烽火科技技术

烽火科技技术第1页，共163页，2023年，2月20日，星期一提纲（一）MSTP兴起与体系发展MSTP关键技术EOS封装级联与LCAS以太网处理ATM处理MSTP与数据网MSTP的应用前景2第2页，共163页，2023年，2月20日，星期一提纲（二）MSTP的新技术内嵌RPR内嵌MPLS下一代MSTP的发展趋势PTN3第3页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP兴起与体系发展4第4页，共163页，2023年，2月20日，星期一光传输技术的发展历史高锟提出光传输理论SDH逐步成为传输主力设备PDH产品开始规模使用DWDM规模建设全光网试验1966实用化产品出现SDH标准完善PDH仍为主力DWDM开始建设ASON197680年代90年代初1994年199819992004静态网络动态网络OTNPTN20065第5页，共163页，2023年，2月20日，星期一两种关键光传输技术SDHMSTPPTNWDMOTN6第6页，共163页，2023年，2月20日，星期一SDH技术需要解决PDH存在的问题接口单一，主要为语音业务设计，而现代通信的趋势使之多样化、宽带化、智能化、个人化复用结构采用异步复用，系统结构复杂（背靠背），硬件数量多进行逐级码速调整，配备背对背的复用分解设备,速率越高层次也就越多,会使传输性能下降存在三种不同的数字系列（日本系列、北美系列、欧洲系列）只有地区性电接口规范，国际互通困难无光接口规范，各厂家自行开发线路码型，无法兼容，如mBnB、1B1H等传输以点对点为主，缺乏网络拓扑灵活性。开销比特少，OAM能力差7第7页，共163页，2023年，2月20日，星期一SDH的基本概念美国贝尔通信研究所率先提出了用一整套分等级的标准数字传递结构组成的同步光网络（SONET）。ITU-T于1988年接受了SONET概念，并重新命名为同步数字体系（SDH）,使它成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。SDH的基本概念SynchronousDigitalHierarchy是一个通过物理层（主要是光）传输网络传送适配净荷（Payload）的标准化数字传送结构的系列集。将复用、线路传输和交叉功能结合在一起，并由统一网管进行管理操作的综合信息网。8第8页，共163页，2023年，2月20日，星期一STM-N的帧结构RSOHMSOHAUPTRSDH净负荷（含POH）134599270N字节9N261N传输方向125s帧周期、帧频、码块、速率T=125s9第9页，共163页，2023年，2月20日，星期一帧结构的组成部分信息净负荷（Payload）—帧结构中存放各种信息码块的地方，同时存在少量用于通道性能监视、管理和控制的POH（通道开销）字节。段开销（SOH）—用于保证信息净负荷正常灵活传送所必须的附加字节。主要作用是提供帧同步和提供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。SOH可分为中继段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。RSOH在中继器终结；MSOH透明通过中继器而在AUG中组装和分装。管理单元指针（AU-PTR）—用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧的准确位置，同时利用指针调整技术可以解决网络节点的时钟偏差，因而在SDH系统接收端正确分离信息净负荷。10第10页，共163页，2023年，2月20日，星期一SDH的复用结构和步骤11第11页，共163页，2023年，2月20日，星期一STM-NAU-4AUGVC-4TUG-3TU-12VC-12C-12C-4C-3TU-3VC-3N13TUG-2731

指针处理定位复接映射139264kbit/s34368kbit/s2048kbit/sTU-12VC-2144736kbit/s（注1）（注2）注1：

44736kbit/s接口主要用于传送IP业务及图象业务。注2:VC-2-mc主要用于传输图象等业务，具体技术实施方法待定。大约是4Mb/s34Mb/s之间。而SDH可为其提供VC-2、VC-2的级联等方式来传输。我国目前采用的映射结构12第12页，共163页，2023年，2月20日，星期一SDH的优点与不足SDH的优点对网络节点接口（NNI）进行统一规范，实现各厂家的兼容适合高速大容量信息，采用同步复用，便于升级和扩容目前SDH信道最高速率为40Gbit/s（烽火通信唯一商用）。强大的网管能力，便于设备维护管理可以容纳现有数字标准，便于PDH向SDH过渡低阶和高阶复用分解一步到位，使设备简化丰富的段开销，提高了OAM能力采用级联技术，实现IPoverSDHSDH的不足频带利用率不如PDH系统技术和功能上的复杂性大大增加，如：指针调整带来的指针调整抖动强大的软件控制能力潜在重大故障隐患，如：病毒感染/误操作等对于分组数据业务处理效率低下、适应性不灵活。13第13页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP的兴起——弥补SDH不足SDH在本地/城域网应用的缺陷：根本原因：以IP为主的数据业务迅猛发展以太网的普及表现形式：数据业务承载接口单一带宽不匹配，利用率低“静态”难于满足“动态”14第14页，共163页，2023年，2月20日，星期一基于SDH的多业务传送节点－MSTP基于SDH发展而来，具有SDH的全部优势容量大、组网灵活、OAM强、自愈能力强等话音承载质量无可比拟技术非常成熟并得到充分发展运维经验丰富网络演进平滑方便，节约投资和人力物力投入理想的融合了话音业务和数据业务（TDM/IP/ATM）将数据业务封装进SDH的帧，利用SDH的通道实现数据业务的承载利用数据业务的汇聚处理实现数据业务在传送层的汇聚利用以太网的交换实现传输和交换的融合，丰富承载层功能更多数据处理功能融合，形成MSTP对数据业务承载的优化传输、接入与交换相结合，应用更加灵活传输与数据融合，对网络的管理提出了新的要求15第15页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP的定义2002年国内行标《基于SDH的多业务传送节点技术要求》中：定义：MSTP：Multi-ServiceTransportPlatform基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。MSTP功能：除应具有标准SDH传送节点所具有的功能外还具有以下主要功能特征：1)具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的接入功能2)具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的传送功能，包括点到点的透明传送功能3)具有ATM业务或以太网业务的带宽统计复用功能4)具有ATM业务或以太网业务映射到SDH虚容器的指配功能适于TDM业务为主的网络，符合融合的发展趋势。16第16页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP的模型2002年国内行标《基于SDH的多业务传送节点技术要求》中：模型：与传统SDH的本质区别国外类似称呼：NG-SDH、MSPP17第17页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP体系的发展与时俱进！18第18页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP中内嵌RPR2004年行标《基于SDH的多业务传送节点（MSTP）技术要求——内嵌RPR功能部分》；定义了基于SDH的MSTP设备上实现RPR功能的总体技术要求。模型：19第19页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP中内嵌MPLS2005年行标《基于SDH的多业务传送节点（MSTP）技术要求——内嵌MPLS功能部分》；定义了基于SDH的MSTP设备上实现MPLS功能的总体技术要求。模型：注：MSTP内嵌MPLS层处理时，RPRMAC层处理可选。

