（计算机系统结构专业论文）基于mstp的链路聚合的研究与实现.pdf

中文摘要 甲文捅晏 运营商们为提高各自传输网络的综合承载能力，满足更多用户对多种业务的传 输需求，纷纷建设自己的综合传输网络平台，其重点就是建设城域网。在众多的 城域网解决方案中，m s t p ( m u t i s e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m ，多业务传输平台 或多业务传输节点) ，它以优越的q o s 性能、对多业务尤其是数据业务的有力支持 和良好的向后兼容性而引起电信设备制造商和运营商的极大关注，近年来获得迅 速发展和广泛应用。在网络演进的大变革时期，m s t p 是一个重要的发展方向。同 时随着城域以太网的广泛应用，在m s t p 中对以太网的支持要求也越来越高，本文 所研究的m s t p 设备的一个重要功能就是对以太网业务的支持。 链路聚合通过将几条物理链路聚合在一起，达到增加带宽和提供链路冗余的目 的，是m s t p 以太网应用中的一项关键技术。而l a c p ( l i n ka g g r e g a t i o nc o n t r o l p r o t o c o l ，链路聚合控制协议) 是i e e e8 0 2 3 a d 标准的主要内容之一，它定义了一 种标准的聚合控制方式。聚合的双方设备通过协议交互聚合信息，根据双方的参 数和状态，自动将匹配的链路聚合在一起收发数据。聚合形成后，交换设备维护 聚合链路状态，当双方配置变化时，自动调整或解散聚合链路。 本论文在对m s t p 和链路聚合的研究与分析的基础上，在t o n a d o 交叉开发环境 下，通过实现l a c p 协议完成了m s t p 上静态链路聚合与动态链路聚合功能，同时 对m s t p 设备中引入链路聚合模块后与其他软件模块的交互问题进行了详细分析， 并针对这些问题给出解决办法，最后对系统的功能和性能进行了测试和分析。 m s t p 产品有自身的特征，链路聚合技术在传统的数据通信领域中已经得到广 泛地应用，s d h 领域和e t h e r n e t 领域的日趋结合，必定意味着如何将这些传统 e t h e r n e t 领域的技术有效地融入到m s t p 产品中，这也是本论文重点讨论分析的有 关链路聚合基于m s t p 的研究和实现。在m s t p 中有关e t h e r n e t 如何映射到s 阴成 为e t h e r n e to v e rs d h ，相关的技术主要有虚级联、链路动态调整( l c a s ) 、g f p 封 装等等。传统的链路聚合实现于数通产品的物理接口，而基于m s t p 的链路聚合可 以实现在产品的系统侧，通过虚级联组建立相应的物理通路，这意味着必定存在 虚级联组通路状态对链路聚合的影响，并且也涉及到虚级联组、链路聚合和 e t h e r n e t 的其他相关协议例如：r s t p 、g v r p 等等相互之间影响，有关这些部分的 讨论分析在本论文中也将得到较为全面地剖析阐述。 关键词：m s t p 链路聚合，链路冗余，l a c p a b s t r a e t a b s t r a c t c a r d e r sa l lb u i l dt l l e i rc o m p o s i t i v ec a r r y i n gc a p a c i t yt os a t i s f ym o r ec o n s u m e rw h o n e e dt o t r a n s p o r tm u t i s e w i c e t h ee m p h a s e s i st ob u i l dm e u on e t w o r k s i nt h e n u m e r o u sp r o j e c ta c c o r d i n gf o rm e t r on e t w o r k s ，t h et e l e c o me q u i p m e n tm a n u f a c t u r e a n dc a r r i e r sa r ei n t e r e s t e di nm u t i s e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m , b e c a u s ei tp o s s e s p r e d o m i n a n to o sc a p a b i l i t ya n ds u p p o r tm u t i - s e w i c ee s p e c i a l l yd a t as e w i c e m s t p d e v e l o pr a p i d l yi nt h e s ey e a r sa n di t i se x t e n s i v e l ya p p l i e d d u r i n gt h ep e r i o do f e v o l v e m e n to fn e t w o r k ，m s t