（计算机应用技术专业论文）南京网通ip城域网融合设计.pdf

南京邮电大学硕士学位论文 中文摘要 摘要 i p 城域网作为开放型的综合网络平台，可实现话音、图像、数据、多媒体、 i p 接入等业务及各种增值、智能业务。在目前电信业传统语音业务增长停滞、 宽带业务迅猛增长的形势下，对各运营商来说建立一个结构清晰、定位准确、 安全可靠的i p 城域网具有十分重要的意义。 本文首先综述了i p 城域网的一系列关键技术，主要是i p 城域网的定义、结 构、路由策略、m p l sv p n 技术和p 地址的管理，并扼要阐述建设i p 城域网 的一般原则和主要考虑的问题。其次，本文结合江苏通信南京分公司和中国网 络通信有限公司南京分公司的口城域网实际情况，对该项目融合需求作了简要 分析，提出了网络融合的目标，从网络拓扑结构、路由策略、i p 地址、m p l sv p n 、 业务融合等方面提出了南京网通i p 城域网融合的详细设计，并且扼要介绍了具 体实施及运行的情况。最后，对论文所做工作做出总结，并对今后南京网通i p 城域网的发展提出了一点设想。 关键词：通信；i p 城域网：网络融合 南京邮电大学硕士学位论文 英文摘要 a b s t r a c t a sa no p e ni n t e g r a t e dn e t w o r kp l a t ef o r m ，m e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k ( m a n ) c a na c c e s s v o i c e ，i m a g e ，d a t aa n dm u l t i m e d i as e r v i c e s u n d e rt h es i t u a t i o nt h a tt h ei n p u to f t r a d i t i o n a lv o i c e s e r v i c ei sd e c l i n i n g ，a n dt h ei n p u to fb r o a d b a n da c c e s ss e r v i c ei s i n c r e a s i n g ，i ti sv e r yi m p o r t a n t f o re v e r yt e l e c o m m u n i c a t i o no p e r a t i o ne n t e r p r i s et ob u i l dac l e a rs t r u c t u r e o r i e n t a t i o nn i c e t ya n d s a f ei p m a n a tf i r s to f t h i st e x t ，as e r i e so f b a c k g r o u n dk n o w l e d g eo f m a ni sd i s c u s s e d ，m a i n l yi n c l u d i n g t h ec o n c e p t ，s t r u c t u r e ，r o u t i n gs t r a t e g y , t h ea d m i n i s t r a t i o no fi pa d d r e s s ，a n dt h eg e n e r a lp r i n c i p l e o fh o wt ob u i l da ni pm a n s e c o n d l y , a c c o r d i n gt ot h ea c t u a ls i t u a t i o no fi pm a no f j i a n g s u c o m m u n i c a t i o nc o r p o r a t i o nn a n j i n gb r a n c ha n dt h ei pm a no fc h i n an e t w o r kc o m m u n i c a t i o n l t d ，t h ea u t h o rh a sm a d eab r i e fa n a l y s i sa b o u tt h i sp r o j e c td e m a n d s ，t a r g e t , p r o v i d e dt h e p r i n c i p l e so fh o wt oc o m b i n et h et w oi pm a n ，a n dg i v e nt h ec o m b i n a t i o np r o j e c to fn e t w o r k t o p o l o g i c a ls t r u c t u r e ，r o u t i n gs t r a t e g y , i pa d d r e s sa n ds e r v i c ei nd e t a i l f i n a l l y , t h ea u t h o rh a s s u m m a r i z e dt h ed e f i c i e n