20第20页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP的逐步发展的模型02年MSTP模型MSTP模型：04年MSTP模型增加部分05年MSTP模型增加部分21第21页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP标准、技术的发展标准体系完善标准推动了新技术的发展网络应用对新技术的需求与选择？22第22页，共163页，2023年，2月20日，星期一与MSTP相关的主要标准组织国外标准组织

——偏重技术相关ITU-TIETFIEEEMEF……国内标准组织

——偏重设备相关CCSATC623第23页，共163页，2023年，2月20日，星期一ITU-T主要由ITU-TSG15和SG13组进行研究主要关注：网络的体系结构、以太网帧的规范化传送，还涉及了部分城域传送系统的技术规范以太网传送（EOT）系列G.8010－以太层网络结构G.8011/Y.1307－以太网业务架构G.8011.1/Y.1308.1－以太网专线（EPL）业务G.8012/Y.1308－以太网UNI接口和NNI接口G.8021－以太传送网设备功能模块特性G.mta－MPLS传送结构G.asm－多承载者和多运营商环境下的业务管理架构封装方式（GFP、LAPS）LCAS

城域光传送网设备技术规范（如CWDM等）自动交换光网络的体系架构等24第24页，共163页，2023年，2月20日，星期一IETFIETF主要研究如何在分组网络(如IP/MPLS)中提供以太网业务与以太网标准相关的工作组PWE3(PseudoWireEmulationEdge-to-Edge：端到端虚拟线模拟)工作组L2VPN工作组

25第25页，共163页，2023年，2月20日，星期一IEEE主要关注以太网技术标准的制订，而不是以太网业务标准的定义。IEEE制订的以太网标准主要有802.2/3系列，如：802.1QVLAN生成树协议(802.1d、802.1w、802.1s)快速STP(802.1w)802.3ad链路汇聚802.3ahEFM802.17RPR26第26页，共163页，2023年，2月20日，星期一MEFMEF简介：专注于解决城域以太网技术问题的非盈利性组织；目的是要将以太网技术作为交换技术和传输技术广泛应用于城域网建设。标准化工作开展方面：城域以太网的架构；城域以太网提供的业务；城域以太网的保护和QoS；城域以太网的管理。标准化工作内容：进一步标准化以太网业务参数和相关属性；定义运营商级的基于以太网的城域传送技术；定义以太网上的电路模拟及城域以太网的EMS和NMS。27第27页，共163页，2023年，2月20日，星期一国内MSTP标准发展CCSATC6：传送网和接入网技术委员会传送网工作组积极跟进国际标准，同时适当超前，比较关注互连互通国内在MSTP的技术标准方面相对领先，已经制订了一系列标准YD/T1238-2002《基于SDH的多业务传送节点技术要求》YD/T1276-2003《基于SDH的多业务传送节点测试方法》基于SDH的多业务传送节点技术要求－内嵌RPR功能部分基于SDH的多业务传送节点测试方法——内嵌RPR功能部分基于SDH的多业务传送节点技术要求－内嵌MPLS功能部分基于SDH的多业务传送节点测试方法——内嵌MPLS功能部分……28第28页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP设备发展现状——大量测试来检验信产部传输所2002年MSTP测试中国电信北京研究院2003年MSTP测试信产部传输所、中国移动2004年2月MSTP测试信产部传输所、中国联通2004年8月MSTP测试中国电信北京研究院2005年1月内嵌MPLS的互通测试信产部传输所、中国铁通2005年8月MSTP测试中国电信2006年MSTP专线业务测试中国网通2007年多厂家MSTP互通测试29第29页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP设备发展现状——测试表明主流厂家的MSTP完全成熟主流厂家间的VC12/4-xC/V、GFP、LCAS可互通几乎所有MSTP仅支持二层处理POS的封装可由路由器转到MSTPRPR、MPLSOverMSTP有较多厂家支持内嵌MPLS相对更有应用前景30第30页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP关键技术EOS封装级联与LCAS以太网处理ATM处理31第31页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP的关键技术EOS封装MSTP级联及LCAS以太网处理ATM处理32第32页，共163页，2023年，2月20日，星期一EOS出现之前的数据承载—POSPPP协议包括三个部分：1、提供封装多协议报文的方法2、LCP协议(LinkControlProtocol)：用于建立配置测试链路3、NCP协议(NetworkControlProtocols)：用于建立配置不同的网络层协议PPP在POS中应用（RFC2615）的主要缺点：重发定时器、Padding处理，标准无明确规定，互通性难；繁琐的LCP和NCP功能，硬件处理复杂、开销大；成本高。注：PPP：pointtopointprotocol；POS：packetoverSDH。33第33页，共163页，2023年，2月20日，星期一X.85LAPS实现EOS：对POS的优化LAPS基于SDH的良好链路环境无需LCP、NCP；RestartTimerAddr改为SAPI，同时兼容PPP省去Padding，大大提高短数据包效率强制4B的校验，提高效率，保证性能LAPS兼容PPP方式，比后者：协议处理简单传输效率高互通性好封装效率高，提高了IP传输时的速率和效率注：LAPS：LinkAccessProcedure－SDH。34第34页，共163页，2023年，2月20日，星期一SDH增加对以太网的适配——EOSSDH增加对以太网的适配（EOS），关键：帧长适配带宽匹配两种方式：PPPPPPPPPPPPEthernetVC12VC12VC12VC12STM-NIPMulti-linkPPPLCP、NCPVCTrunk面向连接带宽指配两步：MP；VCTrunk；实现复杂，效率低。面向无连接带宽指配一步：VCGroup；实现简单，效率高。PPP/LAPS/GFPPPP/LAPS/GFPPPP/LAPS/GFPPPP/LAPS/GFPEthernetVC12VC12VC12VC12STM-NIPPPPLAPSGFPVCGroup（eg.VCat）100M吞吐量93％100％单板带宽48×VC1263×VC12互通性不能互通好附：两种方式比较35第35页，共163页，2023年，2月20日，星期一ITU-TG.7041GFP：在X.85后10个月推出两种映射方式：Transparent和Framemapped。扩展数据链路属性自同步，抗7eEOS封装，效率低注：GFP：GenericFramingProcedure。36第36页，共163页，2023年，2月20日，星期一带宽的灵活适配——级联级联：相邻级联、虚级联；级联颗粒：FE：VC12；GE：VC4；VC3（可选）。

