（光学工程专业论文）链路管理协议在光网络中的应用研究.pdf

南京邮电人学硕：l 研究生学位论义摘要 摘要 随着网络的不断发展和多路复用技术的应用，每对节点间的连接数正在持续增长。一 个节点之间可能有成千上万个连接，而每个连接又由多种数据链路组成。从实际运行的角 度来看，将多个数据链路聚合成一个业务流量工程( t e ) 链路是可行的。i e t f 的链路管理 协议( l m p ) 规范就是用来管理邻居节点之间的t e 链路。l m p 包括四个功能：控制通道管 理，链路属性关联，数据链路物理连通性验证以及链路故障管理。 本文主要介绍了链路管理协议l m p 的一些功能，并对其在光网络中的扩展应用做了进 一步的研究和探讨，实现了对控制通道管理过程、邻居发现过程、业务发现过程以及l m p t e s t 消息在s o n e t s d h 中的编码过程的模拟仿真。 文章首先介绍了l m p 协议的四个功能：控制通道管理，链路属性关联，链路连通性验 证，链路故障管理，并对其做了详细的分析和说明。接着对l m p 控制通道管理过程做了进 一步地研究和分析。第四章对l m p 的邻居发现和业务发现过程进行了研究，并讨论了如何 根据l m p 有限状态机和业务发现有限状念机实现控制通道的管理、邻居发现以及业务发现 过程。 在文章中对l m p 消息格式的创建过程也进行了详细介绍，所有的邻居发现和业务发现 消息都采用l m p 消息格式，再将它封装在i p 包内，使用数据报用户协议( u d p ) 或传输控 制协议( t c p ) 来传送。在第五章中，详细描述了l m p 中部分功能的实现过程。其中主要 分析了如何使用l m p 协议实现控制通道管理过程、l m p 邻居发现和业务发现过程以及 s o n e t s d h 中l m p 测试消息编码过程，并用v c + + 编程实现了上述过程，给出了仿真结果。 最后对本文所做的工作进行了总结，并对l m p 的发展前景做了一些介绍。 关键词：链路管理协议，控制通道，t e 链路，邻居发现，服务发现 南京邮电人学硕i ：研究生学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t i n t e r c o n n e c t sb e t w e e ne v e r yp a i ro fn o d e sa r ei n c r e a s i n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h en e t w o r k a n dm u l t i p l e x e r s a p a i ro fn o d e sm a yh a v et h o u s a n d so fi n t e r c o n n e c t s ，w h e r ee a c hi n t e r c o n n e c t m a yc o n s i s to fm u l t i p l ed a t al i n k s f o rs c a l a b i l i t yp u r p o s e s ，m u l t i p l ed a t al i n k sm a yb ec o m b i n e d i n t oas i n g l et r a f f i c e n g i n e e r i n g ( t e ) l i n k i e t fs p e c i f i e sal i n km a n a g e m e n tp r o t o c o l ( l m p ) t h a tr u n sb e t w e e nap a i ro fn o d e sa n di su s e dt om a n a g et el i n k s s p e c i f i c a l l y , l m pw i l lb eu s e d t om a i n t a i nc o n t r o lc h a n n e lc o n n e c t i v i t y , v e r i f yt h ep h y s i c a lc o n n e c t i v i t yo ft h ed a t al i n k s ， c o r r e l a t et h el i n kp r o p e r t yi n f o r m a t i o n ，a n dm a n a g el i n kf a i l u r e s i nt h i sp a p e r , s o m ep r o c e d u r e so fl m pa lem a i n l ys t u d i e da n dt h ee x t e n d e da p p l i c a t i o n so f l m pi no p t i c a ln e t w o r ka r ea l s oi n t r o d u c e d t h e nw ea n a l y s ea n d i n v e s t i