c yo ft h i sn e t w o r ka n dp r o v i d e ds o m eu s e f u ls u g g e s t i o n st ot h ei pm a n o f c n cn a n j i n gb r a n c ha f t e rc o m b i n a t i o n k e yw o r d s ：c o m m u n i c a t i o n ，i pm e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k ，n e t w o r kc o m b i n a t i o n 儿 南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业：工学计算机应用技术 研究方向：i p 网络技术 作者：1 9 9 9 级研究生韩雷鸣指导教师整登堡 题目：南京网通i p 城域网融合设计 英文题目：c o m b i n a t i o nd e s i g no fm e t r o p o l i t a na r e an e t w o r ko f c n cn a n j i n gb r a n c h 主题词：通信i p 城域网网络融合 k e y w o r d s ：c o m m u n i c a t i o n i pm e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k n e t w o r kc o m b i n a t i o n 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。 始攀吼一。 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。 张生签名：鹾导师签名：；毽趁旦期：型! ：丝多 南京邮电大学硕士学位论文 第1 章引言 第1 章引言 1 1 研究背景 2 0 0 2 年5 月1 6 日，根据国务院电信体制改革方案，在原中国电信集团 公司所属北方1 0 省( 区、市) 电信公司、中国网络通信( 控股) 有限公司、吉 通通信有限责任公司基础上，组建成立国有大型企业集团中国网络通信集团公 司( 简称中国网通) 。 中国网络通信集团公司南京市分公司是中国网络通信集团公司江苏省分公 司( 简称江苏网通) 在南京市设立的市级分支机构，由原通信南京分公司、原 网通控股南京分公司及原吉通分公司合并而成。除人员的融合外，其网络的融 合是一项目极为重要的内容。由于原吉通公司网络规模小，业务少，其合并的 内容本文不做讨论。 原网通控股南京分公司的i p 城域网虽然建网时间早，节点较少，网络结构 简单，但业务较多。而原通信南京i p 城域网建网时间短，节点丰富，网络结构 较为完善，但业务较少。 网络发展i p 化是近年来技术发展趋势的显著特征。随着n g n 技术的广泛 应用，各种业务今后都将在i p 城域网上进行传送，因此i p 城域网络将承担用户 和业务接入网络、用户和业务的分流、用户和业务的管理、城域网内服务质量 保证的重任，对今后该市的电信业务发展起着至关重要的作用。 南京网通在融合前的两张网有不同的网络结构，使用不同的i p 地址，采用 不同的路由策略。如何在保证业务平稳发展、网络资源覆盖优势互补、网络总 体性能上得到提高、结合新技术的发展有利于网络的升级换代的前提下，搞好 i p 城域网络的融合，对今后网通南京市分公司在南京电信市场上的业务发展具 有极为重要的意义。 1 2 本文主要工作与安排 本论文的主要目的是讨论如何两个公司合并后，如何在保证业务平稳发展的 基础上建立一个安全可靠、性能稳定的i p 城域网，为用户提供高性价比的数据 南京邮电大学硕士学位论文第1 章引言 业务。 首先讨论了i p 城域网的基本知识和关键技术，包括i p 城域网的基本概念、 业务定位、分层结构、路由策略、i p 地址管理和m p l sv p n 技术等方面，分析 了影响i p 城域网功能和性能的关键因素。进而叙述了目前较为流行的两种i p 城 域网的构架方案，以及它们适用的范围。 本文还详细地考察了原通信南京分公司及原网控南京分公司i p 城域网的现 状，并结合南京地区今后的业务发展要求，对数据用户的发展进行的测算，结合 今后i p 城域网的技术发展趋势，提出了南京网通i p 城域网建网的基本要求和融 目标。 进而就网络拓扑结构、路由策略、m p l sv p n 、i p 地址的管理和业务等方面 进行了融合方案的详细设计，针对某些特殊要求的客户提出了解决方案。本方案 中将融合后的i p 城域网的三层骨干网和二层接入网分离，符合i p 城域网的发展 趋势，使融合后的网络在性能上更加稳定和易于控制。将接入网结合用户类别分 层设计，使今后的用户更加易于管理。在i p 城域网上启用了m p l sv p n ，为南 京网通今后发展n g n 、i p t v 等增值业务，打下了基础。 最后对本方案的实施情况进行了说明，并对融合方案实施后的网络性能进行 了分析，对今后南京网通i p 城域网的发展进行了展望。 