虚级联：

VCG能透明通过既有SDH网；VC可独立传送、多路径传输；带宽指配灵活方便；对任一VC分别进行业务保护。相邻级联多厂家SDH网络注：VCG：VirtualConcatenatedGroup37第37页，共163页，2023年，2月20日，星期一相邻级联和虚级联比较相邻级联实现简单，传输效率高。端到端只有一条路径，业务无时延要求整个传输网络都支持相邻级联，原有的网络设备可能不支持，业务不能穿通虚级联应用灵活，只要求收、发两端设备支持即可，与中间的传送网络无关可实现多径传输 开销多，传输效率低不同路径传送的业务有一定时延相邻级联虚级联多厂家SDH网络38第38页，共163页，2023年，2月20日，星期一回顾Concatenation（级联）相邻级联ContiguousConcatenation虚级联VirtualConcatenationVC-4-4cC4C4C4C4VC-4-4vVC-4#1VC-4#2VC-4#3VC-4#439第39页，共163页，2023年，2月20日，星期一CC与VCCC:VC-4-XcContainerMSOHRSOHAU-4PointerSTM-NOverheadNx9bytesPayloadNx261bytesVC-4-Xc,X=4,16,64,256VC-4-XcXx261bytesX-11J1C2G1H4F3K3N1C-4-XcFixedStuff（固定填充）B3F240第40页，共163页，2023年，2月20日，星期一CC与VCVC:VC-4-XvContainerMSOHRSOHAU-4PointerSTM-NOverheadNx9bytesPayloadNx261bytesVC-4-Xv,X=1..256261bytes1VC-4J1C2G1H4F3K3N1B3F2VC-4J1C2G1H4F3K3N1B3F2VC-4J1C2G1H4F3K3N1B3F2Xframes41第41页，共163页，2023年，2月20日，星期一CC与VC的不同带宽效率Ethernet(10M) VC320% VC-12-5v

92%

100MEthernetSTM-1=63xVC-12VC-12-5vVC-12-46v2x10MEthernetVC-12-5v7xE1Services典型应用:VC使MSTP应用更为灵活。FastEthernet(100M) VC-467% VC-12-46v100%

业务速率 容器与CC VC

GigabitEthernet(1G) VC-4-16c42% VC-4-7v85%

ESCON(200M) VC-4-4c33% VC-3-4v100%

FibreChannel(800M) VC-4-16c33% VC-4-6v89%

42第42页，共163页，2023年，2月20日，星期一VC的实现？？43第43页，共163页，2023年，2月20日，星期一VC的实现车队ID：SQ车队第几号成员ID：FC（FrameCounter）44第44页，共163页，2023年，2月20日，星期一VC的实现信息携带在：K4字节的bit232帧复帧HighOrderVCLowOrderVCH4字节

16帧复帧F2H4F3K3B3C2G1J1N1VC-3-Xv/VC-4-XvJ2N2K4V5VC-2-Xv/VC-1x-Xv45第45页，共163页，2023年，2月20日，星期一高阶通过H4实现VC主要字节：MFI1：复帧指示符1指示复帧中第几基帧值＝0～15MFI2：复帧指示符2指示第几复帧值＝0～255SQ：车队ID最大指示256个车队第几号成员＝MFI2车队成员间最大时延差＝16×256×125µs=512ms46第46页，共163页，2023年，2月20日，星期一低阶通过K4实现VC主要字节：FC：复帧指示符指示复帧中第几基帧（实为复帧）值＝0～31SQ：车队ID最大指示64个车队第几号成员＝FC车队成员间最大时延差＝32×32×（4×125µs）=512ms32个复帧的K4bit1形成：32个复帧的K4bit2形成：47第47页，共163页，2023年，2月20日，星期一LCAS（linkcapacityadjustmentscheme）链路容量调整方案（G.7042/Y.1305,G.lcas）采用虚级联技术（VC/OPUk）无损伤增加或减少SDH/OTN网络中的容量通过源/宿间状态和控制信息交互，实现虚级联信号灵活调整大小成员失效时网络自动减少容量，修复后自动增加单向操作通道层调整不会对业务造成损伤ServiceProvider