g a t eo nf u r t h e rs t e po f t h ei m p l e m e n t a t i o no fc o n t r o lc h a n n e lm a n a g e m e n t ，n e i g h b o u r d i s c o v e r y , s e r v i c ed i s c o v e r ya n d s o n e t s d he n c o d i n gf o rt e s tm e s s a g eu s i n gl m e a tf i r s t ，t h i sp a p e ri n t r o d u c ea n da n a l y z et h ef o u rp r o c e d u r e so fl m p ：c o n t r o lc h a n n e l m a n a g e m e n t ，l i n kp r o p e r t yc o r r e l a t i o n ，l i n kc o n n e c t i v i t yv e r i f i c a t i o na n df a u l tm a n a g e m e n t a n d t h e nw ea n a l y s e a n di n v e s t i g a t eo nf u r t h e rs t e po ft h e i m p l e m e n t a t i o no fc o n t r o lc h a n n e l m a n a g e m e n t a tc h a p t e r4 , t h ei m p l e m e n t a t i o no fn e i g h b o rd i s c o v e r y , s e r v i c ed i s c o v e r ya n d c o n t r o lc h a n n e lm a n a g e m e n tu s i n gl m pf i n i t es t a t em a c h i n e ( f s m ) i ss t u d i e d f u r t h e r m o r e ，l m pm e s s a g ef o r m a t so fn e i g h b o u rd i s c o v e r ya n ds e r v i c ed i s c o v e r ya r e d e s c r i d e di nt h i sp a p e r a l lm e s s a g e si nt h eu n in e i g h b o u rd i s c o v e r ya n ds e r v i c ed i s c o v e r ya r e b u i l tu s i n gl m p o b j e c t s ，a n da r es e n ta si pp a c k e t sb yu d p o rt c ea tc h a p t e r5 ，t h ep r o c e d u r e s o fc o n t r o lc h a n n e lm a n a g e m e n t ，n e i g h b o u rd i s c o v e r y , s e r v i c ed i s c o v e r ya n ds o n e t s d h e n c o d i n gf o rt e s tm e s s a g eu s i n gl m pa r ei m p l e m e n t e di nv c + + l a n g u a g ea n dt h er e s u l t so f s i m u l a t i o na reg i v e n f i n a l l y , t h ew o r kd o n ei nt h i sp a p e ri ss u m m a r i z e da n dp r o s p e c t sf o rt h ed e v e l o p m e n to fl m p a r ei n t r o d u c e d k e yw o r d s ：l i n km a n a g e m e n tp r o t o c o l ( l m p ) ，c o n t r o lc h a n n e l ， t el i n k ，n e i g h b o u rd i s c o v e r y ，s e r v i c ed i s c o v e r y 南京邮电人学硕1 - 矗j f 究生学位论文 缩略词 缩略词 a d m 分插复用器 a s o n 自动交换光网络 c c i d 控制通道标识符 d w d m密集波分复用 g m f , l s 通用多协议标签交换 i f 因特网协议 i p c c i p 控制通道 l m f , 链路管理协议 l r m链路资源管理器 l s p 标签交换路径 l s r 标签交换路由器 