流量工程技术知识讲义课件

高级计算机网络课程讲义高级计算机网络课程讲义Traffic Engineering流量工程技术流量工程技术高级计算机网络课程讲义内容内容z概述概述z传统集成方法传统集成方法策略路由策略路由量度流量工程量度流量工程ECMPECMPz传统覆盖型网络传统覆盖型网络IP/ATM方法方法zMPLSMPLS流量工程流量工程系统系统z光网络流量工程光网络流量工程内容概述1.1.概述概述z概念概念z目标目标z方法方法z系统系统1.概述概念传统路由的鱼型问题传统路由的鱼型问题z 图图1所示的网络拓扑形状如一条鱼，节点所示的网络拓扑形状如一条鱼，节点G代表鱼头，代表鱼头，A和和B代表鱼尾，代表鱼尾，数据流从数据流从A和和B流向流向G。z从鱼尾到鱼头有从鱼尾到鱼头有CDF和和CEF两条路径。如果两条路径。如果CDF比比CEF短，则路由协议将选择短，则路由协议将选择CDF作为最短路由，作为最短路由，A和和B的业务流的业务流都将沿着都将沿着CDF走，结果造成走，结果造成CDF负载沉重而负载沉重而CEF却被闲置却被闲置的情形。的情形。z从这个例子我们可以发现，路由协议实际上很从这个例子我们可以发现，路由协议实际上很“傻傻”。传统路由的鱼型问题 图1所示的网络拓扑形状如一条鱼，节点G代传统路由的弊端传统路由的弊端z基于目的地选路。基于目的地选路。目的地址相同的数据包在被转发时，选择的下一跳也相同。所以，目的地址相同的数据包在被转发时，选择的下一跳也相同。所以，在路由表中，到达某目的地的路径只有一条（除非有多条成本相同在路由表中，到达某目的地的路径只有一条（除非有多条成本相同的路径存在）。这样，的路径存在）。这样，网络中可用的其他链路就无法被利用起来网络中可用的其他链路就无法被利用起来，流量分布很难预测，实现均衡更不可能。流量分布很难预测，实现均衡更不可能。z局部优化。局部优化。每个节点都独自选择路径，相互之间缺乏协调合作，故整个网络的每个节点都独自选择路径，相互之间缺乏协调合作，故整个网络的路径选择无法得到优化。如在图路径选择无法得到优化。如在图1中，很多节点都独立地选择中，很多节点都独立地选择CDF，结果导致结果导致最短路径成了最拥挤的路径，较长的路径反而最短路径成了最拥挤的路径，较长的路径反而可能是更好的选择可能是更好的选择。为了优化网络总体资源利用率，路由决策应该。为了优化网络总体资源利用率，路由决策应该从全局观点出发，把整个网络视为一个对象考虑。从全局观点出发，把整个网络视为一个对象考虑。z在极端的情况下，最短路径算法还可能导致路由振荡。在极端的情况下，最短路径算法还可能导致路由振荡。假如某节点在某时刻根据路由协议选择假如某节点在某时刻根据路由协议选择CDF作为从作为从C到到F的最短的最短路径，当所有业务流都经过时，该路径就变得异常拥塞，而另一条路径，当所有业务流都经过时，该路径就变得异常拥塞，而另一条CEF则很空闲。下一次路由更新时，假如路由协议把则很空闲。下一次路由更新时，假如路由协议把CEF选为最短路径，则此改变就会将原来选为最短路径，则此改变就会将原来CDF的流量转移到的流量转移到CEF上。结果呢，情况倒置，上。结果呢，情况倒置，CEF拥塞，而拥塞，而CDF却变却变得空闲。每次路由更新都会引起路径选择的翻转。得空闲。每次路由更新都会引起路径选择的翻转。传统路由的弊端基于目的地选路。流量工程方法流量工程方法z当存在多条并行或备选路径时当存在多条并行或备选路径时，就存在如何有效地使，就存在如何有效地使用集成的网络带宽的问题。这就是流量工程问题。用集成的网络带宽的问题。这就是流量工程问题。z流量工程是一个强有力的工具，通过它可以在网络中流量工程是一个强有力的工具，通过它可以在网络中不同的链路、路由器和交换机之间平衡业务负荷不同的链路、路由器和交换机之间平衡业务负荷，使，使所有这些成分既不会过度使用，也不会未充分使用。所有这些成分既不会过度使用，也不会未充分使用。这样，就可以有效利用整个网络所提供的带宽资源。这样，就可以有效利用整个网络所提供的带宽资源。z流量工程应当被看成是路由结构中的一个辅助部分流量工程应当被看成是路由结构中的一个辅助部分。是是对路由功能的控制与优化对路由功能的控制与优化，使流量以最有效的方式，使流量以最有效的方式通过网络。通过网络。z 流量工程方法当存在多条并行或备选路径时，就存在如何有效地使用流量工程流量工程ABCDTraffic engineering 是将流量向网络拓扑映射的过程是将流量向网络拓扑映射的过程DemandNetworkTopology充分路由网络资源充分路由网络资源利于实现利于实现QoS网络流量分摊到多个链路，减少单点故障网络流量分摊到多个链路，减少单点故障满足策略需求满足策略需求Traffic engineering key to optimizing cost/performance流量工程ABCDTraffic engineering 是将流量工程方法流量工程方法z传统集成方法传统集成方法(Integrated)Integrated)策略路由策略路由量度流量工程量度流量工程ECMPECMPz传统覆盖型网络传统覆盖型网络(Overlay)Overlay)IP/ATM方法方法zMPLSMPLS的流量工程的流量工程 流量工程方法传统集成方法(Integrated)流量工程与网络工程流量工程与网络工程zNetwork Engineering（网络规划）网络规划）构造静态拓扑的物理网络，保持一定时期稳定。