ew1流量工程PPT课件

1、ew1流量工程1 Chapter 3 Traffic Engineering ew1流量工程2 Introduction 流量工程在城镇规划和道路安全已很熟悉流量工程在城镇规划和道路安全已很熟悉 车流量、交叉路口、急转向、道路的宽度、最优 速度限制、协调红绿灯、优先部分车辆 包交换网络包交换网络 数据包-车，链路-公路 交换机和路由器-交叉路口 ew1流量工程3 3.1 IP流量流量 互联网是一个互联网是一个节点集节点集和和链路集链路集，目的是将，目的是将IP数据包数据包 从源端发送至目的端。从源端发送至目的端。 在一个未使用的网络中，在一个未使用的网络中，SPF路由是一个理想的方法。路由是一

2、个理想的方法。 随着网络流量增加，链路或路由器有可能无法处理它随着网络流量增加，链路或路由器有可能无法处理它 接收的接收的所有所有流量。流量。 优先级流量处理 量化、测量服务的要求 拥塞控制机制和速率调节 在在SPF路由系统中，上述是提高传输可靠性很好的方路由系统中，上述是提高传输可靠性很好的方 法，并且不会法，并且不会增加增加网络所需处理的网络所需处理的总流量总流量。 ew1流量工程4 3.1 IP流量流量 最短路径优先可能会导致链路和节点的拥塞最短路径优先可能会导致链路和节点的拥塞 ew1流量工程5 3.1 IP流量流量 流量工程是用于发现网络中存在哪些流量工程是用于发现网络中存在哪些可用

3、可用的路径和链的路径和链 路，根据流量的情况，控制流量路由到最短路径路，根据流量的情况，控制流量路由到最短路径之外之外的的 其它路径上，优化网络资源的使用。其它路径上，优化网络资源的使用。 IGP路由协议的扩充 流量监控工具 路由技术 ew1流量工程6 3.2 等价多路径等价多路径(ECMP) 当路由协议发现它有两个同样短的路径时，将随意的当路由协议发现它有两个同样短的路径时，将随意的 选择其中一条，其通常选择选择其中一条，其通常选择第一个第一个被发现的路径。被发现的路径。 (VFGKZ -VFJKZ) 等价多路径等价多路径路由将提供一个简单的方法通过分配流量路由将提供一个简单的方法通过分配流

4、量 到其它路径来共享网络负载。到其它路径来共享网络负载。 复杂系统可能会考查网络系统和路由路径的负载进 行调整(G拥塞，选择J) 找到等价替代路径（F已知到路由器G拥塞） 替代路径的决策可能是十分困难的（G和K之间的链 路拥塞） ew1流量工程7 3.2 等价多路径等价多路径(ECMP) 路由器路由器F可以用等价路径流量负载平衡可以用等价路径流量负载平衡（跨两条路径） 在两条路径之间交替传输数据包 用统计技术选择数据包的传输路径 问题问题 可能将一个数据流分割到两条路径中 导致的数据无序到达，应用程序无法实现 ew1流量工程8 3.2 等价多路径等价多路径(ECMP) ECMP通常只适用于整个

5、流或流集合，流可能具有：通常只适用于整个流或流集合，流可能具有： 目的地址 源地址 传输端口 有效载荷协议 DiffServ类型 例：例：VFGKZ，WHFJKZ (对路由器F有2条选择) ECMP是由网络中路由器是由网络中路由器(F)来决策来决策 网络流量管理系统来控制 不是开放的选择 ew1流量工程9 3.3 调整路径成本调整路径成本 调整链路开销可以促进网络中的负载平衡调整链路开销可以促进网络中的负载平衡 =7 =2-6=2 =10 ew1流量工程10 分析图中调整链路开销分析图中调整链路开销b为为7的情况的情况 主机U到主机X的流量-路由器ABCDE(总开销为6) 主机W到主机Z的流量

6、-路由器HFJK（总开销为5） 主机V到主机Y的流量-路由器FJKG（总开销为5） 分析调整链路开销分析调整链路开销a=2，c=2，d=10 主机U到主机X的流量-路由器ABCDE(总开销为6) 主机W到主机Z的流量-路由器HFJK（总开销为5） 主机V到主机Y的流量-路由器FG（总开销为9） 3.3 调整路径成本调整路径成本 ew1流量工程11 对于主机对于主机W到主机到主机X的流量的流量 使更短路径WHFGEX(开销12) 优先于 WHFABCDEX(开销9) -调整a的开销到6 对于主机对于主机U到主机到主机X的流量的流量 路径UAFGY（开销15）优先于UABCDEGY（开销 8）路径

7、-如何调整开销？ 3.3 调整路径成本调整路径成本 ew1流量工程12 利用链路开销来管理数据流应考虑的方面：利用链路开销来管理数据流应考虑的方面： 需要仔细的规划 对网络的影响也必须被严格的监控 实际使用之前应该使用网络规划工具进行模拟 错误配置带来的后果可能带来更严重的拥塞 3.3 调整路径成本调整路径成本 ew1流量工程13 3.4 路由路由IP流流 路由器可能为不同的数据流选择不同的等价路径，用路由器可能为不同的数据流选择不同的等价路径，用 来帮助平衡网络中的负载来帮助平衡网络中的负载 确定存在一条更长、开销更大、确定存在一条更长、开销更大、未使用未使用的路径更适用的路径更适用 于于数