南京哪电太学硬士学位论文第2 章i p 城域网的基本知识和关键技术 第2 章i p 城域网的关键技术分析 i p 城域网是电信运营商或 a l t e m e t 服务提供商0 s p ) 在城域范围内建设的城i p 骨干网络，从城市信息化建设的角度来看，它城市重要的信息基础设施。自2 0 0 0 年以来，随着用户对i p 宽带接入需求的增民，i p 城域网络渐渐成为了各大运营 商的自由竞争和竞争的焦点。 2 1 i p 城域网的概念 城域网( m a n ，m e t r o p o l i t a n a r e a n e t w o r k ) 的概念是由计算机网深化而来 指介于广域网和局域网之间，在城市及郊区范围内实现信息传输与交换的一种网 络。这里所说的i p 城域网，是指覆盖城市范围、为全市各类用户提供宽带( 通常 指2 m b i t s 以上) 接入的数字通信网络。对一个城市而言，i p 城域网的建设是其信 息化基础设施的重要组成部分：从技术和运营模式来看，i p 城域网是计算机网 络和传统电信网络的融合；从技术发展的趋势来看，i p 城域网会是传统电信体 系发展的必然趋势。 我们也可以把i p 城域网理解为就是i p 分布式接入网络的延伸。其初期的目 标是为企业、政府和家庭提供方便快捷的网络连接，实现用户以兆比特级的速率 宽带上网；长远目标是建设城市的信息化基础设施( c i t y i n f o r m a t i o n i n f r a s t r u c t u r e ， 即c 1 1 ) ，结合无线宽带接入的手段，实现用户a n y - t o a n y 的实时在线 ( a l w a y s - o n l i n e ) 连接，使人与人、人与与任何信息化的终端都可以无障碍地实现 信息的实时沟通。 i p 城域网的建设将使城市的通信业务( 包括传统电信所能提供的电话、有线 电视提供的电视节日传送。以及通过计算机网络所实现的网上购物、网上医疗、 网上股市交易、网上教学、视频点播，会议电视等等) 有机地整合在同一个i p 宽 带网络平台上。【1 1 综上所述，i p 城域网具有如下的特征： 首先，它是一个i p 网络，提供对绝大部分数据业务( 即i p 业务) 的直接支 持，以便高效地传送语音、图像、视频等多媒体通信业务数据。 其次，它是一个高速宽带网络，以满足网络数据流量的迅速增长，提供大容 其次，它是一个高速宽带网络，以满足刚络数据流量的迅速增长，提供大容 南京邮电大学硕士学位论文 第2 章i p 城域网的基本知识和关键技术 第2 章i p 城域网的关键技术分析 i p 城域网是电信运营商或i n t e m e t 服务提供商0 s p ) 在城域范围内建设的城i p 骨干网络，从城市信息化建设的角度来看，它城市重要的信息基础设施。自2 0 0 0 年以来，随着用户对i p 宽带接入需求的增长，i p 城域网络渐渐成为了各大运营 商的自由竞争和竞争的焦点。 2 1i p 城域网的概念 口城域网( m a n ，m e t r o p o l i t a n a r e a n e t w o r k ) 的概念是由计算机网深化而来， 指介于广域网和局域网之间，在城市及郊区范围内实现信息传输与交换的一种网 络。这里所说的d 城域网，是指覆盖城市范围、为全市各类用户提供宽带( 通常 指2 m b i t s 以上) 接入的数字通信网络。对一个城市而言，i p 城域网的建设是其信 息化基础设旌的重要组成部分；从技术和运营模式来看，i p 城域网是计算机网 络和传统电信网络的融合；从技术发展的趋势来看，i p 城域网会是传统电信体 系发展的必然趋势。 我们也可以把i p 城域网理解为就是i p 分布式接入网络的延伸。其初期的目 标是为企业、政府和家庭提供方便快捷的网络连接，实现用户以兆比特级的速率 宽带上网；长远目标是建设城市的信息化基础设施( c i t y i n f o r m a t i o n i n f r a s t r u c t u r e 即c i i ) ，结合无线宽带接入的手段，实现用户a n y - t o a n y 的实时在线 ( a l w a y s o n l i n e ) 连接，使人与人、人与与任何信息化的终端都可以无障碍地实现 信息的实时沟通。 i p 城域网的建设将使城市的通信业务( 包括传统电信所能提供的电话、有线 电视提供的电视节目传送，以及通过计算机网络所实现的网上购物、网上医疗、 网上股市交易、网上教学、视频点播，会议电视等等) 有机地整合在同一个i p 宽 带网络平台上。【1 】 综上所述，i p 城域网具有如下的特征： 首先，它是一个i p 网络，提供对绝大部分数据业务( 即i p 业务) 的直接支 持，以便高效地传送语音、图像、视频等多媒体通信业务数据。 其次，它是一个高速宽带网络，以满足网络数据流量的迅速增长，提供大容 南京邮电大学硕士学位论文 第2 章l p 城域网的基本知识和关键技术 量高速传输的能力，符合其服务平台的角色。 最后，它还必须是一个电信级服务性的营运网络，以区别于供企业自用为主 的企业级网络，而在可靠性、服务质量( q o s ) 、业务类别方面要求有较高的保 障机制，以便可以对公众提供可靠、稳定、丰富、易用的服务，并对二级服务网 络提供可靠连接。 