为长期的流量增长进行规划。为流量提供资源。Establishing capacity where the traffic needs it.zTraffic Engineering是为了优化利用网络资源，是基于固定网络拓扑的优化。适应短期的流量波动。把流量放在有资源的对方。Putting traffic where the capacity is。TE是下一次NE之前的有效补充措施，业务分布的优化。zTE 与网络规划的充足容量流量工程与网络工程Network Engineering（网流量工程与流量定向流量工程与流量定向zTraffic Directing：选择信息服务器选择信息服务器根据客户的位置服务器利用率网络性能z属于属于应用层功能应用层功能流量工程与流量定向Traffic Directing：选择信流量工程与流量工程与QoSQoS路由路由z流量工程流量工程满足一定约束，包括QoS等：客户/ISP网络利用最优化:ISPzQoS路由路由给定flow的QoS要求:客户流量工程与QoS路由流量工程流量工程的最优化目标z容量管理（容量管理（capacity management）容量规划容量规划 路由控制路由控制网络资源管理：网络资源管理：link bandwidth,buffer space,computational resources.z流量管理（流量管理（traffic management）节点流量控制功能：节点流量控制功能：流量调节，队列管理，调度流量调节，队列管理，调度。控制数据流经网络的路径，使不同报文或不同流访问不同的控制数据流经网络的路径，使不同报文或不同流访问不同的网络资源网络资源。流量工程的最优化目标容量管理（capacity manage流量工程的控制行为流量工程的控制行为z控制模式控制模式pro-active：采取预防措施，避免不良网络状态出现，或促成良好网络状态出现。reactive：正确响应和适应发生的网络事件。z控制时间尺度控制时间尺度容量规划路由控制转发流量工程的控制行为控制模式2 2.集成方法集成方法z策略路由策略路由z量度流量工程量度流量工程 zECMPECMP2.集成方法策略路由2 2.1.1策略路由策略路由192.1.1.12192.1.1.12s0 150.1.1.1s0 150.1.1.1s1 151.1.1.1s1 151.1.1.1s0 150.1.1.2s0 150.1.1.2s1 151.1.1.2s1 151.1.1.2e0 192.1.1.16e0 192.1.1.16A AB BC CAccess-list 1 permit 192.1.1.11Access-list 1 permit 192.1.1.11Access-list 2 permit 192.1.1.12Access-list 2 permit 192.1.1.12Router-map map1 permit 10Router-map map1 permit 10Match ip address 1Match ip address 1Set default interface serrial 0Set default interface serrial 0Router-map map1 permit 20Router-map map1 permit 20Match ip address 2Match ip address 2Set default interface serrial 1Set default interface serrial 1152.1.1.1152.1.1.1192.1.1.11192.1.1.112.1策略路由192.1.1.12s0 150.1.1.1s2.22.2基于量度的流量工程基于量度的流量工程连接1Metric=1连接4Metric=4连接2Metric=1连接3Metric=1网络 A网络 C网络 D网络 B路由器 A路由器 B路由器 C路由器 D2.2基于量度的流量工程连接1连接4连接2连接3网络 A网络基于量度基于量度设置设置的流量工程的流量工程z在早期基于路由器的核心网中，流量工程技术是在早期基于路由器的核心网中，流量工程技术是通过简单地使用路由量度值通过简单地使用路由量度值(Metric)Metric)来实现的。来实现的。因为那时无论从因为那时无论从路由器数量、链接数及业务流量路由器数量、链接数及业务流量来讲，来讲，InternetInternet骨干网都是非常小的，所以，基骨干网都是非常小的，所以，基于度量的控制在那时是足以胜任的。于度量的控制在那时是足以胜任的。z同时，在万维网普遍流行之前，同时，在万维网普遍流行之前，InternetInternet拓扑层拓扑层次也强制业务通过网络中较为确定的路径，次也强制业务通过网络中较为确定的路径，不会不会产生临时的热点产生临时的热点。基于量度设置的流量工程在早期基于路由器的核心网中，流量工程技基于量度基于量度设置设置的流量工程的流量工程的局限性的局限性z不具有可不具有可扩展性展性当IP网络变得具有更多的链接时，这种情况下很难保证对网络某个部分量度的调整而不致在网络的其它部分引起问题。z不具有不具有动态性动态性IGP并不发布类似于带宽可用性和业务特征等信息。