8、据流（如：司机利用数据流（如：司机利用GPS导航导航系统）系统） 源路径路由不灵活不灵活（局限性、强迫主机，太多 的责任 ） 中心流量控制站点协调进行路径的选择不合算不合算 （控制站流量较大） 遂道可以绕过拥塞区可以绕过拥塞区 ew1流量工程14 遂道可能选择一条非最短路径承载一个流集合遂道可能选择一条非最短路径承载一个流集合 3.4 路由路由IP流流 ew1流量工程15 3.5 基于服务的路由选择基于服务的路由选择 ECMP路由的选择可以是基于某些属性。如数据包的路由的选择可以是基于某些属性。如数据包的 DiffServ类型类型 源路由和隧道可能通过源路由和隧道可能通过数据流检测数据流检测以

9、选择哪一个路由以选择哪一个路由 被选择如何选择？被选择如何选择？ ew1流量工程16 重要的是选择路由的能力重要的是选择路由的能力 路由要满足网络路由要满足网络数据特征数据特征的需求的需求 语音的IP流需要一个速率相对稳定的、可靠的链路 文件服务器不需要上面特性，但是却需要高带宽 在网络中，在网络中，不同链路不同链路有不同的特征有不同的特征 最短路径并不符合特定数据流特定数据流传输的需求 流中的数据包可以使用DiffServ标记以标明它们的 需求 3.5 基于服务的路由选择基于服务的路由选择 ew1流量工程17 网络中的路由器可以按照服务需求选择路由网络中的路由器可以按照服务需求选择路由(如：

10、如：链链 路能力路能力 ) 不一定是通过网络的最短路径 问题：约束路由约束路由按同样的准则同样的准则做出路由决策，否 则，可能会造成环路（如果C选择最短路径 ） 3.5 基于服务的路由选择基于服务的路由选择 ew1流量工程18 基于服务的路由的方法的考虑基于服务的路由的方法的考虑 异构路由器 隧道的方法 3.5 基于服务的路由选择基于服务的路由选择 ew1流量工程19 3.6 选择离线或动态的流量控制选择离线或动态的流量控制 动态路由决策的问题动态路由决策的问题 由不同的路由策略的路由器引起 不确定性可能会导致链接超载 即使相同的路由策略，大量的流量从过载使用的 链路转移到一个单独的未充分使用

11、的链路 从数据源或TE隧道头问题不会太严重有限 的能力(只适合小型网络) ew1流量工程20 离线流量控制离线流量控制是更可控的方法 路由交换的决定由一个（或几个）中央服务器服务器决定 服务器可以保持网络的协调 服务器可根据流量负载变化时做出反应 对所有路由器提供源路由到主机 路由器选定的隧道信息 基于约束的路由指令 优点 一个新的流量范式被应用前，可以根据流量情况设 计控制模型，减少重大失误的几率 一个流量堵塞但是可继续使用的网络要比一个完一个流量堵塞但是可继续使用的网络要比一个完 全瘫痪的网络要好得多全瘫痪的网络要好得多 最适合隧道模式 3.6 选择离线或动态的流量控制选择离线或动态的流量

12、控制 ew1流量工程21 3.7 发现网络利用率发现网络利用率 网络资源的利用率是衡量流量控制成功的标志网络资源的利用率是衡量流量控制成功的标志 可以使用可以使用SNMP，每一个路由器可以从管理信息库，每一个路由器可以从管理信息库 （MIB）的统计数据来衡量）的统计数据来衡量 数据报的数目 每一个路由器接口发送和接收的字节数 堵塞而丢弃的数据包的数量 定期轮询每个路由器并将返回的信息转换成一个视定期轮询每个路由器并将返回的信息转换成一个视 图图 ew1流量工程22 这种技术对判断链路过载或者空载有不错的效果这种技术对判断链路过载或者空载有不错的效果 不能帮助确定不能帮助确定哪些数据流哪些数据流

13、需要重新分配来减缓拥塞需要重新分配来减缓拥塞 适合适合绝对的流量负载衡量标准绝对的流量负载衡量标准 可以用可以用工具来帮助分析工具来帮助分析IP网络的流量网络的流量 判断链路和路由器的使用情况，以便预留 提供计算和统计的流量信息 NetFlow sFlow NTOP（Network TOP） 3.7 发现网络利用率发现网络利用率 ew1流量工程23 NTOP功能 自动从网络中识别有用的信息； 将截获的数据包转换成易于识别的格式； 对网络环境中的通信失败进行分析； 探测网络环境下的通信瓶颈； 记录网络通信时间和过程； 自动识别客户端正在使用的操作系统； 可以在命令行和Web两种方式下运行。 3.