o a d m 光分插复用器 o t n 光传送网络 o x c光交叉连接器 f , x c 全光交叉连接器 r s v p 资源预留协议 s d h 同步数字序列 s n p 子网点 s o n e t 同步光网络 s r l g 共享风险链路组 t e 链路流量工程链路 t n a 传输网络分配地址 t n e 传输网元 u n i 用户网络接口 u n i - c u n i 客户端信令代理 u n i - n u n i 网络端信令代理 v 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：埠日期： 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：熟遁 导师签名：气 日期： 南京邮电人学硕一j ：研究生学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 随着信息技术的不断发展，特别是随着因特网的迅猛发展与i p 业务的爆炸式增长， 光传送网面临着来自网络发展、传送业务种类变化的挑战，传统光网络的带宽固定配置、 资源利用率不高、管理维护复杂等缺点暴露得也越加明显。因此，对一种能够支持动态带 宽分配、易于管理和维护并具有高度灵活性、支持多功能适配层的光网络的出现的呼声越 来越高，以a s o n a s t n 为代表的自动交换光网络也就应运而生。a s o n 将控制平面引入了光 层，构建了智能化的光网络，从而在光网络中实现了动态的光路配置和管理，为运营商提 供了更灵活有效的光网络运作方式。而灵活、动态的光网络资源管理技术是利用g m p l s 协 议实现光路自动配置和管理的基础和关键，故提供有效的资源管理策略对于a s o n 的实现 是至关重要的。 在核心光网络中，当引入g m p l s 信令机制进行光标签交换路径( l s p ) 的配置时会产 生一系列的问题：( 1 ) 当核心光网络中大量采用全光交换设备时，如果不具备自动的有光 或无光监测能力，会使得精确的故障定位相对困难：( 2 ) 随着相邻节点之间光纤链路数目 的不断增加，路由协议如何对这些数目巨大的数据链路进行链路属性通告；( 3 ) 面对数目 巨大的光纤链路，相邻设备在不采用人工配制的情况下如何f 确地进行链路标识的映射， 以及针对这些数据链路的本地管理如何同远端的管理相一致：( 4 ) 面对同益复杂庞大的网 络，怎样的管理策略才能充分利用网络资源，提高网络效率【7 】。这些问题都引人关注。 以上问题归结起来就是智能光网络的资源管理问题，i e t f 的链路管理协议( l m p ) 就 是为了解决这些问题而提出的。链路管理协议在一对l m p 对等节点之间运行，它包括如下 功能：控制通道管理、链路属性关联、链路连通性验证和故障管理。其中前两项是必备的 核心功能，后两项是可选的扩展功能，用于应对控制通道与物理通道分离的情况。 下一代光网络是由路由器、交换机、光交叉连接器、密集波分复用( d w d m ) 系统和分 插复用器( a d m s ) 等组成，它使用一个公共的控制平面( 例如通用多标签交换协议g m p l s ) 来动态分配资源，采用保护恢复机制来保持网络的生存性。一对节点间可能有成千上万 个连接，而当采用复用时( 如第二层的帧中继，第一层的时分复用t d m 或者波分复用w d m ) 每个连接可能包含多个数据链路。如果对如此众多的数据链路进行手工配置和控制，会引 起很多的不便而且可能会出现差错。从实际使用的角度来看，将多个数据链路绑定成一个 业务流量工程( t e ) 链路更加可行。 为了保障节点之间的路由信息、信令信息以及链路管理信息的传送，两个节点之间要 l 南京邮f 乜人学顾。 ：研究生学位论文 第一昂缔论 至少存在一个互相可达的i p 接口。这样的一对i p 接口称为控制通道。相互可达并不仅指 两个接口通过一个i p 链路连接，也可以是通过一个i p 网络将它们连接起来。在g m p l s 中， 两个节点之间的控制通道并不要求和数据链路使用相同的物理媒质。允许控制通道与数据 通道分离可以使控制通道的故障不会影响到数据通道，同时数据通道的故障也不会影响到 控制通道。 基于以上原因，g m p l s 引入了链路管理协议( l m p ) ，它运行于两个相邻节点间对t e 链 路进行管理以及确定控制通道的可达性。l m p 的一个独有的特性是它可以隔离透明或非透 明网络的故障，而不依赖于数据所使用的编码方案。l m p 可用于验证节点间的连接，并隔 离网络中的链路、光纤或信道故障。m p l s 信令和路由协议要求至少具有一个双向控制通道 来进行通信，甚至在两个相邻节点阳j 以单向链路相连时也是如此，可以使用多个控制通道。 l m p 可用于建立、维护和管理这些控制通道。 控制平面的引入是a s o n 技术的最大进步，而通用多协议标签交换( g m p l s ) 是实现a s o n 网络控制平面的核心协议。g m p l s 体系结构的核心技术包括信令技术，路由技术和链 路资源管理技术等。