因此，宽带i p 城域网将是以t c p i p 协议为基础，具有大容量高速传输能力 的、可靠稳定保证业务质量的运营级i p 高速宽带城域网。 2 2 业务定位 根据当前网络的发展现状，i p 城域网的业务定位是作为口广域骨干网络在 城市范围内的延伸，负责各种多媒体业务，汇聚宽、窄带用户的接入，以i p 网 络的可管理性、可扩充性为基础，满足政府部门、企业、个人用户等各种基于i p 的宽带多媒体业务的需求。 目前i p 城域网提供的主要业务分为上网业务( 互联网联接业务) 、增值业务和 承载业务三类f 2 】。 早期，i p 城域网主要满足用户一网连接需求，从窄带p o t s 拨号和n * 6 4 k b i t s 专线起步，占用户总数2 0 的集团用户对运营商业收入贡献占8 0 。 随着宽带接入技术的发展，以a d s l 和l a n 为代表的宽带接入方式迅速走 向家庭，在包月、计时等灵活的适合当时业务发展环境的计费方式共同作用下， 个人用户数迅速上升，2 0 0 5 年互联网拨号接入用户减少了1 5 5 3 6 万户，而宽带 接入用户新增1 2 6 2 9 万户。宽带接入用户总数已超过窄带拨号接入用户数。1 3 1 这些用户给运营商带来了持续、稳定的收入。 在业务模式上基于用户类型的不同在向两个方向发展：针对个人用户，以提 供增值业务为主，如i p 电话、i p 视频和网络游戏；针对企业用户增加提供承载 型业务，i n t r a n e t 为主，如m p l sl 2 l 3 或采用v o i p 通信。 增值业务涵盖面广，有针对上层应用的增值业务，如综合了视频和语音的流 媒体业务、视频会议、即时消息、网络游戏、内容下载等；有多网合一方面的应 用，如i p t v 、n g n 、3 g 、c d n 和数据的承载平面。 承载业务主要用于企业的i n t r a n e t 互联，按照技术实现的不同，可以分为 l 2 l 3v p n 和g r et u n n e 、i p s e ct u n n e l 、l 2 t p 、l 2 t p v 3t u n n e l 业务。 南京邮电大学硕士学位论文第2 章i p 城域网的基本知识和关键技术 因此，i p 城域网的业务定位随着用户的需求发生了改变。随着新的应用的开 发，以业务驱动网络改造的趋势还将继续。 2 3 分层结构 为了便于网络的管理、维护和扩展，网络必须有合理的层次结构。因此，大 型网络的设计均遵循层次原则。 从广义角度来分，一个口城域网应该是三方面内容的综合：“基础设施 ( i n f r a s t r u c t u r e ) ”、“应用系统( a p p l i c a t i o ns y s t e m ) ”、“信息( i n f o r m a t i o n ) ”。基础设 施包括数据交换设备、城域传输设备、接入设备和业务平台设备；城域网的应用 系统由基本服务和增值服务两部分组成，这些服务犹如高速公路上的各种车辆， 为用户运载各种信息；信息包括科技、金融、教育、财政和商业等数据，以及环 绕这些数据的各种信息系统。 从结构上来分，目前的技术现状和发展趋势，一般将城域网的结构分为三层： 核心层、汇聚层和接入层。城域网的核心节点和汇聚又统称为骨干节点，支持窄 带( p s 耵“i s d n ，d d n rp v c 等) 和宽带( a d s l 以太网，a t mp v c 等) 的i p 综合接 入，相互之间采用市内光纤或高速传输线互连。 如图2 - 1 所示，p 城域网基组网功能结构上可分为核心层、汇聚层和接入层。 图2 - 1i p 城域网的分层结构模型 2 3 1 核，厶层 i p 城域网核心层的网络结构主要负责进行数据的快速转发以及整个城域网 南京邮电大学硕士学位论文第2 章l p 城域髓的基本知识和关键技术 路由表的维护，同时实现与i p 广域骨干网的互联，提供城市的高速i p 数据出口， 其网络结构重点考虑可靠性和可扩展性。 核心层主要由传输网络与核心交换设备构成。传输网络一般采用高容量的传 输设备，负责完成数据的传送；核心路由交换设备负责建立和管理承载连接，并 对这些连接进行交换和路由。 核心层节点位置选择应业务分布、机房条件、光纤分布等情况综合考虑，一 般应设置在城区内；核心层节点数量根据实际网络需要进行设置；核心节点间原 则上采用网状或半网状连接。 2 3 2 汇聚层 i p 城域网汇聚层居于核心层和按入层中间，主要实现如下功能：扩展核心层 设备的端口密度和端口种类：扩大核心层节点的业务覆盖范围；汇聚接入节点， 解决接入节点到核心节点间光纤资源紧张的问题；实现接入用户的可管理性，当 接入层接入节点设备不能保证用户流量控制时，需要由汇聚层设备提供用户流量 控制及其它策略管理功能。此外，除基本的数据转发业务外，汇聚层还必须能够 提供必要的服务层面的功能，包括带宽控制、数据流q o s 优先级的管理、安全 性的控制、i p 地址翻译n a t 、数据流流量整形等一系列的功能。