POPAServiceProvider

POPBMultilinkAccessDeviceMultilinkAccessDeviceInternetServiceProviderInternetServiceProviderX48第48页，共163页，2023年，2月20日，星期一ITU-TG.7042——LCASLCAS实现：虚级联带宽的无损伤切换多径保护按需动态调整传送带宽例：mem4失效时，LCAS过程H4字节复帧Bit1-4Bit5-8GIDReserved“0000”CRC-8CTRLReserved“0000”CRC-8Reserved“0000”Reserved“0000”Reserved“0000”MemberStatus(MST)MemberStatus(MST)Reserved“0000”MFI1(bit1-4)0000010000100110000101010011011110001100101011101001110110111111MFI2(bit1-4)MFI2(bit5-8)SQ(bit1-4)SQ(bit5-8)49第49页，共163页，2023年，2月20日，星期一LCAS举例：增加两个VCmembersNoteMembernMembera(new)Membera+1(new)CTRLSQMSTCTRLSQMSTCTRLSQMST1InitialConditionEOSn1OKIDLEFFFAILIDLEFFFAIL2NMSissuesAddCmndtoSoandSkLCASCEOSn1OKIDLEFFFAILIDLEFFFAIL3So(a)sendsCTRL=ADDandSQ=n;So(a+1)sendsCTRL=ADDandSQ=n+1EOSn1OKADDnFAILADDn+1FAIL4Sk(a+1)sendsMS=OKtoSoEOSn1OKADDnFAILADDn+1OK5So(n1)sendsCTRL=NORM;So(a+1)sendsCTRL=EOSandSQ=nNORMn1OKADDn+1FAILEOSnOK6RS-AckbitinvertedduetochangeinsequenceNORMn1OKADDn+1FAILEOSnOK7Sk(a)sendsMST=OKtoSoNORMn1OKADDn+1OKEOSnOK8So(a)sendsCTRL=EOS;So(a+1)sendsCTRL=NORMNORMn1OKEOSn+1OKNORMnOK9RS-AckbitinvertedduetochangeinsequenceNORMn1OKEOSn+1OKNORMnOK本例中，member(a+1)先于member(a)响应。通常，设备响应LCAS增加带宽时间极短。容量增加过程中LCAS控制分组各域值的变化情况50第50页，共163页，2023年，2月20日，星期一VCat、LCAS的好处增强以太网适配灵活和安全性SiteASiteB“LCAS”通过信令检测故障虚容器，并重新绑定。MSTP网络VC-12VC-12XX不同路径注：VCat是VirtualConcatenation的简称。51第51页，共163页，2023年，2月20日，星期一以太网二层处理STP：RSTP/MSTPVLAN：VLANStack、GVRP广播抑制组播：IGMPSnoopingCOS：相对及绝对优先级52第52页，共163页，2023年，2月20日，星期一以太网简介－以太网的出现以太网，在70年代中期由Xerox（美国施乐）公司推出的：由于介质技术的发展，Xerox可以将许多机器相互连接，形成巨型打印机。这就是以太网的原型。后来，Xerox公司推出了带宽为2Mb/s的以太网，又和Intel和DEC公司合作推出10Mb/s的以太网，即：以太网Ⅱ或以太网DIX（Digital，Intel和Xerox）。以太网包括系列技术。物理层数据链路层(MAC子层)Ethernet100baseTX10BaseT802.310Base510Base2100baseFX802.3说明了10mb以太网规范802.3u说明了100mb(快速)以太网规范100baseT410BaseFDIX标准53第53页，共163页，2023年，2月20日，星期一以太网最简单的设备—HUB工作在物理层接入设备越多冲突机率越大用CSMA/CD技术：carriersensemultipleaccesscollisiondetect载波监测多路访问/冲突检测ABCD物理层54第54页，共163页，2023年，2月20日，星期一数据链路层1234以太网二层设备—交换机缓冲区交换冲突域、广播域55第55页，共163页，2023年，2月20日，星期一交换机的三个功能地址学习帧的转发/过滤回路防止56第56页，共163页，2023年，2月20日，星期一数据源地址FCS长度目标地址可变长46～1518B26640000.0Cxx.xxxx厂商自己分配IEEE分配前导符EthernetII在这里用“Type”指明上层协议，所以不用802.2.8#字节地址学习之MAC地址MAC地址全球唯一：单播地址：全球唯一。广播地址：48位全1。组播地址：第8位为1。第1个字节第8位是1，表示该地址是组播地址。57第57页，共163页，2023年，2月20日，星期一ARP协议172.16.3.1172.16.3.2IP:172.16.3.2=???我需要知道172.16.3.2的物理地址.ARP：AddressResolutionProtocol地址解析协议第58页，共163页，2023年，2月20日，星期一ARP协议172.16.3.1172.16.3.2IP:172.16.3.2=???我知道你的请求，这是我的物理地址我需要知道172.16.3.2的物理地址.第59页，共163页，2023年，2月20日，星期一ARP协议172.16.3.1IP:172.16.3.2Ethernet:0800.0020.1111172.16.3.2IP:172.16.3.2=???我知道你的请求，这是我的物理地址我需要知道172.16.3.2的物理地址.第60页，共163页，2023年，2月20日，星期一ARP协议映射IP EthernetLocalARP172.16.3.1IP:172.16.3.2Ethernet:0800.0020.1111172.16.3.2IP:172.16.3.2=???我知道你的请求，这是我的物理地址我需要知道172.16.3.2的物理地址.第61页，共163页，2023年，2月20日，星期一交换机如何学习MAC地址最初开机时MAC地址表是空的。MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD62第62页，共163页，2023年，2月20日，星期一交换机如何学习MAC地址0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBAMAC地址表主机A发送数据帧给主机C交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机A的MAC地址对应端口E0该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口(不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式)63第63页，共163页，2023年，2月20日，星期一交换机如何过滤帧E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC地址表交换机A发送数据帧给主机C在地址表中有目标主机，数据帧不会泛洪而直接转发64第64页，共163页，2023年，2月20日，星期一0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3DCABE0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.4444交换机处理广播帧和多播帧MAC地址表主机D发送广播帧或多点帧广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口65第65页，共163页，2023年，2月20日，星期一以太网环以太网环的目的是构造冗余拓扑：消除单点故障冗余拓扑却带来了广播风暴、重复帧和MAC地址表不稳定的问题网段1网段2服务器/主机X路由器Y66第66页，共163页，2023年，2月20日，星期一