其中信令协议用于分柿式连接的建立、维护和拆除等管理；路由协议 为连接的建立提供选路服务：链路资源管理用于t e 链路管理，包括控制通道和数据链路 的验证和维护。主要表现在控制通道管理、链路属性关联、链路连通性验证和故障隔离 定位等方面。由于通过l m p 建立起来的控制通道将承载路由( o s p f t e i s i s t e ) 和信令 ( r s v p t e c r l d p t e ) 信息的传送，因此是基于i p 包传输的，它所维护的控制通道被称 为i p 控制通道( i p c c ) 。没有l m p 对i p c c 的配置和维护就无法实现自动邻居发现和业务 发现过程以及对控制平面所有其它的控制信息的操作，整个智能光网络就处于瘫痪状态。 g m p l s 作为智能光网络控制平面的优选协议，统一了各层设备的控制平面，这已经成为不 可动摇的事实。因此，l m p 作为g m p l s 协议栈中的重要成员在智能光网络控制平面中的地 位也更加不可忽视。 自动交换光网络以其动态智能特性成为当前的研究热点，其中的自动发现功能和链路 资源管理功能都可以应用l m p 协议来实现。基于以上背景，本文将深入讨论链路管理协议 在光网络中的应用和实现技术。 1 2 相关术语的介绍 控制通道( c o n t r o lc h a n n e1 ) ： 一对互相可达的接口，可用来在节点之间进行路由、信令和链路管理。控制通道可以 是独立的光纤或波长、以太网链路、s d h 的丌销字节等。 2 南京邮电人学硕士研究生学位论文 第一章绪论 数据链路( d a t al i n k ) ： 是用来传送用户数据的一对接口。在g m p l s 中，两个相邻节点之间的控制通道没有必 要和数据链路使用共同的物理媒质。 链路属性关联( l i n kp r o p e r t yc o r r e l a t i o n ) ： 关联一个t e 链路本地和远端的属性的程序。 复用能力( m u l t i p l e xc a p a b i l i t y ) ： 为了交换，将一个数据流复用或解复用成一个子速率的数据流。 t e 链路( t el i n k ) ： 一个或多个数据链路绑定成单一的流量工程( t e ) 链路。它是一个逻辑结构，表示一 种将与标签交换路由器( l s r ) 相连接的物理资源映射成可以使用g m p l s 信令的消息 ( 便于路径计算) 的方法。 n o d e _ i d ： 一个链路的两端都要分配一个n o d e i d 。对一个运行o s p f ( 丌放最短路径) 的节点，l m p n o d e i d 与o s p f 路由器地址t l v 中包含的地址相同。 透明性( t r a n s p a r e n t ) ： 假设一个信号从一个设备流入到流出，设备没有检查和修改这个信号交叉连接方向， 则表示这个设备是交叉连接透明。如，一个全光交换机是电透明的。 1 3 本论文的主要工作 本文首先简要介绍了自动交换光网络出现的背景以及引入l m p 协议的原因，概要叙述 了l m p 协议的主要功能并说明了课题的研究背景。第2 章主要对l m p 协议的四个功能：控 制通道管理、链路属性关联、链路连通性验证和链路故障管理进行了详细的分析与说明。 第3 章对l m p 控制通道管理过程做了进一步地分析和研究，讨论了如何根据控制通道有限 状态机实现控制通道的建立、配置和维护等过程。第4 章分析了在基于s d h 的智能光网络 上利用l m p 协议实现用户网络接口( u n i ) 中的邻居发现和业务发现过程，并讨论了如何 根据l m p 有限状念机和业务发现有限状态机实现控制通道的配置、邻居发现以及业务发现 进程。其中对l m p 消息格式的创建过程也进行了详细介绍。第5 章详细描述了l m p 中部分 功能的实现过程，并给出了仿真结果。其中主要分析了如何使用l m p 协议实现控制通道管 理过程，l m p 邻居发现和业务发现过程，以及s o n e t s d h 中l m p 测试消息编码过程，并采 用v c + + 编程实现了上述过程。最后对本文所作的工作进行了总结，并对l m p 的应用前景进 行了简单的分析和探讨。 南京邮电大学硕j ：研究生学位论文第二章链路管理协议l m p 分析 第二章链路管理协议l m p 分析 2 1l m p 概述 l m p 包括四个功能：控制通道管理、链路属性关联、链路连通性验证和链路故障管理。 其中两个核心部分是控制通道的管理和链路属性关联。控制通道管理用于建立和维护相邻 节点之削的控制通道，可以通过节点问c o n f i g 消息的交换和快速保活机制来实现。如果 低层机制无法检测到控制通道故障，就需要引入快速保活机制。链路属性关联是用来同步 t e 链路的属性和验证t e 链路的配置。 l m p 要求相邻节点对之间至少有一条可用的双向控制通道。控制通道的每一个方向用 一个控制通道i d ( c c _ i d ) 标识，并且这两个方向通过交换c o n f i g 消息耦合在一起。除了 t e s t 消息( 带内通信时受限于传输机制) ，所有的l m p 包都是利用一个l m p 端口号通过u d p 传送【j 1 。 