这就意味着，当IGP计算其转发表时并不考虑网络上的业务负载。z无法负载平衡无法负载平衡业务不能在网络连接中平均分配，导致昂贵的网络资源未能被有效使用。一些链路可能发生阻塞的同时，另一些链路未被充分利用。基于量度设置的流量工程的局限性不具有可扩展性2.32.3ECMPECMP：Equal-Cost MultiEqual-Cost MultipathpathzOSPF流量工程流量工程:等价多路径等价多路径zBGP流量工程流量工程zRIP也可实现也可实现z关键算法关键算法2.3ECMP：Equal-Cost MultipathOSPFOSPF等价多路径示例等价多路径示例连接1Metric=1连接4Metric=4连接2Metric=2连接3Metric=3网络 A网络 C网络 D网络 B路由器 A路由器 B路由器 C路由器 DOSPF等价多路径示例连接1连接4连接2连接3网络 A网络 多路径的影响多路径的影响zVariable Latencies 不同路径时延不同。Packet 重排序对TCP的影响。z调试问题ping 和 traceroute 更加不可靠。z组播路由问题组播路由协议基于源或核构造转发树，避免环的方法是假设到达树根的下一跳唯一。z安全多路径使下一跳不确定，网络DoS攻击相对困难。多路径的影响Variable Latencies主要算法主要算法zround-robin最简单,the least recently used next-hop is chosen.zModulo-N Hash 对可标识流的报文字段进行操作，例如CRC值。z Hash-Threshold首先对可标识流的报文字段进行hash操作。在hash函数的输出空间，不同的下一跳有不同的区间.。z Highest Random Weight(HRW)路由器首先基于下一跳地址和可标识流的报文字段计算一个关键字，选择关键字最大的下一跳。减少next-hop 增减对流的影响。主要算法round-robin算法评价标准算法评价标准z性能（performance）：运行算法的计算代价。z平衡（Balancing）：负载均衡。z偏离（disruption）：next-hop增减受影响的流。算法评价标准算法算法disruptiondisruptionz区 3 删除：1/4 of region 2 is now in region 1 1/2(2/4)of region 3 is in region 2,1/2 of region 3 is in region 4，1/4 of region 4 is in region 5.z Since each of the original regions represent 1/5 of the flows disruption=1/5*(1/4+1/2+1/2+1/4)=3/10.123451245算法disruption区 3 删除：123451245 方法评价：小结方法评价：小结z只是选择最短路径，在两个结点之间沿着最短路径上的路由器和链路可能发生了拥塞，而沿较长路径的路由器和链路却是空闲的。zlink weight(metric)方法可能与最优解相差较远。z OSPF的等价多路径(ECMP)选项以及IS-IS在给多个最短路径分配负载时是有用的，但如果只存在一条最短路径，ECMP也是无能为力的。对于简单网络，可以让网络管理员手工配置链路，均匀地分发流量。但对于复杂网络，就只能使用自动化的流量工程了。方法评价：小结只是选择最短路径，在两个结点之间沿着最短路径3.3.传统叠加方法传统叠加方法z流量工程技术发展历史流量工程技术发展历史90年代初使用年代初使用T1/T3链路，路由器少，链路，路由器少，易于配置；易于配置；90年代中，年代中，ATM速率高，交换快，而速率高，交换快，而路由器太慢，采用路由器太慢，采用IP/ATM；90年代末，路由器速率快，软件丰富，年代末，路由器速率快，软件丰富，接口高速，采用接口高速，采用MPLS；3.传统叠加方法流量工程技术发展历史3.1 3.1 IP/ATM叠加方法zIP/ATMATM和和IP定义不同的地址结构和路由协议。定义不同的地址结构和路由协议。ATM端点使用端点使用ATM地址和地址和IP地址二者标识，地址二者标识，ATM网络在核心。网络在核心。在在ATM网络，所有交换机使用网络，所有交换机使用ATM路由协路由协议为议为IP分组选择路由，需要将分组选择路由，需要将IP地址映射为地址映射为ATM地址。地址。3.1 IP/ATM叠加方法IP/ATM叠加方法示例叠加方法示例路由器1路由器2路由器2路由器1路由器3路由器3第三层逻辑拓扑物理拓扑PVC 1PVC 1PVC 2PVC 2PVC 3PVC 3ATMATM交换交换机机叠加方法示例路由器1路由器2路由器2路由器1路由器3路由器3A和C之间有四条路径：AGHC、AFHC、AGFHC、AFGHC。假设AGHC是从A到C的最短路径，则最短路径算法会选择AGHC，但覆盖方法比最短路径算法要灵活得多，它可以使用四条路径中的任意一条，并根据两个节点之间的流量做出选择。叠加方法示例叠加方法示例A和C之间有四条路径：AGHC、AFHC、AGIP/ATMIP/ATM流量工程优点流量工程优点zPVC覆盖的物理路径通常通过离线配置计算获得的,基于链接容量和历史业务参数配置的算法对其进行整体优化。