pi sam o s ti m p o r t a n td i r e c t i o n w i t ht h ee x t e n s i v e a p p l i c a t i o no fm e t r oe t h e m e tn e t w o r k s ，m s t pm u s ts u p p o r tm u c hm o r ee t h e r n e t s e w i c e o n eo ft h em o s ti m p o r t a n tf u n c t i o no ft h em s t pd e v i c ew h i c ht h i st h e s i s r e s e a r c hi st os u p p o r te t h e m e ts e r v i c e l i n ka g g r e g a t i o nc a l li n c r e a s eb a n d w i d t ha n dp r o v i d el i n kr e d u n d a n c yb yw a yo f p u t t i n gs e v e r a lp h y s i c a ll i n kt o g e t h e r i ti sa l li m p o r t a n tt e c h n o l o g yf o rt h ea p p l i c a t i o no f m s t pi ne t h e m e t 。l i n ka g g r e g a t i o nc o n t r o lp r o t o c o li st h em a i nc o n t e n to f i e e e 8 0 2 3 a ds t a n d a r d ，i td e f i n e sas t a n d a r da g g r e g a t i o nc o n t r o lm o d e b o t hs i d e so f a g g r e g a t i o ne x c h a n g ei n f o r m a t i o nt h r o u t g hl a c p d u s ，a c c o r d i n gt ot h ep a r a m e t e ra n d s t a t eo fb o t hs i d e s ，p u tt h em a t c h i n gl i n kt o g e t h e ra u t o m a t i c a l l yt os e n da n dr e c e i v ed a t a p a c k e t w h e nt h ea g g r e g a t i o nh a sf o r m e d , l a c pm a i n t a i na g g r e g m o rl i n ks t a t e ，i t a d j u s to rd i s m i s sa g g r e g a t i o na u t o m a t i c a l l yw h e nc o n f i g u r a t i o no ft h et w os i d e sa l e c h a n g e d t h i st h e s i sb a s e do nt h eb a c k g r o u n do fr e s e a r c ha n da n a l y s i so fl i n ka g g r e g a t i o n a n dm s t p , i ta c h i v et h es t a t i ca n dd y n a m i cu n ka g g r e g a t i o nt h r o u g hr e a l i z i n gl i n k a g g r e g a t i o nc o n t r o lp r o t o c 0 1 i ta l s oa n a l y s et h ei n t e r a c t i o no fl i n ka g g r e g a t i o na n d o t h e rs o f t w a r em o d u l ed e t a i l y , a n dg i v et h ea n s w e rf o rt h e s ep r o b l e m f i n a l l y , t e s t i n ga n d a n a l y s i n gt h ef u n c t i o na n dc a p a b i l i t yo fl i n k a g g r e g a t i o ns o f t w a r em o d u l e m s t ph a v ei t sc h a r a c t e r i s t i c , l i n ka g g r e g a t i o nt e c h n o l o g yi sw i d e l ya p p l i e di n t