当两个节点问至少建立超一条双向控制通道时，这两个节点间就形成了“l m p 邻居 。 对每个邻居来说可以有多条控制通道处于激活状态，但是每条控制通道的参数必须单个地 进行协商。如果控制通道使用了快速保活机制，l m p 的h e l l o 消息必须要在控制通道上交 换。其它的l m p 消息可以在一对相邻节点问的任意激活的控制通道上传输。一条或多条激 活的控制通道可以被聚合进一条逻辑控制通道用来传送信息、路由和链路属性管删1 1 。 l m p 的链路属性关联功能用来实现将多条数据链路( 端口或是构成链路) 聚合成一条 t e 链路以及同步t e 链路的属性。作为链路属性关联功能的一部分，定义了l i n k s u m m a r y 消息的交换。l i n k s u m m a r y 消息包括本地和远端的l i n k i d ，构成t e 链路的所有数据链路， 以及不同的链路属性。接收到l i n k s u m m a r y 消息的节点表示同意或不同意其携带的链路属 性时，就发送l i n k s u m m a r y a c k 或是l i n k s u m m a r y n a c k 消息作为回应。 l m p 还包括两个可选的扩展功能：链路连通性验证和链路故障管理。链路连通性验证 功能通过交换物理接口编号来验证物理通道的连通性，具体过程是在物理通道中传递一个 测试信息，在控制通道中传送测试结果消息。为了检查测试结果，要求每个节点都能够终 结测试消息，并且该测试结果能够通过控制平面传递。 l m p 故障管理功能主要用来在透明或非透明网络中抑制下游告警和故障定位，链路故 障管理功能的管理对象是物理通道，通过传递相应的故障状态消息，完成故障定位等处理 流程。 2 2 控制通道管理 控制通道管理是用来建立和维持相邻节点间的控制通道，通过配置消息( c o n f i g 4 堕室坚皇叁兰堡! 型! 壅生兰垡堡垒笙三皇壁些笪：些坐坚兰竺! 坌堑 m e s s a g e ) 交换和快速保活( f a s tk e e p - a li r e ) 机制来解决。l m p 要求相邻节点对之间至 少有一条可用的双向控制通道。控制通道的每个方向由一个指定的控制通道编号( c c l d ) 标识，而且这两个方向使用l m p 配置消息交换而结合在一起【i l 【钔。 控制通道的激活是从参数( 分为协商和不协商两类) 协商开始的。由于数据平面上相 邻节点间可以有多个控制通道存在，所以必须分别协商。当需要激活控制通道时，本地节 点首先发送c o n f i g 消息( 这一消息包含了本地控制通道i d ，发送节点i d ，消息i d 和控 制通道参数等) 给远端节点，然后等待接收由远端节点回应的c o n f i g a c k 或c o n f i g n a c k 消息。如果远端节点接受由c o n f i g 消息带来的参数时就回应c o n f i g a c k 消息，反之则回 应c o n f i g n a c k 消息表示不接受协商参数或建议新的协商参数。如果本地节点接受由 c o n f i g n a c k 消息带来的新的参数就发送携带新参数的c o n f i g 消息，否则将继续发送携带 本地参数的c o n f i g 消息。 一旦两个相邻节点问的某个控制通道被激活，就需要通过h e l l o 协议来维持控制通道 的连接并且检测控制通道的故障。h e l l o 消息的发送与接收需要两个重要参数： h e l l o i n t e r v a l 和h e l l o d e a d i n t e r v a l 。h e l l o i n t e r v a l 是h e l l o 消息重发的周期，一般 取1 5 0 m s ；h e l l o d e a d i n t e r v a l 是指宣布控制通道失效之前未接收到h e li o 消息的持续时 间，一般为h e l l o i n t e r v a l 的三倍以上。这两个参数在h e l l o 消息传送之前就要通过c o n f i g 消息在两个相邻节点间协商决定。当节点收到c o n f i g a c k 消息后就要发送h e l l o 消息。如 果节点发送或收到h e l i o 消息，控制通道就进入了u p 状态。在正常工作阶段，两个路出 器按照h e l i o 间隔发送h e l i o 数据包作为k e e p a l i v e 消息。这样当相邻节点死机、掉电 或发生光纤断裂等故障时，k e e p - a l i v e 消息消失，本地路由器就可以监测到故障了。出 于管理的目的，控制通道可能被撤销。当h e l i o 死亡间隔时间已到或接收到带有 c o n t r o l c h a n n e l d o w n 标记的消息时就放弃控制通道。 2 2 1 参数协商 控制通道的激活开始于参数协商交换，通过传递c o n f i g ，c o n f i g a c k ，c o n f i g n a c k3 条消息来运行。