在完成PVC结网的整体优化计算后，配置将被下载到路由器和ATM交换机以提供全闭合结网的逻辑拓扑。z一个基于ATM的核心网完全支持流量工程，因为它可以对PVC进行明确的路由。PVC的路由是通过在网络底层的物理拓扑上提供任意的虚拟拓扑来实现的，而在网络底层的物理拓扑上，可以通过对PVC进行路由以使业务分配到所有链路上去，使链路平均使用。这种实现避免了业务全部汇集到低花费路由上去，从而避免了链路的过分使用或未充分使用。z另外，由ATM交换机提供的每条PVC的统计信息，简化了监测用于优化PVC布局及管理的业务参数的过程。IP/ATM流量工程优点PVC覆盖的物理路径通常通过离线配置IP over ATMIP over ATM模型的局限性模型的局限性z需要对两个不同的网络进行管理ATMATM基础结构网和逻辑的基础结构网和逻辑的IPIP覆盖网。覆盖网。z路由和流量工程分别在不同的系统上来完成路路由由在在路路由由器器上上执执行行，流流量量工工程程则则在在ATMATM交交换换机机上上完完成成，因因此此，将流量工程完全与路由集成在一起将是非常困难的。将流量工程完全与路由集成在一起将是非常困难的。zATM路由器接口未能跟上光学带宽的最新发展IPIP协协议议在在ATMATM结结构构上上运运行行时时，有有2020的的ATMATM消消耗耗用用于于组组帧帧。OC-OC-192192浪费浪费1.991.99G.G.最快最快622622M M，OC-48OC-48难生产。难生产。z配置难以自动更新z扩展性差配置全闭合配置全闭合ATM PVCATM PVC的网络将产生传统的的网络将产生传统的“N N2 2”问题。问题。5 5 router,1 router added,10 PVC created.router,1 router added,10 PVC created.IP over ATM模型的局限性需要对两个不同的网络进行管4 4.MPLSMPLSzMPLS概念概念 Label Label 封装封装封装封装LSP建立建立zMPLS流量工程设施流量工程设施zMPLS流量工程方法流量工程方法4.MPLSMPLS概念MPLSMPLS流量工程优点流量工程优点z 在上的节点或链路出现故障时，自动迂回或切换到新的上，保在上的节点或链路出现故障时，自动迂回或切换到新的上，保证网络业务的不中断。在证网络业务的不中断。在IP over DWDM IP over DWDM 系统中由于不再使用系统中由于不再使用SDHSDH传输设备，传输设备，在出现光缆被割断时如何实现快速自愈恢复成为一个问题。利用在出现光缆被割断时如何实现快速自愈恢复成为一个问题。利用MPLSMPLS有可在有可在第三层实现快速自愈恢复（第三层实现快速自愈恢复（50 50 msms）。）。z流量工程（）流量工程（）通过设置有关节点，通过流量的检测，决定有关流量分流的情通过设置有关节点，通过流量的检测，决定有关流量分流的情况。根据如何决定分流链路的方法，可以区分松散、精确的指定。况。根据如何决定分流链路的方法，可以区分松散、精确的指定。z虚拟专网（）虚拟专网（）通过公用网络实现一个单位内部的网络。由于业务流量和网络覆盖的通过公用网络实现一个单位内部的网络。由于业务流量和网络覆盖的关系，早期网络通过专线来实现，缺乏灵活性。关系，早期网络通过专线来实现，缺乏灵活性。由于的封装由于的封装性，可以实现专线特性，保证安全性，而不需要实现复杂的加密算法，并具性，可以实现专线特性，保证安全性，而不需要实现复杂的加密算法，并具有极好的灵活性和可扩展性。有极好的灵活性和可扩展性。z 通过对设定有关特性来实现，并和有机结合。通过对设定有关特性来实现，并和有机结合。MPLS流量工程优点 MPLS MPLS 概念概念LDP:Label Distribution Protocol LSP:Label Switched Path入口出口节点之间的路径。入口出口节点之间的路径。FEC:Forwarding Equivalence ClassLSR:Label Switching RouterLER:Label Edge RouterMPLS 概念（1 1）Label Label 封装封装ATMFREthernetPPPVPI VCIDLCI“Shim Label”L2LabelMPLS intended to be“multi-protocol”below as well as above.IP PayloadIP Payload（1）Label 封装ATMFREthernetPPPVPI下层多样性下层多样性EthernetPPP(SONET,DS-3 etc.)ATMFrameRelayMPLS is“multiprotocol”below(link layer)as well as above(network layer)Provides for consistent operations,engineering across multiple technologiesMPLS positioned as end-to-end forwarding paradigm下层多样性EthernetPPPATMFrameMPLS i（2）MPLS DomainIngressLSRMPLS DomainCoreLSRsEgressLSRLSP Congested link Uncongested link出口进行标准出口进行标准IPIP转发转发入口加标记入口加标记（2）MPLS DomainIngressMPLS Doma（3 3）Forwarding Equivalence ClassesForwarding Equivalence Classes在路由器上处理行为相同的所有报文”.