移动通信第五章宽带IP技术.ppt

现代通信网络第5章宽带IP网络 1 5 1宽带IP网络发展的关键问题5 2综合业务模型5 3区分业务模型5 5标签交换与MPLS 第五章宽带IP网络 现代通信网络第5章宽带IP网络 2 5 1宽带IP网络的关键问题 宽带IP网络与综合业务 业务综合历史与现状宽带IP网络服务质量保障体系业务提供与控制体系IP网络安全问题IP网络向何处发展 现代通信网络第5章宽带IP网络 3 5 1 1业务综合的历史 ISDN量变不大技术跨度不高BISDN ATM复杂业务少一统天下的尴尬 现代通信网络第5章宽带IP网络 4 网络综合的现状 IP技术的介入传统电信领域承载电信业务拒绝 接纳IP技术的主导地位VoIP话音业务 数据业务EverythingOverIP 现代通信网络第5章宽带IP网络 5 简单的IP承载着多样性 IP网络为公共承载和互联平台 传送网络 应用业务 现代通信网络第5章宽带IP网络 6 选择IP并非认为它足够理想 而是因为它已经无处不在 现代通信网络第5章宽带IP网络 7 宽带IP网络目前存在的主要问题 服务质量业务提供与控制网络安全问题 现代通信网络第5章宽带IP网络 8 5 1 2IP网络的QoS保障问题 QoS定义 IP网络的QoS是IP数据流通过网络时的性能 包括以下指标 业务可用性 用户到IP业务之间连接的可靠性延迟 两点之间发送到接收数据包的时间间隔延迟抖动 同一路径上发送的一组数据流中数据包之间的延迟差异吞吐量 网络中发送数据包的速率丢包率 网络中传输数据包时丢弃数据包的比例 现代通信网络第5章宽带IP网络 9 现有IP网无法保证QoS的主要原因 无连接服务尽力而为 BestEffort 服务没有点到点传输资源的预留资源保障是保证点到点传输性能的关键时延和时延抖动大 分组丢失 现代通信网络第5章宽带IP网络 10 IP网络的QoS保障体系 保障措施 接纳控制路由 流量规划分类排队 优先级调度 拥塞控制安全保障目的 满足用户各种业务不同的服务质量要求 现代通信网络第5章宽带IP网络 11 IP网络的QoS解决方案 综合业务模型借鉴ATM资源预留 业务等级分类区分业务模型分类 聚合处理的思想多协议标签交换 MPLS 2层连接 3层路由的有机结合 现代通信网络第5章宽带IP网络 12 5 1 3业务提供与控制体系 在传统的互联网上 业务的提供是由独立于传输网络运营商的第三方企业提供的如WEB服务器 FTP服务器 网上聊天 即时消息等 现代通信网络第5章宽带IP网络 13 互联网上开放的业务提供模式 开放 服务器和终端由企业和用户自己设立 现代通信网络第5章宽带IP网络 14 开放业务提供模式的优缺点 优点 允许各企业提供创新的业务缺点缺乏控制 依赖用户自律对于实时业务 如IP电话 视频会议等 以及赢利性业务 不能满足业务要求 改进需加强服务的控制管理功能 NGN 现代通信网络第5章宽带IP网络 15 5 1 4IP网络的安全问题 病毒 木马 黑客攻击等 当前大部分信息安全系统主要是由防火墙 入侵监测和病毒防范等组成堵漏洞 作高墙 防外攻 现代通信网络第5章宽带IP网络 16 堵漏洞 作高墙 防外攻 防不胜防防火墙越砌越高入侵检测越做越复杂恶意代码库越做越大 现代通信网络第5章宽带IP网络 17 安全不仅仅是IP网络技术的问题 网络的无序和不管理导致网络的不安全和不可信任对访问者源端 客户机 未加控制操作系统漏洞基于分组交换技术的 以无连接工作方式的IP网不是天生不安全的采用管理和技术等多重策略确保网络的安全性和可信任性 现代通信网络第5章宽带IP网络 18 纵深防御战略 纵深防御战略由各项政策 人 技术和运行管理等方面构成的多维结构 多层次的信息保证结构组成 现代通信网络第5章宽带IP网络 19 信息安全保障体系的基本构架 信息安全防护多维结构 现代通信网络第5章宽带IP网络 20 关注新技术 可信计算 免疫技术 容错 容侵技术 应急容灾技术 新型密码 