这些消息的内容通过l m p 对象建立，包含了建立控制通道所需要的参数， 参数分为可协商和不可协商两类( 在对象头部用n 比特位标识) 。可协商对象可用来让l m p 对等双方同意某一值，而不可协商对象用来表示不需要或是不允许协商的特定的值。 为激活一条控制通道，本地节点需要发送c o n f i g 消息到远端节点，相应地，c o n f i g a c k 消息必须要在本地节点处收到。c o n f i g 消息包含了本地控制通道i d ( c c i d ) ，发送者的 n o d e i d ，用来可靠通信的m e s s a g e i d 和c o n f i g 对象。有时可能本地和远端的节点同时 堕室塑皇奎兰堡：! ：里! 窒生兰垡垒兰 笙三里壁塑笪型堡坚兰坚! 坌塑 发送了c o n f i g 消息，导致节点同时发送和接收c o n f i g 消息，这时需要根据节点编号 n o d e i d 的大小来决定，节点编号大的继续发送，节点编号小的停止发送并且对它所接收 到的c o n f i g 消息进行响应。如果n o d e i d 是相同的，那么一个( 或这两个) 节点配置错 误。这些节点可以继续重传c o n f i g 消息以纠f 错误配置。 c o n f i g a c k 消息用来表明接收到了c o n f i g 消息并且同意所有的配置参数( 包括可协 商的和不可协商的) 。 c o n f i g n a c k 消息用来表明接收到了c o n f i g 消息，指出( 如果有的话) 哪个不可协商 的c o n f i g 对象是不能接受的，并对可协商参数提出建议值。 如果一个节点收到c o n f i g n a c k 消息同时接受其所携带的建议值，那么此节点就应该 使用这些值作为参数来传送一个c o n f i g 消息。 如果一个节点收到c o n f i g n a c k 消息但不接受其携带的建议值，那么此节点可以通过 继续重传c o n f i g 消息纠正这个错误配置。注意，操作员改变一个或这两个节点的参数可 能解决这个问题。 如果多条控制通道使用相同的物理接口，那么每个控制通道都得完成参数协商交换。 根据控制通道节点的唯一的标识符( c c f l d ) ，不同的l m p 参数协商消息和它们相应的控制 通道联系在一起。 2 2 2h e l l o 协议 一旦两个邻接节点间的控制通道被激活，就需要l m p 的h e l l o 协议来维护节点间控制 通道的连接性以及检测控制通道的故障。l m p 的h e l i o 协议消息是一种轻量级的保活机制， 它能对控制通道的故障迅速做出响应从而i g p 的h e l i o 消息不会丢失并且相关联的链路状 态邻接没有必要移除【l 】。 1h e l l o 参数协商 发送h e l l o 消息之前，本地节点和远端节点间必须协商好h e l l o 间隔( h e l l o i n t e r v a l ) 和h e l i o 死亡i 白j 隔( h e l l o d e a d i n t e r v a l ) 这两个参数。这些参数通过c o n f i g 消息配置。 h e l l o i n t e r v a l 表示h e l l o 消息重发的周期，以毫秒( m s ) 作为计量单位。例如，如果这 个值是1 5 0 ，就表示节点至少每t s o m s 发送一次h e l i o 消息。h e l l o d e a d i n t e r v a l 表示在 宣布控制通道失效前要等多长时间来接收一个h e l l o 消息，通常用毫秒来衡量( m s ) 。 h e ll o d e a d i n t e r v a l 的值必须要比h e ll o i n t e r v a l 的值大，并且至少是h e ll o i n t e r v a l 的三倍大。如果没有用到l m p 的快速保活机制，h e l l o i n t e r v a l 和h e l l o d e a d i n t e r v a l 参 数要设为0 。 6 南京邮电大学硕i ：研究生学位论文第二章链路管理协议l m p 分析 h e ll o i n t e r v a l 和h e ll o d e a d i n t e r v a l 的值应该认真选择，这样做可以在不造成拥塞 的情况下对控制通道的故障提供快速响应。当然，对于不同的控制通道可能需要配置不同 的值。当一个控制通道是建立在直连的链路上时，建议h e l l o i n t e r v a l 的缺省值是1 5 0 m s ， h e ll o d e a d i n t e r v a l 是5 0 0 m s 。 当一个节点发送或接收到c o n f i g a c k 消息时，它就可以发送h e l l o 消息了。一旦它发 送了一个h e l l o 消息并且收到一个有效的h e l l o 消息，控制通道就转到了u p 状态。( 如果 有其它方法表明双向控制通道的连接性，控制通道也有可能转到u p 状态。例如，从传输 层能够得到双向控制通道连接性的暗示。) 