传统路由，报文在每跳指定FEC(i.e.L3 look-up)到达特定接口的流量符合分类标准的流量：IP地址，端口信息具有一定优先级的流量某接口以一定波长到达的流量 一天中的某段时间到达的流量去往不同目的地的报文可以共享相同路径去往不同目的地的报文可以共享相同路径IP1IP2IP1IP2LSRLSRLERLERLSPIP1#L1IP2#L1IP1#L2IP2#L2IP1#L3IP2#L3（3）Forwarding Equivalence ClasSTANDARD IP STANDARD IP 转发转发47.147.247.3123123123 Destination based forwarding tables as built by OSPF,IS-IS,RIP,etc.STANDARD IP 转发47.147.247.31231逐跳逐跳IPIP转发转发47.147.247.3IP 47.1.1.112312123IP 47.1.1.1IP 47.1.1.1IP 47.1.1.1逐跳IP转发47.147.247.3IP 47.1.1.11#216#612#5#311#14#99#963#462-LSP（标记交换路径）是源到目标地址单向树的一部分。-LDP 基于IP的转发表各种树。#963#14#99#311#311#311（4 4）LABEL SWITCHED PATHLABEL SWITCHED PATH#216#612#5#311#14#99#963#462LSMPLS MPLS 标签发布标签发布47.147.247.3123121233Mapping:0.40Request:47.1Mapping:0.50Request:47.1MPLS 标签发布47.147.247.3123121233标签交换路径标签交换路径(LSP)LSP)47.147.247.3123121233IP 47.1.1.1IP 47.1.1.1标签交换路径(LSP)47.147.247.3123121#216#14#462ER(Explicit Routing)Explicit Routing)建立 LSP 是一种 source routed.MPLS ER并不要求每个报文携带路由，并不要求每个报文携带路由，TE有效。有效。#972#14#972ABCRoute=A,B,C显式路由显式路由LSPLSP：ER-LSPER-LSP#216#14#462ER(Explicit Routin47.147.247.3123121233IP 47.1.1.1IP 47.1.1.1显式路由显式路由LSPLSP：ER-LSPER-LSP47.147.247.3123121233IP 47.1.1叠加模型与集成模型叠加模型与集成模型流量工程流量工程光网络光网络叠加模型与集成模型流量工程叠加模型叠加模型路由器1路由器2路由器2路由器1路由器3路由器3第三层逻辑拓扑物理拓扑PVC 1PVC 1PVC 2PVC 2PVC 3PVC 3ATMATM交换交换机机叠加模型路由器1路由器2路由器2路由器1路由器3路由器3第三集成模型IngressLSRMPLS DomainCoreLSRsEgressLSRLSP Congested link Uncongested link出口进行标准出口进行标准IPIP转发转发入口加标记入口加标记集成模型IngressMPLS DomainCoreEgreOverlay vs.IntegratedOverlay vs.IntegratedzOverlayATM和IP定义不同的地址结构和路由协议。ATM端点使用ATM地址和IP地址二者标识，ATM网络在核心。在ATM网络，所有交换机使用ATM路由协议为IP分组选择路由，需要将IP地址映射为ATM地址。zIntegrated不使用第二层信令与路由协议，通过一定的机制使用IP协议控制第二层交换。ATM端点只是使用IP地址标识，ATM网络使用的是现有的网络层路由协议(OSPF等)为IP分组选择路由，建立连接时不使用ATM信令。增加了ATM交换机的复杂性，使ATM交换机看起来更像一个多协议路由器。Overlay vs.IntegratedOverlay客户服务者（客户服务者（Overlay）模型模型路由器网络路由器网络路由器网络路由器网络端到端路由端到端路由光网络光网络光通路光通路网络网络NNI：网络到网络接口网络到网络接口OXC：光交叉连接光交叉连接UNI：用户到网络接口用户到网络接口光层具有智能，能够控制光通道，网络由良好规范接口光层具有智能，能够控制光通道，网络由良好规范接口的子网组成。的子网组成。光子网光子网光子网光子网光子网光子网UNIUNI光网络路由客户服务者（Overlay）模型路由器网络路由器网络端到端对等（对等（peer）模型模型路由器网络路由器网络路由器网络路由器网络路由器网络路由器网络端到端路由：端到端路由：（标记交换路由）（标记交换路由）光交叉连接：光交叉连接：路由器的一种路由器的一种类型类型IP路由器控制所有的端到端通道，包括光通道。