r a d i t i o n a ld a t ac o m m u n i c a t i o n u n d e rt h ec o n d i t i o no fs d h 丘e l dc o m b i n ew i t hb t l l e n a c t f i e l d ，h o wd ot h et r a d i t i o n a le t h e m e tt e c h n o l o g ya p p i l y e di nm s t pd e v i c e ? t h a ti sw h y t h i st h e s i sr e s e a r c ht h er e a l i z a t i o no fl i n ka g g r e g a t i o nt e c h n o l o g yi nm s t p i no u r m s t pd e v i c e e t h e m e ti s0 v e rs d h , r e l a t i v et e c h n o l o g i e sa r e t u a lc o n c a t e n a t i o n 、 a b s t r a c t l c a s 、g f p , e t c t r a d i t i o n a ll i n k a g g r e g a t i o nt e c h n o l o g yi sr e a l i z e do np h y s i c a lp o r t si n d a t ac o m m u n i c a t i o n ，b u tl i n ka g g r e g a t i o no i lm s t pc a nr e a l i z ei ns y s t e ms i d e i ts e tu p p h y s i c a lc h a n n e l st h r o u g hv c gm e a n i n g t h a tt h ec h a n n e l ss t a t eo fv c gc a na f f e c t “n k a g g r e g a t i o n 。a n do t h e rp r o t o c o ls u c h a sr s t p 、g v r pm a yb ei n f l u e n c e db yl i n k a g g r e g a t i o n ，t h e s ec o n t e n tw i l la l s ob ed i s c u s sa n de x p a t i a t e dd e t a i l yi nt h i st h e s i s k e yw o r d s ：m s t p , l i n ka g g r e g a t i o n ，l i n kr e d u n d a n c y , l a c p 1 中文摘要： 2 英文摘要： 3 目录 ： 4 p 1 ： 5 p 4 ： 6 p 1 1 ： 7 p 1 9 ： 8 p 2 2 ： 9 p 4 7 ： 1 0 p 5 9 ： 1 1 1 2 p 2 6 ： 1 3 p 2 9 ： 1 4 p 3 0 ： 1 5 p 4 0 ： 1 6 p 4 5 ： 导师 论文更正 第2 、6 旬逗号改成句号，修改第2 段第1 句，使之通顺 第2 段t o g e t h e r 由逗号改成句号，修改第2 段使之通顺易懂 将行距离改为2 0 磅，同时将第2 1 2 中冒号去掉 标题第一章：引言，将冒号去掉 标题第二章：m s t p ，将冒号去掉 标题第三章：链路聚合的研究，将冒号去掉 标题第四章：程序开发环境与调试方法将冒号去掉 标题第五章：链路聚合的设计和实现将冒号去掉 标题第六章：链路聚合与m s t p 中其他模块的交互将冒号去掉 标题第七章：系统测试及分析将冒号去掉 将每章的图后面的冒号去掉 修改图5 5 ，使之更容易理解，并在l a c pi n i t 出添加“调 用”，将外部模块n s i ，u d a 模块也添加至总体结构图。 修改图5 7 ，使之符合流程图规范，将六边形改成方圆形。 并将其改成图片插入的方式，以确保能够正确显示 修改图5 8 ，使之符合流程图规范，并将其改成图片插入的 方式，以确保能够正确显示 修改图5 一1 5 ，调整方框大小，将将六边形改成方圆形。 修改5 1 7 ，调整方框大小，使字能完全包含在方框内。 旺k7 獭 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，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 为获得电子科技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 确的说明并表示谢意。 