然而，如果节点收到c o n f i g n a c k 消息而不是 c o n f i g a c k 消息，就不能发送h e l l o 消息因而控制通道就不能转到u p 状态。完整的控制通 道有限状态机( f s m ) 请见后面部分。 2 快速保活机制 每一个h e l i o 消息包括两个序列号：发送序列号( t x s e q n u m ) 是本节点正在发送的h e l l o 消息的序列号；接收序列号( r v s e q n u m ) 是本节点从此控制通道最后接收到的对方节点的 h e l l o 消息的发送序列号，启动或重启时为o 。这里需要注意两个特别的序列号。t x s e q n u m 一定不能为0 ，启动或重启时为l ，随后每次发送一个h e l l o 消息加1 。因此，发送的第一 个h e l l o 消息的t x s e q n u m 是1 并且r v s e q n u m 为0 。当t x s e q n u m 到t ( 2 3 2 一1 ) 时，t x s e q n u m 的值就变成2 ，而不是0 或l 。 通常情况下，在某一个节点发送序列号和接收序列号之间的最大差值是1 。有两种情 况下除外：一种情况就是控制通道重新启动时，另外一种就是控制通道交换到一个备份通 道上面时。当某一个节点重新启动时，将发送序列号设置为1 ，接收序列号设置为o 。当 远端节点接收到此消息以后，它将其接收序列号设置为l ，表示它得知远端节点进行了重 启动操作。 3 控制通道关闭 出于管理目的，为允许某一控制通道f 常关闭，在l m p 标准头部消息格式中定义了 c o n t r 0 1 c h a n n e l d o w n 标志。当一对节点间仍然存在多条正在使用的数据链路，只有存在其 它激活的可以用来管理这些数据链路的控制通道时，此控制通道才可以正常关闭。 当要f 常关闭一条控制通道时，节点必须在所有通过控制通道发送的l m p 包中设置 c o n t r 0 1 c h a n n e l d o w n 标志。当控制通道关闭过程启动后，节点可能会在超过h e l i o 死亡间 隔时间后或在同一个控制通道接收到携带已经置位的c o n t r 0 1 c h a n n e l d o w n 标志的l m p 消息 时停止发送h e ll o 消息。当节点收到一个设置了c o n t r o l c h a 肌e l d o w n 标志的l m p 包时，就发 7 南京邮i 也人学帧i ：研究生学位论义第一二章链路管理协议l m p 分析 送一个h e l l o 消息( 其中携带已经置位的c o n t r o l c h a n n e l d o w n 标志) ，并使控制通道切换至 d o w n 状态【1 1 。 4 降级状态 允许控制通道和相联系的数据链路物理分离的结果可能会造成当数据链路仍在使用 时，却没有任何可用的激活的控制通道。很多场合下，仅仅因为控制通道不再起作用便关 闭一条j 下在携带用户流量信息的链路是不可接受的，但也因此不能保证通过此数据链路传 送的信息的服务质量。此时，t e 链路被称为处于降级状态。当某个t e 链路处于降级状念时， 应该通知路由和信令，使其不再接受新的连接，而且t e 链路被公告为没有任何预留资源【l 】。 2 3 链路属性关联 链路属性关联用来实现t e 链路属性的同步和配置的校验，可进行链路绑定，可以修 改、关联和交换链路的流量工程参数。例如，它可以把一个链路加入到一个链路束中，可 以改变一个链路的保护机制，改变一个端口的i d ，改变链路束中的各组成链路的i d 号。l m p 使用的相应消息有：l i n k s u m m a r y 、l i n k s u m m a r y a c k 和l i n k s u m m a r y n a c k 。l i n k s u m m a r y 消息用来查证t e 链路和数据链路两端的一致性，也用来将多个数据链路耦合进一个t e 链路中，交换、关联或改变t e 链路的属性以及接口的i d s 。相应的a c k 和n a c k 消息用于 对l i n k s u m m a r y 消息的回应和认证，每个t e 链路都有一个身份标志( l i n ki d ) ，这些标志 必须在两端使用相同的类型( i p v 4 ，i p v 6 ，未编号) 。链路属性关联应该在链路转换为u p 状态之前完成。 链路属性模块主要负责检钡j j t e 链路两端的属性是否一致，在综合链路验证结果和每个 节点的配置信息后，对一对相邻节点之间是否具有一致的接口标识符映射和链路属性进行 确认，当接口标识符间的映射由手动配置而不是通过自动验证动念发现时，这种确认尤其 重要。数据链路向t e 链路的聚合如下图2 一l 【7 】所示。 子 5 i8 0 ) 5 0 南京邮电大学硕1 ：研究生学位论义第 二章链路管理协议l m p 分析 本地远端 2 03 0 4 0 5 0 本地远端 3 02 0 5 04 0 图2 1 i t ) t e 链路映射 将特定t e 链路的配置参数及其中每条数据链路的属性封装成l i n k s u m m a r y 消息，由关 联的发起者发送给相邻节点。