广播交换机不停地发出广播信息广播风暴交换机A交换机B网段1网段2服务器/主机X路由器Y67第67页，共163页，2023年，2月20日，星期一

单点帧主机X发送一单点帧给路由器Y路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到路由器Y会收到同一帧的两个拷贝单点帧

单点帧重复帧交换机A交换机B网段1网段2服务器/主机X路由器Y68第68页，共163页，2023年，2月20日，星期一Unicast主机X发送一单点帧给路由器Y路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到交换机A和B都学习到主机X的MAC地址对应端口0到路由器Y的数据帧在交换机A和B上会泛洪处理交换机A和B都错误学习到主机X的MAC地址对应端口1MAC地址表不稳定

单点帧端口0端口1端口0端口1交换机A交换机B网段1网段2服务器/主机X路由器Y69第69页，共163页，2023年，2月20日，星期一更复杂的拓扑结构可能导致多重回路在第2层没有能够防止这种回路的机制服务器/主机工作站回路回路回路多重回路问题

广播第70页，共163页，2023年，2月20日，星期一避免冗余拓扑的问题:生成树协议

Spanning-TreeProtocol将某些端口置于阻塞状态能防止冗余结构的网络拓扑中产生上述问题。其他的备份线路都于备用状态以防止主链路出现故障。阻塞x71第71页，共163页，2023年，2月20日，星期一STP工作方式通过在交换机之间传递BPDU（bridgeprotocoldataunit,桥接协议数据单元）来互相告知诸如交换机的链路性质，根桥信息等，以便确定根桥，决定哪些端口处于转发状态，哪些端口处于阻止状态，以免引起网络环路。阻塞(blocking)侦听（listening）学习(learning)转发(forwarding)x指派端口(F)根端口(F)指派端口(F)非指派端口(B)根桥非根桥SWXSWY100baseT10baseTBPDUBPDU=Bridgeprotocoldataunit

(缺省地每2秒发送BPDU数据)根桥=有最低桥识别码的桥桥识别码=桥优先级+桥MAC地址生成树端口状态72第72页，共163页，2023年，2月20日，星期一STP工作方式路径代价连接速率 代价(修订的IEEE规范)代价(旧IEEE规范)-------------------------------------------------------------------10Gbps 2 1 1Gbps 4 1100Mbps 19 1010Mbps 100 100

收敛：当所有交换机端口，都改变到转发、或者阻塞状态当网络拓扑发生改变时，交换机和桥必须重新生成生成树，否则可能损及传送中的用户数据73第73页，共163页，2023年，2月20日，星期一直通转发交换机检测到目标地址后即转发帧Frame片断转发

(直通转发的修订版)交换机检测到帧的前64字节后即转发Frame存贮转发完整地收到帧并检查无错后才转发FrameFrameFrame帧交换74第74页，共163页，2023年，2月20日，星期一全双工只能用于点对点连接到特定的端口两端均须支持全双工无冲突冲突检测电路关闭端口工作模式半双工(CSMA/CD)单向数据传送冲突可能性高用集线器连接交换机集线器75第75页，共163页，2023年，2月20日，星期一冲突域与广播域冲突域冲突域冲突域冲突域广播域冲突域：域内的不同设备同时发出的以太网帧会互相冲突；特点为：每台主机得到的可用带宽很低，网上冲突成倍增加，信息传输安全得不到保证。广播域：网络中的一组设备集合；当这些设备中的一个发出一个广播时，所有其他的设备都能接收到这个广播帧。76第76页，共163页，2023年，2月20日，星期一分段灵活性

安全性第三层第二层第一层销售部人力资源部工程部一个VLAN=一个广播域VLAN减少交换机的广播域77第77页，共163页，2023年，2月20日，星期一交换机A绿色VLAN黑色VLAN红色VLAN每个逻辑的VLAN就象一个独立的物理桥VLAN的运作IEEE802.1QVLANID范围：12bits，0~4095。78第78页，共163页，2023年，2月20日，星期一交换机A交换机B每个逻辑的VLAN就象一个独立的物理桥同一个VLAN可以跨越多个交换机VLAN的运作绿色VLAN黑色VLAN红色VLAN绿色VLAN黑色VLAN红色VLAN如：红色VID＝10黑色VID＝20绿色VID＝3079第79页，共163页，2023年，2月20日，星期一交换机A交换机B