签名：碰日期：刀吻舞月多日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：么鲰导师签 日期： l 吲即 形 年1 朗多日 第一章引言 1 1 课题背景 第一章引言 无论是服务提供商还是用户，都需要一种扩展性好、可灵活经济地应用在传 输网上，以百兆、千兆、万兆等的速度来传输数据信息包的技术。因此各运营商 为提高各自传输网络的综合承载能力，满足更多用户对多种业务的传输需求，纷 纷建设自己的综合传输网络平台，其重点就是建设城域网。通过建设城域网，可 以实现对业务的优化和服务质量的提升，从而来降低单业务的建设成本，提高投 资回报率和增强企业的竞争能力。m s t p 技术正是在这种技术背景和需求下应运而 生的。 m s t p 即多业务传输平台是s d h 技术在新技术条件下的重要发展，客观上延长 了s d h 的生命，随着城域以太网的广泛应用，m s t p 设备中对以太网支持要求也越 来越高，以太网相关技术被广泛应用于m s t p 设备中，随着通信技术、互联网技术 的迅速发展和宽带接入技术的普及，数据、图像、多媒体市场迅速扩大，使得数 据业务和互联网业务等多业务传送需求不断增长，各类数据业务在通信网络中所 占的比重越来越大。可以预见，数据通信将逐渐成为传输网的主要通信流量。这 对整个传输网，不论城域网( m a n ) 还是广域网( w a n ) 都提出了更高的带宽要求。 s d h 传输领域中，其l o g 2 5 g 6 2 2 m 1 5 5 m 的传输技术已经得到广泛的应用，相对 宽裕的带宽资源，吸引着传输领域和数通领域的逐步结合，与之相应的新技术也 开始广泛应用：l a p s 、p p p 、g p p 技术实现了把数据业务的突发性、可变长负载映 射到s d h 传输网络；虚级联的可扩展性、高效率给数据业务在s d h 网络提供合适 的传输带宽；l c a s 技术通过在链路状态发生变化时自动调整来保证数据业务在故 障情况下的无损伤、无较大时延。与此同时，二层、三层数据通信技术也开始应 用到m s t p 领域，类似q - i n 咱、m a c - i n - m a c 等新技术也出台了新的协议标准草案， 诸多迹象表明城域以太网这个新兴的技术领域将逐步完善而广泛应用。 链路聚合技术是二层数据领域中广泛应用的技术，有效地提高物理链路带宽， 提供负载均衡能力及系统容错能力。传统的数据通信物理接口其带宽容量主要是 1 0 0 0 1 0 0 1 0 m ，通过链路聚合技术把多个物理端口捆绑在一起，从而达到成倍地 提高链路带宽，同时链路聚合技术通过提供链路冗余，当一条链路出现故障的时 电子科技大学硕士学位论文 候，可以快速地将业务倒换到其余链路，故障消除后带宽也相应恢复。m s t p 产品 对所传输业务的稳定性、可靠性有很高的要求，一旦链路出现故障，要求业务能 够快速恢复，具有很短的倒换时间，s d h 的业务保护倒换时间要求是在5 0 m s 以内， 虽然传统的数据业务并没有如此毫秒级的倒换时间要求，但当这个领域开始融入 到传输领域，同样面临着性能指标的提升，也孕育着新技术的诞生。e t h e r n e to v e r s d h 其传输通道是通过虚级联组作为载体，s d h 、虚级联的状态变化同样会影响到 数据协议相关状态的迁移，仅仅依靠物理接口连接的链路状态来监控无法实现数 据业务在m s t p 产品中的性能倒换指标，而且还可能会导致出现链路的短暂环路。 虚级联组的状态和带宽容量意味着有多少e t h e r n e t 的业务容量可以在s d h 的传输 平台进行传送，为了充分有效地利用虚级联带宽，解决传统以太网1 0 0 0 1 0 0 1 0 m 物理接口与虚级联组中v c 4 3 1 2 一x v 的带宽利用率问题，链路聚合更得以实现。 综合技术的革新、应用的需求，可见在m s t p 中研究与实现链路聚合技术具有相当 重要的意义。 本论文源自实际开发项目基础上的研究，在对m s t p 和链路聚合的研究与分析 的基础上，在t o n a d o 交叉开发环境下，通过实现l a c p 协议完成了m s t p 上静态链 路聚合与动态链路聚合功能，同时对m s t p 设备中引入链路聚合模块后与其他软件 模块的交互问题进行了详细分析，并给出解决办法，最后对系统的功能和性能进 行了测试和分析。 1 2 论文的组织结构 本文的引言及后续章节主要反映了笔者所涉及的工作，按照以下方式进行组织： 第一章：引言，介绍了本课题的背景，论文的组织结构。 第二章：m s t p ，介绍了m s t p 的定义、主要功能、特点，设备组网的优势，重点阐 述了本论文所研究的m s t p 承载以太网的方式和关键技术。 第三章：链路聚合分析，对链路聚合理论、i e e e 8 0 2 3 a d 参考文档等进行了分析并 加以自己的理解，总结了链路聚合的一些特性。 第四章：介绍了程序的开发环境和调试方法。 第五章：m s t p 中链路聚合的设计与实现，阐述了具体软硬件环境下链路聚合的设 计和实现，包括数据结构设计、模块结构设计、任务设计、子模块设计 实现、链路聚合对数据业务的处理实现、m a r k e r 协议的实现。 第六章：链路聚合与m s t p 中其他模块的交互，分析了m s t p 设备中引入链路聚合 2 第一章引言 后对r s t p 、g v r p 、i g m ps n o o p i n g 等软件模块产生的影响，并给出了相 应的解决办法。