路由器控制所有的端到端通道，包括光通道。光网络路由对等（peer）模型路由器网络路由器网络路由器网络端到端路由4.4.MPLSMPLS与流量工程与流量工程zMPLS概念概念 Label Label 封装封装LSP建立zMPLS流量工程设施流量工程设施zMPLS流量工程方法流量工程方法4.MPLS与流量工程MPLS概念Traffic TrunkTraffic TrunkzLSP内部的同类聚合流。内部的同类聚合流。z流量主干向流量主干向LSP映射称为实例化。映射称为实例化。z可以从一个可以从一个LSP转移到其他转移到其他LSP。z给定拓扑下最多给定拓扑下最多Trunk是从每个入口到每个出口路由是从每个入口到每个出口路由器每个流量类别一个：器每个流量类别一个：(N*(N-1)*C)trunks.Traffic TrunkLSP内部的同类聚合流。MPLSMPLS流量工程基本问题流量工程基本问题z通过通过LSP，将流量主干向物理网络拓扑映射：将流量主干向物理网络拓扑映射：将MPLS图向基本网络拓扑图映射。z物理网络拓扑图物理网络拓扑图G=(V,E,c)V 为网络节点，E 为链路，参数c是 E和V 的容量或其他属性。zMPLS导出图导出图 H=(U,F,d)U 为 LSR集合，F是LSP集合，参数d是F的需求或约束。MPLS导出图导出图NE1NE2NE3物理网络物理网络MPLS流量工程基本问题通过LSP，将流量主干向物理网络拓扑MPLSMPLS流量工程设施流量工程设施z路由：路由：Explicit Routing（ERLSP）z路由：路由：Enhanced OSPF/IS-IS/BGP增加 LSA types 传递流量工程信息Extra metrics 路由计算方法修改提供信息，构造TE拓扑。z信令信令协议：TE-RSVP，CR-LDPMPLS流量工程设施路由：Explicit Routing（1)了解链路属性的拓扑数据库了解链路属性的拓扑数据库.2)标记分发协议标记分发协议za,b,cANSWER:OSPF/ISIS+attribsa,b,czmyxANSWER:LDP+Explicit Routex,y,m,zza,b,cMPLSMPLS流量工程设施流量工程设施1)了解链路属性的拓扑数据库.2)标记分发协议za,b流量工程信息流量工程信息z节点节点TE参数参数 对流量设置优先级 traffic prioritization,配置接口端口 ability to provision bandwidth on interfaces,支持 CSPF算法对 automatic protection switching 的支持等。z 链路链路TE参数参数 可用带宽 可靠性 color assigned to the link,带宽使用代价Shared Risk Link Group(SRLG)的成员关系等z 数据结构数据结构TELSATE-LSDB 由 TE nodes 和 TE links组成流量工程信息节点TE参数基于约束的路由计算基于约束的路由计算(1)(1)zConstrained-based routingCSPFCSPF是一种改是一种改进的最短路径的最短路径优先算法先算法，在在计算通算通过网网络的最短路径的最短路径时，将特定的，将特定的约束束(比如，比如，带宽需求，需求，最大跳最大跳转数，和管理策略需求等数，和管理策略需求等)考考虑进去。去。z路由计算路由计算为源于本节点的流量主干计算路径首先去掉不能满足约束需求的资源，然后选优。基于约束的路由计算(1)Constrained-based 基于约束的基于约束的路由计算路由计算(2)z路由表路由表通往TE隧道尾节点的流量，由TE隧道传输。通往TE隧道尾节点下游的流量，由TE隧道传输。如果有多个 TE隧道在通往目标节点X的路上，选择尾节点离X 最近的隧道。基于约束的路由计算(2)路由表TE-RSVP/CR-LDP支持支持MPLS流量工程流量工程z标记请求、映射和管理标记请求、映射和管理zQoS and Traffic Parameters 作为 opaque data 传递给流量管理单元zFailure NotificationLSP建立失败或LSP发生故障时发送故障通知zFailure Recovery 在数据传输中断前重新路由（make before break）zPath Re-optimization 基于流量模式和网络状态zPath Preemption 终止现存LSP,以便建立更高优先级隧道 TE-RSVP/CR-LDP支持MPLS流量工程标记请求、映 USE:(links with sufficient resources)AND (links of type“someColor”)AND (links that have delay less than 200 ms)&=CR-LDPCR-LDP USE:(links with sufficient示例示例示例示例示例zconfigure terminal interface tunnel1 tunnel destination 17.17.17.17 mpls traffic-eng path-option 1 dynamic zinterfacetunnel2tunneldestination17.17.17.17tunnelmplstraffic-engpath-option1explicitidentifier1zconfigure