主干连接每个逻辑的VLAN就象一个独立的物理桥同一个VLAN可以跨越多个交换机主干功能支持多个VLAN的数据

快速以太网VLAN的运作绿色VLAN黑色VLAN红色VLAN绿色VLAN黑色VLAN红色VLANVLANTrunk80第80页，共163页，2023年，2月20日，星期一动态VLAN配置VLAN的配置管理是繁重、复杂的工作任务，配置错误往往会带来安全和业务中断问题。动态VLAN协议可以解决组网中VLAN的动态配置问题。通过动态VLAN协议，一台交换机的VLAN配置按照一定的管理规则能够自动而迅速地扩散到整个网络中去。接入侧网络侧无论客户接入VID怎么变我都能动态学习到81第81页，共163页，2023年，2月20日，星期一典型的动态VLAN技术典型的动态VLAN协议有:IEEEGVRP应用协议;Cisco提出的VTP协议。82第82页，共163页，2023年，2月20日，星期一GVRP与GARPGARP(GenericAttributeRegistrationProtocol):通用属性注册协议。它为处于同一个交换网内的交换成员之间提供了动态分发传播注册某种属性信息的一种手段。分发的属性可以是VLAN，组播MAC地址和端口过滤模式等特征信息。GARP的两个应用协议：GVRP(GARPVLANRegistrationProtocol)GMRP(GARPMulticastRegistrationProtocol)83第83页，共163页，2023年，2月20日，星期一以太网COS以太网帧中含COS字段：三比特的优先级字段优先级与队列：右图为一种情况对队列的调度算法，可体现：相对优先级绝对优先级优先级队列01234567123484第84页，共163页，2023年，2月20日，星期一为什么二层网络需要组播支持IGMP：InternetGroupManagementProtocol一种主机-路由器之间的组成员关系协议IGMPSnooping：组播监听把组成员关系映射到二层网络不支持Snooping视频流（组播）DSLAM1VODServer交换机不支持IGMP成员关系报告视频流（组播）组播路由器支持Snooping支持IGMP组播包在二层的泛滥组播包仅送达组成员VODServerDSLAM2DSLAM1DSLAM285第85页，共163页，2023年，2月20日，星期一IGMPSnooping的实现交换机对主机发出的IGMP成员报告消息进行监听并记录下来，形成组成员和端口的对应关系；交换机在收到组播数据报文时，根据组成员和端口的对应关系，仅向具有组成员的端口转发组播报文；需要交换机具提取第三层信息的功能，并对所有的组播控制报文（IGMP报文）进行监听和解读。三层IP地址到二层MAC地址的映射86第86页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP关键技术在产品的实现——以太网盘以太网盘GFC1：VCG1（VC12-xC/V）。。。FE12GE（SFP模块）CCFE8。。。GE1GE2二层处理VCG8（VC12-xC/V）VCG9（VC4-xC/V）VCG10（VC4-xC/V）EOS封装：PPP/LAPS/GFPMSTP环带宽适配：VCat＋LCAS以太网处理：

交换/VLAN/组播/RPR/MPLS（可选）LAN侧WAN侧STM-NSTM-N在网管上可配置交换模式、或透传模式8FE87第87页，共163页，2023年，2月20日，星期一以太网盘在MSTP设备中的应用丰富、通用的多业务槽位即插即用Citrans780Citrans550BIBAS18088第88页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP增加对ATM的处理VPVCVPVCVPVCVPVCVP/VCSwitchSTM-N对ATM的处理，关键：继承ATM业务、控制机制ATM的线速交换ATMCellSTM-NVCs契约契约契约ATM的业务、控制机制CBR、rt/nrt-VBR、UBR业务CACUPC/NPCQoS等级线速交换n×nVC4交换89第89页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP运维点点多，增至：SDH、Ethernet、ATMVC4时隙交叉VC4VC4VC4VC4VC4VC12VC12VC12VC12VC12VC12WEEth处理盘LANWANSlotBUSGFP/LAPS/PPPVCGLCASEth工作方式VLAN/GVRP/VLANStack属性STP/RSTP属性MPLSLableATM处理盘LANWANSlotBUSCBR/VBR/UBRVPI/VCI路由表带宽90第90页，共163页，2023年，2月20日，星期一例：以太网业务的开通配置步骤1、基本配置2、WAN侧支路时隙配置3、LAN、WAN侧端口配置4、VLAN配置5、SDH时隙交叉1、基本配置91第91页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP与数据网92第92页，共163页，2023年，2月20日，星期一业务控制业务用户面传送用户面网络附件控制传送控制媒介处理管理核心传送接入传送边界接入网关其它网络用户业务层传送层UNINNI应用技术视点：ITU-T勾勒的下一代网络的体系结构93第93页，共163页，2023年，2月20日，星期一传送网和业务网94第94页，共163页，2023年，2月20日，星期一城域传送网与城域数据网的关系ChinaNet/CN2?多业务传送网核心独立，边缘融合原则：发挥IP网与传输网的整体投资效益关系：城域数据网是IP业务网是传送网的客户层建议尽可能出以太口多业务传送网应作为IP承载网的一部分作为IP、ATM/DDN等基础数据网的延伸作为有QOS、带宽灵活、提供以太端口的VPN服务网95第95页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP的全程全网与向终端延伸采用GFP＋VCat＋LCAS保障MSTPEoS处理的包容性可全程全网本地网与省干应以STM-N电路跨接，以太网电路应端到端直通网络MSTP高标准性与包容性，保障了设备集采的可行。96第96页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP对数据业务的组织形式1多业务的多条P2P应用：变电站到地调可以为n×FE或GE；LAPS/GFP+VCat+LCAS保障高效、灵活；FE传输带宽：VC12-xC/V（x=1~46）；GE传输带宽：VC4-xC/V（x=1~7）。单板卡多种端口密度、多种带宽可选；端到端业务指配、管理；地调局数据接口多。STM-16/64STM-16/64FE/GEFE/GEFE/GEFE/GEFE/GEFE/GEN×FE/GE97第97页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP对数据业务的组织形式2多业务的多条P2P的汇聚应用：与前一种业务组织基本相同；应用于：每变电站数据带宽不满时；减少地调的数据接口；地调出2个以上GE时，注意避免环路。STM-16/64STM-16/64FE/GEFE/GEFE/GEFE/GEFE/GEFE/GE1~2个GEn×FE＋n×GEN×GE；同类、异类汇聚。98第98页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP对数据业务的组织形式3多业务的环网和汇聚应用：应用于：每变电站数据带宽不满时；形成n×VC4的GE环网；提高时隙利用率；减少地调数据接口；地调出2个以上GE时，注意避免环路。STM-16/64STM-16/64FE/GEFE/GEFE/GEFE/GEFE/GEFE/GE1~2个GEn×FE＋n×GEN×GE；同类、异类汇聚。N×VC4GERingN×VC4GERing99第99页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP传送数据业务时应不影响数据网规划IP网的规划应不受限于传输网；传输网数据属性设置无需随IP网属性变化而变化地市局变电站变电站乙MSTP本地网变电站乙的数据网属性集B（VID值；AAA属性等）