同时也对某些应用中所要求的链路聚合达到更快的倒换 时间的问题，提出了一种新的技术。 第七章：系统测试和结果，对系统基本功能和主要功能进行测试，验证其正确性， 看是否达到系统的设计要求。 第八章：总结，对论文工作及软件实现的结果进行了总结，并提出了今后的工作 方向。 3 电子科技大学硕士学位论文 第二章m s t p 随着城域传送网络的迅速发展，传统城域传送网络面临越来越多的问题，主 要有以下几点： 1 ) 独立建网，独立运行，造成单一业务，单一客户发放光纤； 2 ) 光纤资源消耗极快，造成光纤资源缺乏，且增加管理机房； 3 ) 网络扩展性差，增加节点时所需成本高； 4 ) 业务接入手段单一，不灵活，接入成本高，提供的服务周期长。 这些问题都极大的限制了城域传输网络的发展，而m s t p 很好的解决了以上问题， 所以目前m s t p 被广泛应用于传输网络中。 2 1m s t p 概述 2 1 1m s t p 的定义 m s t p “1 技术指基于s d h 平台同时实现t d m 、a t m 和以太网等业务的接入处理和 传送，并提供统一网管的多业务接点。众所周知，s d h 最适合承载复用( t d m ) 业务， 对数据业务的承载效率不高，改造成m s t p 以后大大提高了对数据业务的承载效率。 一方面，m s t p 保留了s d h 固有的交叉能力和传统的p d h 业务接口与低速s d h 业务接 口，继续满足t d m 业务的需求。另一方面，它提供a t m 处理、以太网透传、以太网 二层交换、r p r 处理、m p l s 处理等功能来满足对数据业务的汇聚、梳理和整和的 需求。 目前，i t u t 及其他国际标准组织对于鹅t p ，尚未完善的建议或标准。在中 国，信息产业部结合中国传送网的特点、电信运营商的应用需求和国内各设备厂 商产品的技术特点，率先制定了通信行业技术标准基于s d h 的多业务传输节点 技术要求- - y d t 1 2 3 8 2 0 0 2 当前，国内的m s t p 技术研发和应用水平与国外基本 位于同一水平上。 卅 2 1 2m s t p 的主要功能： m s t p 的功能模型如下图2 1 所示： 4 第二章m s t p _ 卜匿亘卜一 韶 置苒 雯 用耋 夏 段 并 镝 姓 。i 吲屠 射建 理琏 t 睦划 姨 接 恻 c i 过盆： 乎t # * “ 图2 1m s t p 功能模型图 如上m s t p 功能模型所示，m s t p 具有如下功能： 1 ) 具有s d h 功能：基于s d h 的m s t p ，其s d h 帧结构、v c 映射应满足g 7 0 7 规范 中对级联、虚级联业务的要求，能提供低阶通道v c 1 2 v c 一3 级别或高阶通道 v c - 4 级别的虚级联功能或连续级联功能，并提供级联条件下的v c 交叉处理能 力。 2 ) 具备以太网业务透传功能 3 ) 具备以太网二层交换功能 4 ) 具备以太环网功能 5 ) 具备a t m 层处理功能 m s t p 技术将语音、以太网、a t m 三种业务的提供、处理与s d h 技术有机结合， 具有s d h 处理功能、a t m 处理功能、以太网、i p 处理能力。m s t p 技术要求应具备 标准s d h 基本功能和至少支持a t m 和以太网业务中的一种。 综合以上分析可知，m s t p 主要在接入层和汇聚层用于多业务接入和多业务汇 聚。如下图2 2 所示。 囤2 2m s t p 在网络拓扑中的位置 5 电子科技大学硕士学位论文 2 1 3m s t p 的性能特点 m s t p 具有如下特点：继承了s d h 技术的诸多优点；支持多种物理接口；支持 多种协议；支持多种光纤传输，提供集成的数字交叉连接交换；支持动态带宽分 配；链路的高效建立能力；协议和接口分离；提供综合网络管理功能。通常衡量 m s t p 的性能，应当从以下几方面入手： 1 ) s d h 系统与性能：m s t p 技术是以s d h 技术为基础演化过来的，因此完全继承了 s d h 技术的诸多优点，包括高低阶交叉、v c 级联、虚级联、s d h 开销字节的使 用等，在这些方面完全按照s d h 系统的标准进行测试。 2 ) 对以太网的支持：m s t p 对以太网业务的支持能力包括是否支持以太网业务数据 的透明传输、是否支持以太网二层交换功能( 对v l a n 的支持能力、对业务优 先级的支持能力、支持v l a n 的数目等) 、是否支持以太环网功能、以太网帧或 i p 包向s d h 帧映射前的封装和帧定位方法( p p p ，l a p s ，g f p ) 嘲，以太网帧或i p 包向s d h 帧映射的方式( 采用的虚容器种类、级联方式和级联数目) 、以太网 业务层面上的保护方法( s t p ，r s t p 。1 或其他协议的选取、达到的保护倒换时间 级别) 等。 