terminal ip explicit-path identifier 1next-address 131.0.0.1 next-address 135.0.0.1 next-address 136.0.0.1 next-address 133.0.0.1示例configure terminal interface示例示例示例LSPLSP强占强占 432516 traffic trunk(“A”)剥夺剥夺“B”的的LSP：(I)A 的优先级高于的优先级高于B；(ii)A竞争竞争B使用的资源；使用的资源；(iii)资源不能被资源不能被A和和B同时使用；同时使用；(iv)A是是 preemptor enabled；(v)B是是 preemptable.在区分服务模型下是必备属性。尤其是在未来光网络，为了减小成本，将光层的保在区分服务模型下是必备属性。尤其是在未来光网络，为了减小成本，将光层的保护和恢复功能上移到标记交换路由器，护和恢复功能上移到标记交换路由器，剥夺策略可以在故障情况下减少高优先剥夺策略可以在故障情况下减少高优先级流量主干的恢复时间。级流量主干的恢复时间。10M LSP10M free10M free20M LSP?10M LSP20M LSP0M free0M freeLSP强占 432516 traffic trunk(MATE:Multipath Adaptive Traffic EngineeringMATE:Multipath Adaptive Traffic Engineeringz已在已在Ingree Node和和Egress Node之间建立多个之间建立多个LSPzIngree Node的任务：将流量向多个的任务：将流量向多个LSP映射，映射，实现负载平衡，避免拥塞。实现负载平衡，避免拥塞。入口路由器出口路由器I1I2E1E2MATE:Multipath Adaptive TraffFilteringDistributionIncoming PacketsTrafficEngineeringLSP1LSP2LSP3LSPsMeasurementand AnalysisProbePackets分为分为N个个BIN。如果如果LSP1可用带宽可用带宽是是LSP2的的M倍，则接收的流量是倍，则接收的流量是M倍。倍。入口LER的MATE功能FilteringIncoming PacketsTraff模型分割流量，代价最小化分割流量，代价最小化分割流量，代价最小化分割流量，代价最小化 入口-出口节点对 s:输入速率 as 路径集合 Ps =流量划分向量流量划分向量 Cost 平均时延和丢包率的函数。网络达到最佳操作点网络达到最佳操作点通过迭代，将流量从最大偏差的路径向最小偏差路径转移。通过迭代，将流量从最大偏差的路径向最小偏差路径转移。模型分割流量，代价最小化 Cost 平均时延和丢包率的路由计算模式路由计算模式z离线方式离线方式离线实施可能需要花费几个小时来完成，它提供全局计算，比较每个计算的结果，然后为网络选出一个全局性的最佳方案。离线计算的输出是一系列优化了网络资源使用的LSP。在离线方式中，所有路由在改变之后都要进行重新优化，所以，网络路由结果更佳。z在线方式在线方式路由计算模块只为新需求计算最佳路由，当前需求下的路由并不会被调整。在线方式的资源利用率没有离线方式高，但现有业务流的重新路由率却被降到最低。LSP计算的次序：早些计算出的LSP比晚些计算出的LSP具有更多的有效资源，如果LSP计算的次序改变，则LSP的物理路径结构也会随之改变。z结合使用结合使用在网络繁忙时，新的路由需求可以采用增量方式建立。当网络不太繁忙时，再用离线方式对所有需求做全面的重新优化。路由计算模式离线方式流量工程系统分类流量工程系统分类zTime-Dependent基于历史信息，周期性进行调整，例如每天一次。zState-Dependent 基于网络的当前状态。例如CBR负载平衡算法。网络状态包括带宽利用率，报文时延，丢包率等。状态信息获取方式：路由器周期宣告，或者响应请求。进行流量工程的某特殊路由器沿着某条路径发送 probe 报文。管理系统从网元搜集信息。zEvent Dependent流量工程系统分类Time-Dependent流量工程流量工程与与TCPTCP的交互：有冲突的交互：有冲突z高高层应用是基于用是基于TCP拥塞控制机制的塞控制机制的基于基于TCP协议的的应用是一用是一种种弹性性业务，TCP协议会会根据根据网网络的的拥塞情塞情况况，动态调整整发送送数数据包的速率，以适据包的速率，以适应网网络的的拥塞情塞情况况：如果判：如果判断网断网络发生生拥塞，塞，则快速降低快速降低发送速率；否送速率；否则缓慢慢发送速率。送速率。z低层低层启启用用MPLS流量工程流量工程高高层的的TCP和低和低层的的MPLS都都会会对拥塞做出反塞做出反应，无，无论是是TCP还是是MPLS流量工程都已流量工程都已经很很难对路路径径是否是否“过载”做出比做出比较准准确的判确的判断断了。了。还有一有一个个问题是，如果流量工程是，如果流量工程选择了另一了另一条条LSP，则可能可能会会因因为路路径径的改的改变而而导致致TCP重排序的可能性的增加，重排序的可能性的增加，严重重降低降低TCP的效率。