 通常在所有三層設備上部署 。 ? ECMP/UCMP ECMP（ Equal Cost Multiple Path） 是 解決三層設備之間的轉發能力擴展和可靠性問題的協議。 根據實際鏈路情況和需要配置成等價轉發路徑或者非等價轉發路徑，實際轉發路徑通過 HASH 得到，根據需要進行 3 元組、 4元組或者 5 元組 HASH，是解決三層多路徑的一種非常好的辦法。 ECMP 負載分擔模式是等價負載分擔 ，而 UCMP（ Unequal Cost Multiple Path）則流量會可以 根據帶寬按比例分擔到每條鏈路上。這 樣所有鏈路可根據帶寬 不同而分擔不同比例的流量，使流量轉發更合理。 ECMP 和 UCMP 主要用于園區出口連接廣域網和 Inter的不同運營商 。 ? BFD BFD 是一種三層檢測機制，對相鄰轉發 引擎之間通道故障提供輕負荷、持續時間短的檢測。這些故障包括接口、數據鏈路，甚至 是轉發引擎本身。 BFD 提供一個單一的機制，它能夠用來對任何媒介、任何協議層進行實時地檢測，并且檢測的時間與開銷范圍比較寬。 BFD 故障檢測機制 與以往的其他 “ Hello” 檢測機制相比，具有許多獨到的優勢。目前的網絡路由協議一般采用慢 Hello 機制，在沒有硬件幫助下，檢測時間會很長（例如：OSPF 需要 2秒的檢測時間， ISIS需要 1秒的檢測時間） 。 這對某些應用來說時間太長了，當故障發生時，故障感應時間 越 長代表著數據丟失量越大。 BFD 協議的出現，為上述問題提出了一種解決方案， BFD For 路由，就是將 BFD 和路由協議關聯起來，通過 BFD對鏈路故障的快速感應進而通知路由 協議， 從而加快路由協議對于網絡拓撲變化的響應。 表 32 三層可靠性部署建議 三層可靠性保護方式 組網 部署建議 IP FRR 在匯聚層和核心層部署 IP FRR。 對主用路徑和備用路徑可以靈活指定。 46 三層可靠性保護方式 組網 部署建議 NSF/GR 在核心層和出口路由器上部署 GR 功能，當設備主用主控失效，備用主控接管控制平面，轉發平面不受影響。 ECMP/UCMP 部署在出口路由器上，將流量負載均衡到不同的出口鏈路上。 BFD 在匯聚層配置 BFD For VRRP； 在核心層、出口路由器上部署 BFD For OSPF。 QoS設計 多業務共存引發 QoS需求 企業網絡中， 除了傳統的 WWW、 EMail、 FTP 等數據業務 ， 還承載著視頻監控、電視會議、語音電話、生產調度等業務， 這些業務有一個共同特點，即對帶寬、延遲、延遲抖動等傳輸性能有著特殊的需求。比如 視頻監控、 電視會議需要高帶寬、低延遲抖動的保證。 語音業務雖然不一定要求高帶寬，但非常注重時延 ，在擁塞發生時要求優先獲得處理。 服務質量 QoS 是各種存在服務供需關系的場 合中普遍存在的概念，它評估服務方對客戶的服務需求提供支持的能力，目的就是向用戶的業務提供端到端的服務質量保證。一般情況， QoS 度量指標如下： ? 吞吐量（ Throughput）： 又可稱為帶寬， 表示一定時間內業務流的平均速率 。 通常通過流量監管（ CAR）、流量整形（ GTS）實現帶寬調度。 ? 時延 (Latency)：表示業務流穿過網絡時需要的平均時間。對于網絡中的一個設備來說，一般將不同時延的業務分為幾種優先級，通過隊列調度保證業務需求。 47 ? 抖動 (Jitter)：表示業務流穿過網絡的時間的變化，可通過擁塞避免等技術防止流量抖動。 ? 丟包率（ Drop Ratio）：在網絡中傳輸數據包時丟棄數據包的最高比率。數據包丟失一般是由網絡擁塞引起的。 針對帶寬、時延、抖動、丟包率等要求， QoS可以通過優先級映射 、流量監管、流量整形、隊列調度、擁塞避免等技術提升網絡服務質量， 滿足用戶在有限的資源 限制情況下，獲得多業務部署的最佳體驗。 建立部署模型 QoS部署模型 QoS 部署模型規定了多種 QoS 技術如何組合滿足用戶網絡服務需求，當前主要存在以下兩種部署模型： ? IntServ 模型 IntServ（ Integrated Service）模型是一個綜合服務模型，它的特點是在發送報文前要先向網絡提出申請 ， 一 般通過 資源預留協議 RSVP 實現 。 可以提供端到端的 QoS 投遞服務是 IntServ 的最大優點；其最大缺點是可擴展性不好，通信設備需要為每個資源預留維護一些必要的軟狀態（ SoftState）信息，當網絡 中的數據流數量很大時，設備的存儲和處理能力會遇到很大的壓力。 ? DiffServ 模型 DiffServ（ Differentiated Service） 模型 是一種多服務模型， 它通過攜帶在報文頭部的 優先級參數（ 、 DSCP、 EXP） 來告知網絡節點它的 QoS 需求，這樣， DiffServ 在提供服務時，可以為 屬于同一需求類別的分組提供同樣的服務策略，而無需通過信令協議再去 申請資源。 正是由于擁有“帶內”信令和基于流 進行服務的特點，在網絡 部署中， DiffServ 具有良好的可擴展性， 成為企業園區網絡部署的主流方案。 用戶業務分類 在對于 Diff Serv 部署， RFC