3 ) 对a t m 业务的支持：m s t p 对a t m 业务的支持能力包括是否支持a t m 信元的透明 传输、是否支持a t m 业务流的统计复用功能1 对c a c 的支持能力、q o s 保证能 力、a t m 业务层而上采用的保护方面等。 2 1 4m s t p 设备组网的优势 m s t p 技术应用具有如下优势： 1 ) m s t p 既有一定的技术前瞻性：可面向未来的基于i p 的全光网络，又有良好的 前向兼容性，能够兼容传统的基于s d h 技术的a t m 的多业务组网。因此m s t p 是城域网转型期的较为理想的过渡性技术。 2 ) m s t p 设备集成了多种传送网和数据网网络设备的基本功能，如将a d m ，d x c ， t m ，d w d m ，甚至a t m 交换功能、以太网二层交换功能进行了有效组合，这样就 减少了网络中网元的种类，简化了网络结构。具体地讲，传统的s d h 设备只能 支持电路交换和接入，数据业务的接入需要附加的设备。因此，增加了设备成 本，提高了维护难度。m s t p 可以直接提供多种业务的接入，大大简化了系统的 构成。 3 ) m s t p 设备在网络中的角色可以灵活配置，因此系统拥有较好的扩展性。在网络 6 第二章m s t p 建设的初期，由于业务量较小或者对业务量特征掌握不充分，可以对m s t p 设 备采用较低的配置，这样不但减少投资风险，而且可以节约建设成本。当需要 对网络进行性能调整或者系统扩容时，可以对m s t p 进行平滑的升级。如对于 居民小区，只需要一台m s t p 设备就可以完成e t h e r n e t 接入或a d s l 接入，而 不用分别配置以太网交换机和a t m 交换机以及这些设备到局端的专线，因此可 显著降低网络建设成本。 4 ) 当采用m s t p 设备组建网络时，由于网络中网元类型的减少，网络的维护和管 理成本也会降低。尤其是m s t p 设备可使用统一的网络管理系统，改变了对不 同网元类型分别采用不同网管系统的被动局面，减少了业务开通时间、提高了 网络监测能力，为提高网络服务质量提供了必要条件。另外，网络中网元类型 的减少同样也减少了网络互连互通的压力，提高了网络设备间协同工作的能 力。 5 ) 可以支持多种网络拓扑结构( 线形、星形、环形、网状等) ，能够应用在城域 网的核心层、汇聚层和接入层，支持多种业务类型和商层应用。 总而言之，m s t p 技术既具有技术上的先进性，又直接面向现在城域网建设需求， 更为重要的是其可以节约建设成本和维护成本，具有良好的投资回报率。这一 点对于电信运营商来讲是至关重要的，是m s t p 设备得到越来越广泛应用的重要原 因。 2 2m s t p 承载以太网业务的技术和方式 以太网接口以其相对低廉的价格和广泛的适用性在全球局域网应用中占据了 绝对的优势。随着我国数字化进程步伐的加快，城域范围内的以太网业务正在快 速增长。另一方面，我国电信运营商在骨干网和城域网中大量采用了s d h 作为物 理传送平台，拥有丰富的光纤及电路资源。因此利用现有网络资源，采用m s t p 开 展城域以太网数据业务，成为现阶段拓展传送网应用思路的重要手段。本论文所 研究的m s t p 产品承载的以太网业务正是基于s d h 的，即e t h e r n e to v e rs d h ( e o s ) 下面进行详细阐述。 2 2 1e o s 关键技术 如下图2 - 3 所示： 7 电子科技大学硕士学位论文 s i吐 ： 育 g f p v c la c d j a 。p 。a l m c i t 。y l i l c a s n t j v i r t u a l f s c h e m e 接 g e n e d e c o n c a t e n a t i o f m 且 f r a f i l c 兰 p r o c e d u r e 图2 - 3e t h e m e to v c ls d h 图 e t h e r n e t 帧经过g f p 封装后，映射到v c ( 虚级联) 中，v c 通过交叉连接形成 s t m 帧传送。 1 ) g f p g f p 是一种通用映射技术，它可将变长或定长的数据分组，进行统一的适配处 理，实现数据业务在多种高速物理传输通道中的传输。g f p 采用了类似于a t m 中基 于差错控制的帧定界方式，这与利用h d l c 成帧方式的适配方法所采用的帧定界方 式不同。基于h d l c 的适配技术( 如p p p ) 需要依赖于某些特殊字符进行帧定界和 提供控制信息，对于净负荷内出现的保留字符需要插入转义字符进行区分，从而 造成了非确定性的带宽增加。g f p 采用一种基于h e c 检错的自定界技术来实现协议 数据单元的定界。为了能够处理不同长度的协议数据单元，g f p 在帧头开销中提供 了一个净负荷长度指示单元，可在数据流中方便地提取出封装好的协议数据单元。 这种显示帧长度指示的方式可减少边界搜索处理时间，这对于有较高同步需求的 数据链路来说相当重要。由于g f p 针对各种长度( 包括变长) 的用户协议数据单 元，并对其进行完整的封装，不需要进行协议数据单元的分段和重组，从而大大 地简化了链路层的映射解映射的逻辑关系。 