如量子密码 DNA密码技术等 入侵预警技术 高级综合自防护技术 等等 现代通信网络第5章宽带IP网络 21 5 1宽带IP网络发展的关键问题5 2综合业务模型5 3区分业务模型5 5标签交换与MPLS 现代通信网络第5章宽带IP网络 22 综合业务模型的基本概念 综合业务模型的基本思想是对每个分组流进行资源预留 流 具有同样的源IP地址 源端口号 目的IP地址 目的端口号和协议标识符 流 源于某一用户的特定行为 具有相同的QoS要求 现代通信网络第5章宽带IP网络 23 综合业务模型的3种业务 保证业务 保证服务要求提供一定的带宽和端到端时延 且保证数据流中合法的数据包无排队丢失 受控负载业务 没有固定的时延保证 但业务流要与在网络轻载情况下的流质量相当 尽力而为的业务 类似当前Internet在多种负载环境下提供的尽力而为的业务 现代通信网络第5章宽带IP网络 24 综合业务模型的构成 资源预留协议 RSVP接纳控制分类器队列调度器 现代通信网络第5章宽带IP网络 25 综合业务IP上的路由器模型 接纳控制 业务量控制数据库 路由数据库 分类器 队列调度器 输出驱动器 输入驱动器 现代通信网络第5章宽带IP网络 26 RSVP的基本特点 从发送端到接收端的单向网络资源预留接收端启动并保持资源预留在每个中间路由器维持软状态并不要求每个路由器都有RSVP能力支持IPv4和IPv6 现代通信网络第5章宽带IP网络 27 RSVP的结构 RSVP进程 策略控制 接纳控制 队列调度器 分类器 应用进程 主机 RSVP进程 策略控制 接纳控制 队列调度器 分类器 路由器 路由进程 RSVP 数据 数据 数据 现代通信网络第5章宽带IP网络 28 接收端启动的预留 现代通信网络第5章宽带IP网络 29 预留合并 路由器1 路由器3 路由器2 发送端 接收端1 Path Resv Path Resv Path Resv Path Resv 路由器4 接收端3 Path Resv Path Resv 接收端2 Path Resv 现代通信网络第5章宽带IP网络 30 分组队列调度 队列2 调度器 队列1 队列n 现代通信网络第5章宽带IP网络 31 常见的队列调度算法 先进先出 FIFO 队列严格的优先级排队公平排队或循环排队分级的基于级别的排队 现代通信网络第5章宽带IP网络 32 综合业务模型的优缺点 能够提供绝对有保证的QoS使用现有的路由协议决定流的通路QoS能够工作在单播和多播下可扩展性差对路由器的要求较高不适合于短生存期的流IP分组流的自动识别和分类技术还不成熟 现代通信网络第5章宽带IP网络 33 5 1宽带IP网络发展的关键问题5 2综合业务模型5 3区分业务模型5 5标签交换与MPLS 现代通信网络第5章宽带IP网络 34 区分业务模型的基本概念 针对每个分组流的服务被针对每个聚合分组流的服务代替边缘路由器对分组进行分类和管制DS字段的不同值对应着不同的分组在每一跳上所得到的不同待遇核心路由器只依据PHB为聚合数据流分配资源复杂的处理过程从网络的核心部分转移到网络的边缘部分 现代通信网络第5章宽带IP网络 35 区分业务模型的网络结构 边缘路由器 对每个分组进行分类 标记DS码点核心路由器 根据DS码点选择对应的转发器资源控制器 与用户协调以提供所需的服务质量 边缘路由器 边缘路由器 核心路由器 核心路由器 核心路由器 按类排队调度实现PHB转发规定 分类 标记 整形 分类 标记 整形 宽带IP网络 现代通信网络第5章宽带IP网络 36 边缘路由器上的处理 现代通信网络第5章宽带IP网络 37 区分业务模型定义的3种业务 优质的业务 提供低延迟 低抖动 低丢失率 保证带宽的端到端或网络边界到边界的传输服务确保的业务 在网络拥塞的情况下仍能保证用户拥有一定量的预约带宽尽力而为的业务 类似于Internet中尽力而为的业务 现代通信网络第5章宽带IP网络 38 转发处理等级 快速转发 