在进行i p 城域 网建设中，汇聚层一般采用高性能大容量的以交换机设备；汇聚层节点的数量和 位置的选定与当地的光纤和业务开展状况相关，一般在城市的远郊和所辖县城设 备汇聚层节点；核心层节点与汇聚层节点采用星形连接，在光纤数量可以保证的 情况下，每个汇聚层节点最好能够与两个核心层节点相连。 2 3 3 接入层 接入层网络负责提供各种类型用户的接入，在有需要时提供用户流量控制功 能。接入层节点的设置主要是为了将不同地理分布的用户快速有效地接入骨干节 点。接入层节点可以根据实际环境中用户数量、距离、密度等的不同，设置一级 或级连接入。由于用户端设备端口需求量大，因此要求接入设备要有优良的性价 比。 当前用于提供宽带接入的方式主要有x d s l 、c a b l em o d e m 和光纤+ l a n 等 技术。其中，x d s l 适用于零散分布用户或不计划改造现有双绞线布线计划的小 6 南京邮电大学硕士学位论文第2 章i p 城域网的基本知识和关键技术 区、大厦用户，并可作为信息大厦小区建设的补充接入方式；c a b l em o d e m 主要 适用于设有有线电视网的住宅区；光纤+ 以太网方式主要适用于用户密集的住宅 小区和商业大厦。接入层节点到汇聚层节点间的网络连接依据设备情况而定，比 如，当接入层节点使用宽窄带综合接入环路设备时，接入层使用环形连接，每个 接入环上有一个节点与汇聚层节点相连：接入层节点使用宽带p o n ( p a s s i v e o p t i c a ln o d e ，无源光节点设备时，接入层使用树形连接，p o n 局端设备与汇聚 层设备相连。 接入层是整个i p 城域网建设中的有着非常重要的地位，关系到用户群的覆 盖效果，直接影响城域网运营的效益【4 1 。 2 4 骨干网络技术选择 作为网络连接和交换的平台，i p 城域网骨干网络需要快速的交换和转发能 力，还要有冗余链路以保证网络安全可靠以及良好的流量控制和q o s 等。目前 骨干网技术突飞猛进，针对不同的运营环境有a t m 、g e 、p o s 、d p t 等多种技 术供运营商选择。对于运营商来说，不但要综合考虑技术的发展趋势、技术特点、 技术成熟性和标准化，还要考虑投资成本。因为建设城域网的目标一定是要建一 个可赢利的网络。例如建设一个a t m 多业务网络的成本要比纯i p 网络的价格高， 而对于一个纯i p 网络来说，完全采用g e 技术要比采用p o s 技术的成本更低。 还应看到的是，不同的技术有不同的切入点，不同的运营商由于市场定位、网络 资源、运营权、品牌和用户规模等的差异，在技术选择上肯定会不同。 下面对目前城域网建设的几种主流技术作些简单介绍与分析。 ( 1 ) a t m 技术 a t m 采用5 3 字节固定长度的信元( c e l l ) 作为最基本的传输单元，利用i p o a 、 l a n e 、m p o a 和m p l s 等协议来承载i p 。它的优点在于可以把不同的服务( f r 、 d d n 、v o i c e 、d 1 ) 集中到一个管道中，并提供分类管理，同时可以提供强大的流 控机制。但a t m 在传输i p 业务时存在协议过于复杂，信头协议太大，设备价格 高而速率有上限( 目前a t m 接口最高速率是2 5 g ，而且6 2 2 m 和2 5 g 接口价格 非常高) 。 ( 2 ) g e ( 千兆以太网) 技术 g e 技术基于传统的成熟稳定的以太网技术，设备价格较低。它可以自然的 南京邮电大学硕士学位论文 第2 章p 城域网的基本知识和关键技术 方式来升级现有的以太网、工作站、管理工具和管理人员的技能，实现与用户原 有以太网的无缝连接，中间不需要任何格式转换，大大提高了数据转发和处理能 力。可以说g e 的突出优势是低带宽成本以及简单、易于和对i p 的无缝支持。 但在流量控制和带宽管理、可管理性和安全等方面能力则还有待于进一步完善。 ( 3 ) p o s 技术 p o s ( p a c k e to v e rs d h ) ，更准确的说，是i p p p p h d l co v e rs d h s o n e t 。 它由于省去了a t m 层可以简化网络体系结构，从而可减少费用，提高传输速度 和效率，而且由于保留了s d h 的基本传输体系和性能监控，可以实现网络层保 护。但在i po v e rs d h 中s d h 仍是以链路的方式来支持i p 网，没有从本质上提 高i p 网的性能。和g e 技术相比，p o s 端口价格则仍显过高。 ( 4 ) d p t 技术 d p t ( d y n a m i cp a c k e tt r a n s m i s s i o n 动态包传输) 技术是基于光纤传输的优化 包传输，结合了i p 路由的带宽效率、成本有效性和服务丰富性以及光纤环的带 宽丰富性和积极自愈功能，提供了下代数据化的光纤传输解决方案，最大限度 的提高了网络稳健性和可用性。d p t 采用分组环解决方案，充分利用带宽复用 功能，比t d m 的s d h 设备和分插复用器( a d m ) 等组网方式经济便宜。 