2 ) v c v c 即虚级联“”，v c 可以提高同步数字系( s d h ) 光网络的带宽利用率。虚级 联是将连续的带宽拆分为多个独立的“虚容器”，各个独立的虚容器分别传送， 在接收端到组合成为连续的带宽。这样，虚级联技术可以提供较小带宽的容量， 用户可以节省带宽的容量。举例来说，如果用户需要一个千兆( 1 0 0 0 m b i t s ) 以 太网的服务，传统的s d h 网络一般只提供s t m 一1 、4 、1 6 等几种模块的容量，所 以只能使用一个s t m - 1 6 模块( 容量为2 5 0 0 m b i t s ) 给用户，这样就浪费了 1 5 0 0 m b i t s 的带宽容量。如果采用虚级联技术来提供用户，就可以提供与 1 0 0 0 m b i t s 相近的带宽，能够节省大量的带宽，显著提高了同步数字系列( s d h ) 光网络带宽利用率和承载能力。 第二章m s l 阳 3 ) l c a s i t u - tg 7 0 4 2 y 1 3 0 5 标准定义了链路容量调整方案( l c a s ) 1 4 - 1 6 ol c a s 提供 了一种虚级联链路首端和末端的适配功能，可用来增加或减少s d h o t n 网中采用 虚级联构成的容器的容量大小。当某一虚容器( v c ) 发生故障时，采用链路容量 调整方案可以自动的暂时降低容量，v c 故障恢复时自动增加容量。 2 2 2e o s 的方式 1 ) 点到点的透传方式 点到点的透传指来自以太网接口的信号不经过二层交换，直接映射到预先分 配的s d h 的虚容器中，然后通过m s t p 设备进行点到点的传送。如下图2 4 中虚线 所示，每一种客户业务流独占一个带宽固定的物理层通道。在接入接点处，每一 个业务流要占用设备的一个端口，即局端数据业务端口数目与用户数目相同。在 汇聚节点处，每个数据客户都需要一个固定的物理层通道口( w a n 口) ，因此容易 消耗大量的w a n 口，网络硬件资源消耗比较大。 图2 - 4 点到点透传图 透传方式具有较好的用户带宽保证和安全隔离功能，但是带宽利用率较低； 在传输突发性很强的数据业务时，当处于低业务负荷情况下，带宽不能被其他业 务使用而自白浪费；不支持端口汇聚等应用，缺乏灵活性。 2 ) 二层汇聚( 交换) 4 - 透传 对于1 ) 中方式的不足，引入以太网业务的二层交换技术，进行业务接入和汇 聚，实现数据传送的统计复用。m s t p 中的二层交换功能是指在一个或多个用户侧 以太网物理接1 3 与一个或多个独立的系统侧的v c 通道之间，实现基于以太网链路 层的数据交换。 9 电子科技大学硕士学位论文 图2 5 二层汇聚( 交换) + 透传功能图 如上图2 5 所示，本地侧接口接入来自不同用户的以太网业务。在二层交换 模块中，根据m a c 地址、v l k ni d 进行交换，映射到不同的系统侧端口。从系统 侧端口出来的业务经过g f p 、封装再映射到v c 中。v c 通过交叉连接形成s t m 帧传 送。具备二层交换的多业务传送节点具有带宽共享、端口汇聚的能力，还可以通 过v l a n 实现用户隔离，利用r s t p 协议实现二层保护和环上的带宽共享。 m s t p 对以太网带宽的统计复用可以分为两种情况：一是在单个节点内的带宽 汇聚，即多个低速的端口共享一个高速的上行端口；二是在各个节点间带宽共享。 二层汇聚+ 透传的方式就是指，用户在端口处以多点到单点的以太网汇聚接入环 网，同一节点的用户可以共享带宽。 图2 - 6 端口汇聚+ 透传方式 如上图2 - 6 所示，由于大量用户的数据在汇聚层汇聚，节省了w a n 口和网络 资源。但本地业务需要中心路由器返回。点到点的链路仍然是指配的，所以不能 全网共享带宽。这种配置方式，可实现以太网虚拟专线业务，实现两个节点之间 不同用户的虚拟专线互连。用户数据由多个不同用户端口接入，并共享一个w a n 口的带宽，即共享同一条物理专线。为了保证各个用户端口业务的相互隔离，需 要采用v l a n 技术。以太网业务的保护可以采用s d h 的物理层保护 l o 一户 娘 第三章链路聚合的研究 第三章链路聚合的研究 链路聚合是m a cc l i e n t 和m a c 之间的一个可选实现子层，允许一个或多个链 路聚合在一起形成一个链路聚合集，链路聚合集也称为t r u n k 。m a cc l i e n t 将一 个链路聚合集看作一个单独的链路。l a c p 是l i n ka g g r e g a t i o nc o n t r o lp r o t o c o l 的缩写，即链路聚合控制协议“。 3 1 链路聚合在8 0 2 3 a d 中的位置 o s i 参考模型 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 c s m a c d 分层模型 高层 链路聚合子层( 可选) m a cc o n t r o lm a cc o n t r o lm a cc o n t r o l ( 可选)( 可选) ( 可选) m c 物理层 m a c 物理层物理层 图3 - 1 链路聚合在8 0 2 3 a d 中的位置 姒c 物理层 上图3 1 给出了链路聚合子层在c s m a c d 体系结构中的位置，以及这个体系 结构与o s i 参考模型的对应关系，同时也表明链路聚合子层可以包含多个链路， 并提供给m a cc l i e n t 一个单独的接口。