把时延和抖动减到最小 因而能提供总服务质量的最高等级 有一个单独的码点 保证转发 超过预定带宽的业务不会按原定的服务质量传送 有四个等级 每个等级有三个阶梯 共12个码点 尽力而为 默认转发等级 现代通信网络第5章宽带IP网络 39 区分业务模型的优缺点 可伸缩性较好便于实现没有办法完全提供端到端的QoS保障区分业务中分组流的粒度较粗 现代通信网络第5章宽带IP网络 40 作业5 1 2 3 现代通信网络第5章宽带IP网络 41 5 1宽带IP网络发展的关键问题5 2综合业务模型5 3区分业务模型5 5标签交换与MPLS 现代通信网络第5章宽带IP网络 42 标签交换的原理 标签的由来ATM VPI VCI 帧中继 DLCI X 25 虚电路号 交换的优势长度短小硬件实现 现代通信网络第5章宽带IP网络 43 MPLS的原理 二层交换和三层路由控制的结合 分组转发识别分组 标签封装第二层标签交换路由控制拓扑和路由信息来自IP路由协议 动态 标签和路径的复用 现代通信网络第5章宽带IP网络 44 基于标签的虚连接 标签交换路径LSP 路径的编号方法全局标签 或包含所经过的节点本地标签标签绑定 MPLS网 交换机1 路由器2 局域网 局域网 虚电路 路由器1 交换机2 交换机4 交换机3 现代通信网络第5章宽带IP网络 45 信令协议 信令协议的功能交互标签信息 建立标签路径LSP交互服务质量信息信令协议的分类LDP TCP RSVP IP 采用MPLS技术的IP主干网结构 LSR LSR LSR LSR LSR LSR LSR A C B D IP主干网MPLS域 192 4 2 0 LAN1 192 5 2 0 192 6 2 1 192 6 1 1 LAN2 LER LER LSR的结构 路由协议 转发表 输入端口 输出端口 报文处理 交换结构 路由表 LDP 路由信息 路由信息 标签分配信息 标签分配信息 输出报文 输入报文 控制构件 转发构件 转发表示例 单点信息流 组播信息流 标签交换操作过程 1 3 2 4 标签 111IP 123 标签 555IP 123 转发表 现代通信网络第5章宽带IP网络 50 标签分配协议 LDP 标签的分配与管理建立标签路径LSP转发等价类 FEC 多个分组流可以共用相同的标签路径 它们是FEC例如 IP地址 地址前缀 主机地址 服务优先级 TCP UDP端口号等LDP将FEC与标签交换路径LSP结合在一起 标签交换路径 LSP 的建立过程 192 2 5 24 192 2 5 24 192 2 5 24 192 2 5 24标签5 192 2 5 24标签9 192 2 5 24标签2 3 1 2 1 4 1 标签映射消息 标签映射消息 标签映射消息 标签请求消息 标签请求消息 标签请求消息 A B C D 标签交换路径 LSP 边缘LERLERA 核心LSRLSRB 核心LSRLSRC 边缘LERLERD 192 5 2 5 IP报文 192 5 2 5 IP报文 MPLS报文 MPLS报文 MPLS报文 标签交换路径 LSR对标签堆栈的操作 栈顶 栈底 栈底 栈顶 栈底 栈顶 栈底 栈顶 操作前标签堆栈 交换栈顶标签 弹出栈顶标签 交换栈顶标签压入新标签 在分属不同路由区域的边缘LSR间转发MPLS报文 路由区域1 区域路由表 LSR Internet路由表 LSR 路由区域2 区域路由表 LSR Internet路由表 LSR K 信元 MPLS报文在路由区域内转发 边缘LSR 核心LSR 边缘LSR K MPLS报文 Y MPLS报文 Z MPLS报文 Z MPLS报文 A B 路由区域 标签编码结构 S TTL EXP 标签 20 3 1 8 标记 1 15保留为特殊用途EXP 保留S 栈底标志TTL 生存时间 限制MPLS报文的转发次数 MPLS报文通过ATM网络传输的封装过程 VPI VCI VPI VCI VPI VCI CSPDU SARPDU