2 5 路由策略 i p 网络是一个面向无连接的网络，i p 数据包的传送是靠网络中的每一个路由 器独立来完成的，而路由器在进行数据转发之前都要进行查询路由表的工作，路 由器通过查询各自的路由表来获悉应该把数据包从哪一个端口送出动。i p 路由 表的建立是靠相应的路由协议来完成的。 为了便于路由选择，将整个i n t e r n e t 划分为较小的单位，也就是自治系统 ( a u t o n o m o u ss y s t e m ) ，简称为a s 。一个自治系统是一个互连网络，其最重要的特 点就是它有权自主地决定本系统内应在采用保种路由选择协议。一个自治系统内 的所有网络都属于一个行政单位( 例如，一个公司，一所大学，政府的一个部门， 等等) 来管辖。 随着城域网规模的进一步扩大，宽带接入用户越来越多，为了防止城域网用 户路由的抖动影响到广域骨干网的运行，应该防止城域网路由直接参与广域骨干 网的路由计算，因此i p 城域网一般以单独a s 自治域的形式与广域网相连。 - 8 南京邮电大学硕士学位论文 第2 章l p 城域网的基本知识和关键技术 运营商应对口城域网的a s 自治域号进行全网统一规划，各i p 城域网的路 由设备将位于各自的域中，采用致的路由策略进行管理。当给i p 城域网分配 的自治域号是一个保留的号码时，由于采用保留号码的自治域号不能自由地和国 际上其他i s p 实现对等互连，因此需要在广域骨干网出口处过滤掉i p 城域网的 自治域号。 这样，路由协议又分为内部网关协议( i g p ) 和外部网关路由协议( e g p ) 两大 类。 ( 1 ) 内部网关协议i g p ( i n t e r i o rg a t e w a yp r o t o c 0 1 ) 即在一个自治系统内部 使用的路由选择协议，而这与在互连网中的其他自治系统选用什么路由选择协议 无关。使用最多的是o s p f 协议和i s i s 协议。但由于目前的城域网的设备中二、 三层路由交换机中支持i s i s 的较少，而o s p f 则得到大多数高端二、三层交换 机的支持，所以在i p 城域网内部路由主要采用o s p f 协议。 o s p f 路由协议是一种典型的链路状态( l i n k s t a t e ) 的路由协议，一般用于 同一个路由域内。在同一个域内，o s p f 将链路状态广播数据包l s a ( l i n ks t a t e a d v e r t i s e m e n ) 传送给域内的所有路由器，使得域内所有的o s p f 路由器都维护一 个相同的描述这个域结构的数据库，该数据库中存放的是域中相应的状态信息， 域内的o s p f 路由器正是通过这个数据库计算出o s p f 路由表的，每一个区域内 都有该区域独立的网络拓扑数据库及网络拓扑图。当一个o s p f 路由器的接口分 布在多个区域内时，这个路由器被称为区域边界路由器a b r ( a r e ab o r d e r r o u t e r ) 。每个路由器仅与它们自己区域内的其它路由器交换l s a ，a b r 有与自 身相连的所有区域的网络结构数据。 当进行了路由汇总之后，对于每一个区域，其网络结构在区域外是不可见的， 其内部路由器也对域外其余的网络结构不了解。这就有利于减少网络中链路状态 数据包在全网内广播。 在o s p f 路由协议中存在一个骨干区域( b a c k b o n e ) ，一般为区域0 ，该区域与 基它区域直接相连，其主要工作是在其余区域问传送路由信息。当一个区域的路 由信息对外广播时，先传送到区域0 ，再由区域0 向其它区域广播。 ( 2 ) 外部网关协议e g p ( e x t e m a lg a t e w a yp r o t o c 0 1 ) i p 城域网作为广域骨干网的一个接入网，一般作为一个独立的自治域存在， 南京邮电大学硕士学位论文 第2 章i p 城域网的基本知识和关键技术 并通过e g p 方式与广域骨干网进行路由连接。目前使用最多的是b g p 。 b g p 路由协议在r f c l 7 7 1 中被定义，采用t c p ( 端口1 7 9 ) 作为它的传送协议， 两个b g p 路由信息交换中由器( 又称作p e e r ( 对等体) 路由器) ，必须先建立t c p 连接。b g pp e e r 路由器间交换的路由信息主要包括a s 号在内的到达止的网络的 完整路径信息。另外，路由策略也可以在b g p 路由信息交换中进行实施。 b g p 路由协议按照使用区域不同又分为两类，一类是本a s 自治域内路由器 之间的内部p e e r 连接( i b g p ) ，另一类是不同a s 自治域之间的外间p e e r 连接 r e b g p ) 。 e b g p 连接用于传送a s 之间的域问路由信息的传送，其p e e r 路由器一般 是物理上直接相连的。并可通过相关属性( 如m e d 、a s p a t h 、c o m m u n i t i e s 等) 实现路由策略。 i - b g p 连接的路由器可以是物理上直接连接的，也可以不是直接连接的。一 般情况下，i - b g p 的邻接关系是采用路由器的l o o p b a c k ( 环回1 地址来建立的。