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5要素構(gòu)建高品質(zhì)IP網(wǎng)

孫明一 2004/06/25

　　構(gòu)建高品質(zhì)IP網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(gòu)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(diào)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(yīng)人口與經(jīng)濟發(fā)展的要求。

　　網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就是為了實現(xiàn)相應(yīng)的業(yè)務(wù)目標，這些業(yè)務(wù)包括企業(yè)的IT系統(tǒng)、電子政務(wù)、電子商務(wù)、教學(xué)、生產(chǎn)系統(tǒng)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(yīng)，IP網(wǎng)絡(luò)將從“提供簡單連接與控制的網(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、時延、時延抖動和誤碼/丟包率等關(guān)鍵指標的要求是不同的。IP電話和視頻會議對時延和時延抖動都比較敏感(時延<150ms，時延抖動<10ms)，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對時延的要求不太嚴格，但對網(wǎng)絡(luò)傳送的可靠性要求較高(丟包率低)。

　　傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)只能簡單傳送各種業(yè)務(wù)，但難以同時實現(xiàn)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(shè)專網(wǎng)，如視頻專網(wǎng)、OA專網(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問題。有別于傳統(tǒng)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)智能不再是簡單的訪問控制和標記，而是體現(xiàn)在業(yè)務(wù)的動態(tài)感知、帶寬嚴格保證、帶寬動態(tài)調(diào)整三個方面。

　　業(yè)務(wù)動態(tài)感知是實施服務(wù)質(zhì)量策略和安全策略的基礎(chǔ)。其基本過程如下：IP網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備根據(jù)業(yè)務(wù)流的特征、流標記以及流統(tǒng)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(xiàn)，故需要IP網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點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(jié)點獨立完成，也可以與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)配合，這樣更容易實現(xiàn)整體的策略部署。

　　在業(yè)務(wù)感知的基礎(chǔ)上，IP網(wǎng)絡(luò)需要實現(xiàn)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、為語音業(yè)務(wù)分配25K端到端帶寬、為數(shù)據(jù)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)流增長的情況時有發(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)具備帶寬動態(tài)調(diào)整能力。例如，新業(yè)務(wù)加入的時候，IP網(wǎng)絡(luò)可以為新業(yè)務(wù)分配獨立的隧道或動態(tài)調(diào)整LSP帶寬為新業(yè)務(wù)預(yù)留資源；而當業(yè)務(wù)流增長超過原有規(guī)劃的閾值范圍時，IP網(wǎng)絡(luò)可以動態(tài)調(diào)整對該業(yè)務(wù)分配的帶寬。

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

　　近年來，IP網(wǎng)絡(luò)的端到端QoS技術(shù)獲得了長足的進步，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現(xiàn)帶寬保證與動態(tài)調(diào)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)實施安全隔離，為不同業(yè)務(wù)分配獨立的邏輯專網(wǎng)，避免業(yè)務(wù)之間的互相影響。MPLS VPN、VLAN等技術(shù)的結(jié)合可將一個物理的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)劃分為多個獨立的“邏輯網(wǎng)絡(luò)”，每類業(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(zhuǎn)發(fā)表、帶寬、隧道、服務(wù)質(zhì)量等。IP網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點能夠自動識別業(yè)務(wù)，根據(jù)業(yè)務(wù)類型映射不同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(chǔ)上應(yīng)用安全子隧道技術(shù)，非法流量無法搶占安全子隧道的資源。安全子隧道技術(shù)是專門為保證業(yè)務(wù)流安全而設(shè)計，可以在IP網(wǎng)絡(luò)為部分關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供類似于ATM PVC的嚴格帶寬保護和安全性。

　　當然，網(wǎng)絡(luò)安全問題不可能通過某種一勞永逸的技術(shù)來解決，而是隨著安全狀態(tài)的變化，綜合考慮時間、空間、網(wǎng)絡(luò)層次的因素，不斷調(diào)整安全策略。因此從長期發(fā)展來看，IP網(wǎng)絡(luò)還需要建立一個動態(tài)安全防御體系，邊緣節(jié)點可與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)協(xié)作，實現(xiàn)動態(tài)安全認證、病毒防御和入侵防御。其中業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)提供安全認證、病毒檢測、入侵檢測策略的動態(tài)刷新，邊緣節(jié)點實現(xiàn)用戶隔離和動態(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。隨著網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)越來越多，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(dǎo)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(shè)備三個層面。