的效率。流量工程与TCP的交互：有冲突高层应用是基于TCP拥塞控制机6.6.光网络流量工程光网络流量工程zMPLambdaS 将将 MPLS 控制平面与控制平面与WDM 传输传输平面结合起来。平面结合起来。zGMPLS：Generalized MPLS6.光网络流量工程MPLambdaS 将 MPLS 控制平面多粒度复用、交换和业务提供多粒度复用、交换和业务提供装载1个波长的光纤如：OC192波长频带如：每频带4个波长光纤，如：每光纤8个频带光纤束多粒度复用、交换和业务提供装载1个波长的光纤波长频带光纤，如GMPLS中各种粒度的中各种粒度的LSPGMPLS中各种粒度的LSP光标记交换光标记交换以以l l 作为标记进行发布。作为标记进行发布。1 2 n Routing ControlFabric1 2 n1 2 n1 2 nOptical Label Switch21光标记交换以l 作为标记进行发布。l1 l2 lnl RMPLS MP l l S GMPLS在在 LERa和和LERc 之间的之间的LSP=Lab_9,Lab_1,Lab_6,Lab_3.OXCa和和 OXCc之间的光通道之间的光通道=l l l1,l l l5,l l l4,l l l2.MP l l L:增强增强MPLS，控制和管理控制和管理 OXC.GMPLS:扩展扩展 MPLS 的概念的概念(e.g.,label)，控制和管理其他网络控制和管理其他网络(e.g.,SDH,WDM,OXC)MPLS MP l S GMPLS在 LERa和L欢迎指正欢迎指正欢迎指正1、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你努力的不够多。2、孤单一人的时间使自己变得优秀，给来的人一个惊喜，也给自己一个好的交代。3、命运给你一个比别人低的起点是想告诉你，让你用你的一生去奋斗出一个绝地反击的故事，所以有什么理由不努力!4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟无言。缘来尽量要惜，缘尽就放。人生本来就空，对人家笑笑，对自己笑笑，笑着看天下，看日出日落，花谢花开，岂不自在，哪里来的尘埃!5、心情就像衣服，脏了就拿去洗洗，晒晒，阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好，何必自寻烦恼，过好每一个当下，一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。6、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振旗鼓，要继续保持热忱，要继续保持微笑，就像从未受伤过一样。7、生命的美丽，永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽，是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。8、有些事，不可避免地发生，阴晴圆缺皆有规律，我们只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改变它的轨迹。9、与其埋怨世界，不如改变自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都强。人生无完美，曲折亦风景。别把失去看得过重，放弃是另一种拥有;不要经常艳羡他人，人做到了，心悟到了，相信属于你的风景就在下一个拐弯处。10、有些事想开了，你就会明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有人同情你，那又怎样，最后收拾残局的还是要靠你自己。11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发悲心，饶益众生为他人。14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们，为了那一瞬间的同步，这就是动人的生命奇迹。15、懒惰不会让你一下子跌倒，但会在不知不觉中减少你的收获;勤奋也不会让你一夜成功，但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战，更需要坚持和勤奋!16、人生在世：可以缺钱，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盗名;可以低落，但不能堕落;可以放松，但不能放纵;可以虚荣，但不能虚伪;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪荡;可以生气，但不能生事。17、人生没有笔直路，当你感到迷茫、失落时，找几部这种充满正能量的电影，坐下来静静欣赏，去发现生命中真正重要的东西。18、在人生的舞台上，当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时，你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的人同行。1、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你78