在一个系统中，可以对某些端口实现可选 的链路聚合子层，而对其它的端口不进行链路聚合，也就是说并不是必须把所有 的端口都聚合成一个链路。下图3 2 给出了链路聚合子层的总体模块框架和模块 之间的关系。 1 1 电子科技大学硕士学位论文 m a cc l i e n t 8 0 2 3 m a c s e r v i c ei n t e r f a c e ：g g ：m a _ u n 黼广一_ ， f r m c o l b d i o nf r a m od i 越r i b u t l o n l m ka g g r e g 盘i o nm a r k e rf m m e p , 4 e a c r 痢k e e r rg ( 印e n e t l 。r a n t o 刮r 4 f r m a 晰m e c o n _ h - o l s h m e d # “口 g d 枷ir e s p o n d e t 咖r l i n ka g g r e g a t i o n 、f、， 。声十， c o n t r o ip r o t o c ：。l 。该沪一 8 0 生3m a cs e r v i c e l 憎e r 乜c e f 鳓 a g g m u x n ： m a _ u n i t d a t a a g g r e g 如 p a r s 融e r m 鹎u i b 栅p l e x e rp a f 嘲s e r m 唧u l t 篡e x s rp a r s e r m u l t i 蝴 l 4 稍口g 。帖“c “恻? a g g r e g a t o l r m 耳c c = e n t “ (-imu：ma一_unitdatai 。 、i r 啪k a 辩l r e g a t ；钾 l 阻盎赫。，。黧。，i i 淼。l u “a v e r 咖 卜亏嘲i i 彳。脚r “i 罕蝴l 一80() * 3 上 a c s e r v i c e i n l e 石r f a c e m a d e ：m a _ u m t d a t a 一一一一一一一l _ 一一一1，一一一一一一一卜一 m cc o n l r o lm a cc o f l t r o i m cc o n t r o l 脚t i 。嘣1 ( 掣咖锄( o p t k m 硼 ，m a c 眦 m a c p h y s i c a l p h y s i c a lp 舾 c 8 i u l 辨rl 科冒l a i r 图3 - 2 链路聚合子层的结构图 其中一些主要模块功能如下： 1 ) f r a m ed i s t r i b u t i o n 帧分发模块：根据帧分发机制，将m a cc l i e n t 生成的帧 传到合适的端口；它还包括可选实现的m a r k e r 生成接收模块。 2 ) f r a m ec o l l e c t i o n 帧收集模块：将从不同端口接收到的帧传给m a cc l i e n t ： 它还包括m a r k e r 响应模块。 3 ) a g g r e g a t i o np a r s e r m u l t i p l e x e r s 聚合解析复用模块：发送时，简单地将 d i s t r i b u t i o n ，m a r k e rg e n e r a t o r ，m a r k e rr e s p o n d e r 的发送请求传给相应端 第三章链路聚合的研究 口；接收时，解析出m a r k e rr e q u e s t ，m a r k e rr e s p o n s e ，m a cc l i e n tp d u s ， 并传给相应的实体( 分别是m a r k e rr e s p o n d e r ，m a r k e rr e c e i v e r 和c o l l e c t o r ) 。 4 ) a g g r e g a t o r 聚合模块：由f r a m ed i s t r i b u t i o n 模块、f r a m ec o l l e c t i o n 模 块和a g g r e g a t o rp a r s e r m u l t i p l e x e r s 模块组成。 5 ) a g g r e g a t i o nc o n t r o l 聚合控制模块：配置和控制链路聚合，通过l a c p 协议， 可与对端系统自动交互聚合能力、自动进行链路聚合的配置。 6 ) c o n t r o lp a r s e r m u l t i p l e x e r s 控制解析复用模块：发送时，简单地将 a g g r e g a t o r 和控制模块的发送请求传给相应的端口；接收时，解析出l a c p d u