由 于经过i - b g p 传送来的路由信息是不能转发给其它p e e r 路由器的，因此i - b g p 路由器之间必须是全网状连接的，这显然不适合中大规模的网络。目前解决这一 问题的主要方法是采用路由反射器( r r ，r o u t e rr e f l e c t o r s ) 。 路由反向器的设计思想是选择一台路由器作为r r ，所有路由器均与r r 之 间是i - b g pp e e r 关系，而这些路由器之间则不需要再建立i - b g pp e e r 关系，因 为r r 可以为它们之间转发路由信息。这样可以大大减少i - b g p 的连接数量。 2 6i p 地址规划 i p 地址的合理分配是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键，城域网 i p 地址的分配应尽可能地有效利用申请到的地址空间。在保证业务发展所需的 前提下，尽可能地节省使用i p 地址，充分考虑到地址空间的便利使用，以保证 实现最佳的网络内地址分配及业务流量的均匀分布。 i p 地址规划应遵循以下原则： ( 1 ) i p 地址的划分应该考虑到城域网业务的飞速发展，能够满足未来发展 的需要；既要满足日前业务对i p 地址的需求，同时要充分考虑未来业务发展， 预留相应的地址段； ( 2 ) i p 地址的分配需要有足够的灵活性能够满足各种用户接入，如拨号、 南京邮电大学硕士学位论文 第2 章i p 城域网的基本知识和关键技术 专线用户等需求； ( 3 ) 地址分配由业务驱动，按照业务量的大小分配各地址段： ( 4 ) i p 地址的分配必须采用v l s m ( 口- 变长度子网掩码) 技术保证i p 地址 的乖j 用效率； ( 5 ) 采用c i d r ( 无类别域闻路由) 技术，这样可以减小路由器路由表的大小， 擒挟路出器路出的收敛速度，也w 以减小网络中广播路由信息的大小。 ( 6 ) 为能够在城域嗣骨干层设备上做本区域的路由聚合，以减少城域弼路 由表的大小，抵制局部路由振荡对于全网的影响，在分配i p 地址时，建议在城 域网汇聚层设备上以个c 共地址为单位进行分配。 2 。7 船l sv p n 技术 獬l s 是一种绑定在i p 包中的标记( 或叫书签) ，通过网络进行数据包转发的 技术。主要目标是建立一个其有更好性能、更离稳定性并易于扩展的网络结构。 在数据帧交换模式下，标记被插入到第2 层包头和第3 层包头之间。 标签是被用来标识一个转发等价类( f e e ) 的3 2 比特固定长度的标识符，通 常仅有本地意义。被附加在特定数据包上的标签，代表了给数据包被分配的f e e 。 m p l s 标签的结构如图22 所示： l标签 c o ss l i 。 ，n 、 图2 2m p l s 标签的结构 m p l s 标签包含以下的字段： 标签字段( 2 0 比特) 携带具体的m p l s 标签值。 c o s 字段( 3 比特) 包在网络中传输时将被应用的排队和丢弃算法。 s 字段( 1 比特) 支持层次化的标签栈。 t t l( 8 比特) 提供传统的i pt t l 功能。 由此可见，在押鹕上可以实施流摄工程和建立v p n ，并通过多种服务类型 ( c o s ) 来提供服务质量( 如s ) 保证。 m p l sv p n 中的路由器有三釉：p 路由爨、p e 路由器和c e 路幽器。p 路出器 南京邮电大学硕士学位论文第2 章i p 城域网的基本知识和关键技术 为运营商主干路由器，负责v p n 分组外层标签的交换；p e 路由器为运营商边界 路由器，存放着v r e 表和全局路由表，v r f 中存放着v p n 路由，全局路由表中存 放着运营商的域内路由；c e 路由器为客户端路由器，由客户负责维护。当c e 路 由器将一个v p n 分组转发给入口p e 路由器后，p e 路由器查找该v p n 对应的v r f ， 从v r f 中得到一个v p n 标签和下一跳出口p e 路由器的地址，v p n 标签作为内层 标签打在v p n 分组上，根据下一跳出口p e 路由器的地址可以在全局路由表中查 出到达该p e 路由器应打上的域内路由的标签，即外层标签，于是v p n 分组被打 上了两层标签，主干网的p 路由器根据外层标签转发v p n 分组，在最后一个p 路 由器处，外层标签弹出，v p n 分组只剩下内层标签( 此过程被称作次末级弹出机 制) ，接着v p n 分组被发往出口p e 路由器。出口p e 路由器根据内层标签查找到 相应的出口后，将v p n 分组上的内层标签删除，将不含标签的v p n 分组转发给正 确的c e 路由器，c e 路由器根据自己的路由表将分组转发到正确的目的地。 在基于m p i b g p 协议的m p l sv p n 体系中，存在两个层面的路由，即域内路 由和v p n 路由。所有的p e 路由器及p 路由器上要运行主干网的域内路由( o s p f 或i s i s 等) ，生成的路由表将触发主干网中l s p 的建立( 拓扑驱动方式) ，通过 c r l d p 或r s v p 等信令协议建立l s p ，产生的标签转发表用于v p n 分组外层标签 的交换。