14、7 发现网络利用率发现网络利用率 ew1流量工程24 3.8 流量工程路由扩展流量工程路由扩展 成功的流量工程有一个要求成功的流量工程有一个要求： TE决策的应用程序必须有一个拓扑结构和内网链接决策的应用程序必须有一个拓扑结构和内网链接 功能明确的视图功能明确的视图 对于小型的静态网络，对于小型的静态网络，信息可以配置在信息可以配置在TE服务器上服务器上 不符合分布式TE系统的需要 不能应对巨大动态的网络 对于大型的动态网络，采用对于大型的动态网络，采用分布式分布式TE系统系统 ew1流量工程25 扩展现有的扩展现有的IGP的目的在于传递网络中附加路由拓扑的目的在于传递网络中附加路由拓扑 信息

15、信息 OSPF中进行洪泛时增加链接支持的总带宽 可以区分链路未充分使用或者是拥挤的 增加带宽上的余额，可以确定预留带宽的方式 支持流量工程的支持流量工程的IS-IS(Intermediate System to Intermediate System) 3.8 流量工程路由扩展流量工程路由扩展 ew1流量工程26 1. OSPF-TE OSPF包括不透明链路状态通告（包括不透明链路状态通告（LSAs） 不需要知道路径计算和检查，只需要存储和转发 每个LSA描述局部路由信息，合起来构成全网数据 库 允许路由器在网络上以互操作的方式共享私人或专有允许路由器在网络上以互操作的方式共享私人或专有 信息

16、信息 将将TE信息添加到信息添加到OSPF，使，使TE感知路由器可以分发感知路由器可以分发 并且对并且对TE信息采取与旧路由合作的方式信息采取与旧路由合作的方式 Opaque LSA中的信息可以被中的信息可以被OSPF直接使用，也可以直接使用，也可以 被其它想发布信息的应用间接使用被其它想发布信息的应用间接使用 利用链路状态库分发机制在整个拓扑内传播信息。不利用链路状态库分发机制在整个拓扑内传播信息。不 同类型的同类型的Opaque LSA分发范围不同分发范围不同 3.8 流量工程路由扩展流量工程路由扩展 ew1流量工程27 TE LSA中使用的中使用的OSPF Opaque LSA标准头部格

17、式标准头部格式 3.8 流量工程路由扩展流量工程路由扩展 ew1流量工程28 Opaque LSA格式： OSPF中对链路状态信息的描述都 是封装在LSA中发布出去 LSA age：用来标识LS产生的时间 Options，用来描述支持的路由域 LSA type：链路类型 仅在本地链路范围进行泛洪，值为9 本地区域范围进行泛洪，值为10 一个自治系统范围进行泛洪，值为11 LSA ID Type：这个字段标识被描述的网络环境的一部分， Link State ID 的内容取决于LSA的类型 LSA实例标识符 Advertising Router：指始发此LSA 的路由器的Router ID LS

18、sequence number：用于识别LSA 包是否是一个最新包 LS checksum：用来检查LSA 的完整性，包括除了LS age 之 外的LSA 头部的内容 Length：LSA 的长度，用bytes 表示 3.8 流量工程路由扩展流量工程路由扩展 ew1流量工程29 TE LSA中的中的TLVs标准格式标准格式 类型类型 - 长度长度 - 变量（变量（TLV） 3.8 流量工程路由扩展流量工程路由扩展 ew1流量工程30 2. IS-IS TE IS-IS链路状态协议数据单元（链路状态协议数据单元（LSPs）是由一系列）是由一系列 TLV组成的组成的 IS-IS TE中新增了两个中

19、新增了两个TLV Extended IS Reachability TLV (Tpye 22) Traffic Engineering Router ID TLV (Tpye 134) 3.8 流量工程路由扩展流量工程路由扩展 ew1流量工程31 扩展的邻接扩展的邻接IS-IS路由器可达性信息路由器可达性信息 TLV 格式格式 System Id and Pseudonode Number：系统标识和伪节点标识符 3.8 流量工程路由扩展流量工程路由扩展 ew1流量工程32 Extended IS reachability TLV 已经定义的sub TLV 名称名称类型类型 长度（长度（Byt

20、e）值值 Administrative Group34管理组 IPv4 Interface Address64本端IPv4接口地址 IPv4 Neighbour Address84邻居的IPv4接口地址 Maximum Link Bandwidth94最大链路带宽 Maximum Reserved Link Bandwidth 104最大预留链路带宽 Unreserved Bandwidth1132未预留带宽 Traffic Engineering Default Metric 183流量工程缺省开销值 Bandwidth Constraints sub-TLV 2236带宽约束TLV 3.8 流量工程路由扩展流量工程路由扩展 ew1流量工程33 流量工程路由器流量工程路由器ID TLV 格式格式 3.8 流量工程路由扩展流量工程路由扩展 ew1流量工程34 流量控制最大限度地提高现有的网络连接的性能流量控制最大限度地提高现有的网络连接的性能 更多的流量意味着更多的收入更多的流量意味着更多的收入 计算路径的规则可以基于多种超出限制的流量和可用计算路径的规则可以基于多种超出限制的流量和可用 带宽的链接带宽的链