变电站甲的数据网属性集A（VID值；AAA属性等）

变电站甲的数据网属性集A（VID值；AAA属性等）

传送网控制属性

变电站乙的数据网属性集B（VID值；AAA属性等）传送网控制属性

变电站甲的数据网属性集A（VID值；AAA属性等）变电站乙的数据网属性集B（VID值；AAA属性等）

即使MSTP网对数据业务汇聚或成以太网环，也应满足上述条件。MSTP承载IP网时应重点考虑。100第100页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP的应用情景101第101页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP以太网的应用1－P2P点对点专线（P2P）G.8011：EPLMEF：E-LineServiceMSTP传送网CECEPoint-to-PointEVCUNIUNIP2PEVC业务开展请注意：安全保障：对MAC帧完全透传：含MAC地址、VID。带宽灵活：VCG带宽：VC12-xC/V（x=1~46）；单盘最大可用带宽：63VC12、252VC12。板卡端口可选：电、光；端口密度：2～8。分支机构总部机构VCGVCGVCG以太网接口MSTP设备连接示意图102第102页，共163页，2023年，2月20日，星期一点对多点专线（P2MP）MSTP传送网CECEPoint-to-MultiPointEVCUNIUNIUNICE分支机构1总部机构分支机构3可实现负荷均衡、端口保护！CE分支机构2VCGVCGVCGMSTP设备连接示意图P2MPEVC业务开展请注意：同P2P；特别考虑局端点：可实现端口、带宽汇聚；也可多端口捆绑（Trunk）。特别考虑局端点：不处理业务MAC交换，安全性极大提高。MSTP以太网的应用2－P2MP103第103页，共163页，2023年，2月20日，星期一点对多点专线（P2MP）特例：同源同宿业务共享同一VCG；EVPL（G.8011）MSTP传送网CEUNI总部机构CE分支机构2VCGMSTP设备连接示意图该特例业务开展请注意：同P2P；特别考虑端点：不处理业务MAC交换，安全性极大提高。特别考虑带宽：两者共享VCG带宽可大于100M/1000M。CE分支单元1CE分支单元2分支机构2分支单元1分支机构2分支单元1MSTP以太网的应用2续－P2MP104第104页，共163页，2023年，2月20日，星期一多点对多点（MP2MP）适于构建大客户的专网/VPNMSTP传送网CECEMP-to-MPEVCUNIUNIG.ethsrv（G.8011）：EPLAN、EVPLANMEF：E-LANServiceUNICEMP2MP专线的两种实施方式：多条P2P；二层环网。CEUNI分支机构1总部机构分支机构2分支机构3MSTP以太网的应用3－MP2MP105第105页，共163页，2023年，2月20日，星期一MP2MP组网方式一多条P2P组建MP2MPMSTP传送网CECEMP-to-MPEVCUNIUNIUNICE高等级以太租线将CE连接组成二层环网：充分利用最终用户已有的数据设施；业务控制与传送分离。CEUNI分支机构1总部机构分支机构2分支机构3106第106页，共163页，2023年，2月20日，星期一MP2MP组网方式二MSTP的二层环网提供MP2MP服务（TLS）MSTP传送网CECEMP-to-MPEVCUNIUNIUNICE二层环网：STP、RSTP、VLANSTP；内嵌RPR、MPLS。共享型MP2MP的用户安全隔离：VID、MPLSLableCEUNI分支机构1总部机构分支机构2分支机构3107第107页，共163页，2023年，2月20日，星期一烽火对MP2MP服务的优化通常，利用STP环网支持MP2MP服务：STP不是实质上的环网；无空间复用；仅有简单的802.1p相对优先级；收敛时间一般在50s左右；烽火对MP2MP的优化：利用MSTP（多生成树）成环网：有空间复用；采用RSTP：收敛时间在5s内；FE/GEFE/GEFE/GE工作路径ABCDFE/GEABCDABCD逐跳带宽复用108第108页，共163页，2023年，2月20日，星期一烽火对MP2MP服务的优化（续）以太网层的优化处理：支持IGMPSnoopingV2；支持GVRP、GMRP；流的策略：支持基于VID、MAC、端口的流分类；每个流的带宽颗粒为64K；支持CIR、PIR。增加RPR层处理；引入L2MPLS层处理。109第109页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP的新技术内嵌RPR内嵌MPLS110第110页，共163页，2023年，2月20日，星期一光传送的形势：业务IP化，传送分组化111第111页，共163页，2023年，2月20日，星期一业务IP化，光传送分组化以中国电信骨干网带宽流量构成为例Gb/sIP占97%语音占3%数据来源：中国电信网管中心112第112页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP的发展历程02年MSTP模型04年MSTP模型增加部分05年MSTP模型增加部分MSTP的发展是电信级传送技术分组化的开始113第113页，共163页，2023年，2月20日，星期一内嵌RPR技术RPR（弹性分组环，ResilientPacketRing）：IEEE802.17制定的一种第2层媒介访问控制（MAC）技术。RPR与媒介无关，它没有定义新的物理层。RPR定义了两种协调子层——以太网协调子层和SDH/SONET协调子层，可以使用以太网和SDH/SONET物理层。114第114页，共163页，2023年，2月20日，星期一内嵌RPR的网络结构RPR由一对单向互逆的小环组成的双环结构：RPR环0（ringlet0）和RPR环1（ringlet1）；它们在传送数据信号时，同时传送控制信号。环上每个节点用一个IEEE80248比特MAC地址来标识，以太网适配RPR；RPRMAC层处理；环方向适配；SDH层处理；115第115页，共163页，2023年，2月20日，星期一以太网到RPR的适配RPR帧包括：RPR数据帧、控制帧、公平帧、空闲帧RPR数据帧格式RPR数据帧用于：数据业务封装控制帧用于：拓扑自动发现保护OAM公平帧用于：公平算法空闲帧用于：T填充传输过程中的空闲时隙相邻节点间的速率同步11112以太网数据帧116第116页，共163页，2023年，2月20日，星期一RPR的关键—RPRMAC层处理RPRMAC层功能：环网带宽处理：业务分类：A类A0、A1：CIR；B类：CIR＋EIR；C类：BE。处理：CIR绝对保障；EIR、BE公平共享。公平共享；高效快速保护倒换：Wrapping方式Sourcesteering方式拓扑发现；OAM功能。“黑盒子”117第117页，共163页，2023年，2月20日，星期一RPR——空间重用空间重用（spatialreuse）增加了RPR环上的总体群路容量RPR环上的不同段可以同时利用Node1Node2Node3Node4Node5Node6RPR以太环网（STP/RSTP）118第118页，共163页，2023年，2月20日，星期一RPR——公平算法目的为环上所有节点提供一个公平访问环上带宽资源的机制，避免带宽争用流量管理——拥塞检测和控制基本操作（三个周期）信息周期监视各节点待发流量（仅仅监视低优先级数据和超过CIR的中等优先级数据）计算周期周期性地向上游广播公平消息（公平速率）剩余容量周期将自身的发送速率调整在通告值之下广播环中可用剩余带宽供突发流量争用119第119页，共163页，2023年，2月20日，星期一公平算法(RPR-fa)（续）公平帧结构周期性地向上游通告公平信息单播帧格式Performakeepalivefunctionfortheprotectionentity120第120页，共163页，2023年，2月20日，星期一说明：D、C均发送700M流量给E，在E-D段上面共享带宽，无拥塞。RPR2.5GAEDCB其它节点700MRPR2.5GAEDCB其它节点700M700M公平算法RPR-Fa举例121第121页，共163页，2023年，2月20日，星期一说明：B增加700M后，E-D流量达到2.1G，仍然可以无阻塞转发。但是在A也注入700M流量到E时，E-D上面流量拥塞，4*700M大于2.5G。依据公平算法D节点立刻将本地节点下发流量降为400M，然后向上游节点C通过UsageMessage消息传递拥塞信息。RPR2.5GAEDCB其它节点700M700M700MRPR2.5GAEDCB其它节点400M700M700M700M拥塞公平算法RPR-Fa举例122第122页，共163页，2023年，2月20日，星期一625M550M说明：C节点接收到D节点的拥塞信息后，立即降低下发的流量，随着C节点流量的降低，D节点下发的流量会有所增加；依据公平算法，D节点和C节点下发的流量变为550M，然后继续向上游节点B传递拥塞信息。依次持续，最后各节点均发送625M，公平享有带宽。RPR2.5GAEDCB其它节点625M拥塞解除RPR2.5GAEDCB其它节点550M700M700M拥塞625M625M拥塞公平算法RPR-Fa举例123第123页，共163页，2023年，2月20日，星期一Wrapping方式保护正常情况：Node4node5node6node1Node1Node2Node3Node4Node5Node6124第124页，共163页，2023年，2月20日，星期一Wrapping保护方式（续）Node1Node2Node3Node5Node6Node4节点5和6之间的光纤被切断节点4发往节点1的数据沿以下方向传递：Node4node5node4node3node2node1node6node1125第125页，共163页，2023年，2月20日，星期一Steering保护方式正常情况下，节点4发往节点1的数据路径为：Node4node5node6node1Node1Node2Node3Node5Node6Node4126第126页，共163页，2023年，2月20日，星期一Steering保护方式（续）Node4node3node2node1Node1Node2Node3Node5Node6Node4