p e 路由器之间运行m p i b g p 协议，该协议跨越主干的p 路由器在p e 之 间分发v p n 标签，形成v p n 路由，m p i b g p 发布的一条v p n 路由包含的信息有： i p v 4 地址、路由区分符( r d ) 、路由目标( r t ) 、v p n 标签和下一跳p e 地址，其 中r d 用来消除i p v 4 地址的歧义，以重用i p v 4 地址；r t 用来控制v r f 的导入和 导出策略，从而控制网络的连通和拓扑；下一跳p e 地址是连接域内路由和v p n 路由的纽带，在p e 路由器上根据在v r f 中得到的下一跳p e 地址可以在全局路由 表中查找到到达该地址应打上的外层标签。 由于运行m p i b g p 协议的p e 路由器之间必须构成全网状网的会话( 因为运 行i b g p 的路由器不能转发收到的i b g p 路由，这种机制用于避免路由环路) ，因 此在大规模的网络应用中存在可扩展性的问题，解决的方法是采用路由反射器或 路由域联合，路由反射器允许路由器转发收到的j b g p 路由，以避免全网状的会 话；采用路由域联合可以将路由域划分成多个区域，这样，只有区域内的路由器 需要构成全网状的连接，减少了域内i b g p 路由器的邻接数，当然采用路由域联 南京邮电大学硕士学位论文 第2 章i p 城域网的基本知识和关键技术 合需考虑对跨域连接的规划。 对于不同v p n 中相同的地址，采用r d 可以实现i p v 4 地址的重用。p e 路由 器通过m p i b g p 协议通告站点的路由时，将同时携带各路由的r d ，即将i p v 4 地 址转化为v p n i p v 4 地址，p e 路由器在收到m p i b g p 通告的路由后，将查看该路 由的r d ，然后将v p n i p v 4 地址转化成i p v 4 地址，即将地址中的r d 去掉，将其 导入到相应的v r f 中。由于不同v p n 被v r f 隔离了，因此不同v p n 中相同的i p v 4 地址，将被导入到不同的v r f 中。在同一个v p n 中，地址必须是唯一的；当多个 v p n 之间需要相互通信时( 例如有公共的站点) ，则要求地址必须在多个v p n 中 是唯一的，此时多个v p n 只能使用同一个r d 。 r t 来控制v r f 的导入和导出策略，以构成各种复杂的v p n 拓扑。一个v p n 有可能不止使用一个r t ，r t 的具体使用与v p n 的拓扑结构密切相关，对于全网 状相接的v p n 可以用一个r t ，对于非全网状相连的v p n ，一个v p n 往往需要多个 r t 。当从p e 导出v p n 路由时，要用r t 对v p n 路由进行标记，在往v r f 中导入路 由时，可以使用多个r t ，只要有一个v p n 路由中附带的r t 与导入路由中的任意 r t 相同，都将被导入到该v r f 中。 综上所述，m p l sv p n 有如下技术特征： ( 1 ) 能提供q o s 或c o s 的保证 主干的m p l s 网络可以面向连接的方式提供集成服务，也可以通过划分类以 面向无连接的方式提供差分服务，另外，还可以通过流量工程技术间接地为q o s 的实现提供一定的资源保障。基于流的集成服务因其需要信令的支持造成可扩展 性较差，不适合在骨干网上应用，m p l s 骨干网上服务质量的保证主要依靠基于 类的差分服务和流量工程来满足。 ( 2 ) 安全性高 m p l s 骨干不负责维护任何v p n 路由，只进行标签交换，因此其安全性与二 层的a t m 技术相当。在p e 路由器上，各v p n 路由通过v r f 来隔离，也具有良好 的安全性。 ( 3 ) 可扩展性好 m p l sv p n 的路由只存在于p e 路由器上，p e 路由器只保存与之相连的客户站 点的v p n 路由，骨干的p 路由器无需任何v p n 路由的知识，这大大减少了v p n 路 南柬邮电大学硬士学位论文第2 章i p 城域嘲盼基率知识和关键技术 幽的维护量。另外，m p l sv p n 通过二层标签拽区分域内路盎 和v p n 路盎，使网 络蹙有较好豹可扩展牲。 ( 4 ) 减轻客户负担 b l p l sv p n 技米巾的v p n 路出存在于适营猫的i 】e 路由器上，由运营商替客户 缨护路峦，减轻了熠户魏管壤和维护负掇，剩于将v p n 她务岛各裳赢中诋翡客户 大溉模推广。 m p l sv p n 技寒笼运营裔箍鬓了一种蟊隧未来豹解决方案，鉴予 p 技术在未 来倍息网络中的统治地位，d p l sv p n 技术必将得到不断的发展，获得更为广泛 的废用“。 2 。8 两种基本构架方案 静蕊我 就辨城域网豹藏本知识及荧犍拨术进行黝描述，本节将就基藩遴 行瓣糟城蠛网静典型黎掬骰麓荜分绍。 目前各种l p 城域网在接入层与汇聚层技术，并无多大差别。i p 城域网根本 的隧别，在于核心层，因为核心是的选择决定了运营商对该市业务麴髂计与今后 发餍的方向。棱心层对于监务发展的稳定髋与可扩充性起到了决定髋的作餍。今 后我们也着重叙述核心层与