　　在業(yè)務(wù)層面，IP網(wǎng)絡(luò)需要在設(shè)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(gòu)建之后的網(wǎng)絡(luò)維護、升級擴容、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造的整個過程。從業(yè)務(wù)層面來看，IP網(wǎng)絡(luò)在生命周期中的所有階段都應(yīng)是始終可用的。

　　在網(wǎng)絡(luò)層面，IP網(wǎng)絡(luò)需要滿足<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)都可以實現(xiàn)50ms的鏈路自動保護。IP/MPLS快速重路由可以實現(xiàn)50ms的網(wǎng)絡(luò)路徑或隧道自愈保護。

　　在設(shè)備層面，要求IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用電信級高可靠性設(shè)計，設(shè)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(shè)計，支持熱備份和熱插拔；同時在軟件架構(gòu)上采用在線升級、軟件熱補丁等技術(shù)保證軟件升級和添加新功能時業(yè)務(wù)不中斷。另外，IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備整機高可用性需要達到99.999%，并支持NSF/NSR等無間斷轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。

高性能不只是轉(zhuǎn)發(fā)性能

　　對IP網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)容量、性能等傳統(tǒng)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(jié)點的交換能力已經(jīng)攀升到500G以上，甚至達到幾T的數(shù)量級。但是，IP網(wǎng)絡(luò)需要強調(diào)的是業(yè)務(wù)的高性能，而不僅僅是IP轉(zhuǎn)發(fā)的高性能。

　　要實現(xiàn)業(yè)務(wù)的高性能，網(wǎng)絡(luò)和核心節(jié)點設(shè)備都需要在設(shè)計上體現(xiàn)出“業(yè)務(wù)與性能并重”的原則。也就是說，網(wǎng)絡(luò)在提供傳統(tǒng)的IP轉(zhuǎn)發(fā)功能的同時，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速處理能力。值得欣慰的是，隨著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(gòu)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�？欤琁P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)性能與時俱進，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)平滑演進能力。

　　例如，消費者業(yè)務(wù)、無線移動網(wǎng)絡(luò)、分布計算的迅猛發(fā)展推動了IPv6技術(shù)和商用進程，下一代IP網(wǎng)絡(luò)將是以IPv6為基礎(chǔ)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(tǒng)管理和用戶容量等方面都會得到進一步增強。但是IPv4向IPv6網(wǎng)絡(luò)演進的過程將持續(xù)幾年到十幾年，在此期間IP網(wǎng)絡(luò)需要同時承載IPv4和IPv6業(yè)務(wù)流，因此支持IPv4/IPv6及各種過渡技術(shù)也將成為IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(jié)，也是高品質(zhì)IP網(wǎng)絡(luò)需要重點解決的問題。關(guān)鍵是要實現(xiàn)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(fù)雜的技術(shù)，如QoS、安全、可靠性等，然而只有屏蔽掉復(fù)雜的技術(shù)細節(jié)，使管理簡單、直觀和高效，才能充分運用先進的技術(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管理將一個物理的網(wǎng)絡(luò)劃分為多個邏輯業(yè)務(wù)網(wǎng)（VPN），并可以針對每個邏輯業(yè)務(wù)網(wǎng)進行網(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(jiān)控和流量工程管理等組件，并與VPN管理實現(xiàn)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訪問控制，安全策略管理等方面。通過業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，不僅可以方便地實現(xiàn)業(yè)務(wù)部署、日常維護，還能夠根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展不斷優(yōu)化資源配置。

編后話：

　　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(tǒng)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(zhàn)。為了實現(xiàn)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(xiàn)。其中服務(wù)質(zhì)量由于其長期懸而未決而成為關(guān)注的焦點；安全性、可靠性是對業(yè)務(wù)開展的有效保障，難以想象，一個不可信任的網(wǎng)絡(luò)或者一個不可靠的網(wǎng)絡(luò)對用戶會有什么價值；另外，高性能仍然是重要的，但這里指的不是簡單的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(jié)。由此可見，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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