Bytopologydiscovery127第127页，共163页，2023年，2月20日，星期一RPR环AEDCB说明：对于多播报文，环上节点快速执行转发，由硬件完成，并同时接收一份，送Host/L3处理。当该报文回到源节点时，执行源地址剥离。报文被剥离报文直接被转发同时送Host处理多播和广播支持128第128页，共163页，2023年，2月20日，星期一内嵌RPR在MSTP中的引入内嵌RPR在MSTP引入的优点：业务策略：业务分类：A类A0、A1：CIR；B类：CIR＋EIR；C类：BE。处理：CIR绝对保障；EIR、BE公平共享。公平算法；高效快速保护倒换：Wrapping方式（默认）Sourcesteering方式拓扑自动发现；OAM功能。RPRFEFE129第129页，共163页，2023年，2月20日，星期一内嵌RPR在MSTP中的引入内嵌RPR在MSTP引入的不足：单环的MAC层技术：对MSTP复杂的多环结构适应性差；利用VCG虚拟环，部分解决上述问题，但带来规划的复杂度；多环转接的技术处理。映射VCG颗粒：规范的最小颗粒为155M；商用多为622M以上；对网络边缘不适用。RPR不能跨环转接FE接口FE接口RPRRPRRPR接入环速率？130第130页，共163页，2023年，2月20日，星期一MPLS技术在网络中的主导趋势中国电信韦总观点：131第131页，共163页，2023年，2月20日，星期一MSTP中内嵌MPLS的实现内嵌MPLS的MSTP网络层次：内嵌MPLS的处理机制：MPLS是全网技术，能保障跨子网的端到端电路QOS映射SDH颗粒更加灵活：VC12、VC3、VC4均可132第132页，共163页，2023年，2月20日，星期一内嵌MPLS在MSTP中的引入MPLS是shim技术Shim：两层LableMPLS与IP分层独立：IP网属性（IP地址/域、路由算法）二层属性（VID、CoS）QoS分层实施保护方式Tunnel、PW标签：IP业务网MSTP传送网的MPLS层133第133页，共163页，2023年，2月20日，星期一内嵌MPLS在MSTP中的引入MPLS通过数据＋控制平面完成上述功能。数据平面：流分类按端口、VID、端口＋VID划分流。UNI/NNIP