该消息包括t el i n k 对象和d a t al i n k 对象两个主要部分。其 中：t el i n k 对象指示本地与远端t e 链路标识符之间的映射及t e 链路其他属性信息( 如保 护类型和复用能力等) ：d a t al i n k 对象指示本地与远端数据链路标识符之间的映射( 由链 路验证或人工配置确定) 及链路属性参数信息。l i n k s u m m a r y a c k 和l i n k s u m m a r y n a c k 消息 则用来确认这些信息。通过交换这些信息，检测两个节点间的参数配置是否一致。 2 4 链路连通性验证 在一对光交换节点之间有大量的光纤链路，通常情况下，这些光纤中的一部分对路由 协议来说具有相同的属性，例如相同的终端点，服务质量( o o s ) 等，因此没有必要为每 一个光纤链路广播链路状念信息。就路由而言，这些具有相同属性的数据链路可以被合并 成一条t e 链路，在网络只需要广播t e 链路的属性。 然而，如果实际的光纤链路资源无法通过路由信息得到，那么基于g m p l s 的标签交换 路由器( l s r ) 需要一种机制来鉴别在t e 链路中的单个光纤链路，以便确保上游节点向光 纤链路发送的信号可以被下游节点正确地接收。l m p 提供相应的信令机制即链路连通性验 证来解决这一问题。链路连通性验证有两个目标：一是验证特定数据链路的物理连通性， 二是自动映射数据链路和t e 链路的本地和远端i n t e r f a c e _ i d 。在g m p l s 中，l s r 通过使 用链路连通性验证所决定的i n t e r f a c e i d 映射关系来判断标签交换协议( l s p ) 所使用t e 链路的具体光纤链路。 通过验证发起消息和响应消息触发l m p 节点问的链路连通性验证过程。验证发起消息 包括需要测试的t el i n k _ i d 。t e s t 消息将会沿着被测试的具体数据链路传递，而不是通 过控制通道传递，而接收节点在相应的线路端口检查是否有光信号到达。光路连通性检测 的结果通过测试成功，测试失败等消息的交互通告双方节点。而验证结束和回复消息意味 着验证过程的结束。 链路连通性测试的结果如图2 2 所示，可以确定哪些数据链路是连通的，在数据链路 的本地和远端接口建立起映射关系，同时建立t e 链路的本地和远端接口i d 的映射关系。 9 南京邮电人学硕i j 研究生学位论义第二章链路管理协议l m p 分析 图2 2 链路连通性验证结果示意图 b e g i n v e r i f y b e g i n v e r i f y a c k b e g i n v e r i f y n a c k 消息用于协商发起验证过程，t e s t 消息是l m p 中唯一需要在数据链路上传递的消息，用于验证链路连通性。t e s t s t a t u s f a i l u r e t e s t s t a t u s s u c c e s s t e s t s t a t u s a c k 消息用于通知数据链路测试结果。通过交换e n d v e r i f y e n d v e r i f y a c k 消息，结束链路验证。在完成链路验证后，可通过l m p - m i b 得知哪些 数据链路测试成功、数据链路本地与远端接口标识符之间的映射，以及t e 链路本地与远端 接口标识符之间的映射。 验证程序的进行过程是建立一个t e 链路的过程。如图2 - 3 所示，假设从节点a 开始 发送消息。节点a 选择一个控制通道发送b e i g n v e r i f y 消息给节点b ，b e i g n v e r i f y 消息 的消息格式包括一个消息头，l o c a l _ l i n k i d ，m e s s a g e i d ，b e g i n v e r i f y 对象。 l o c a l _ l i n k _ i d 是由节点a 分配给t e 链路的i p 地址或接口索引。如果已经知道节点a 和 节点b 之间的t e 链路的映射关系，则还需要包括r e m o t e _ l i n k i d 。如果要限定链路验证为 一个特定的t e 链路，l o c a l l i n k - i d 必须为非0 。当节点b 收到b e i g n v e r i f y 消息，如果 t e 链路并不支持链路验证程序，则发送一个b e g i n v e r i f y n a c k 消息，并在其中的错误代码 内标识“t e 链路并不支持链路验证程序 。如果接受验证程序，节点b 就返回一个 b e g i n v e r i f y a c k 消息给节点a 。在b e g i n v e r i f y a c k 消息中的l o c a l _ l i n k _ i d 是由节点b 分配给t e 链路的i p 地址或接口索引。在此过程中，同时对v e r i f y i n t e r v a l ( 发送t e s t 消 息的间隔