基于BFD的MPLS網(wǎng)絡(luò)自愈恢復(fù)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

王建國 景鑫 溫海鵬

【摘要】 在Internet網(wǎng)絡(luò)迅猛增長的態(tài)勢下，傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)顯現(xiàn)出在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)需求方面的滯后性，為了在網(wǎng)絡(luò)的故障狀態(tài)下的服務(wù)業(yè)務(wù)可用性，使網(wǎng)絡(luò)在自動檢測失效的前提下，能夠盡快地從故障中恢復(fù)，是人們需要思考的課題。在骨干網(wǎng)的核心技術(shù)背景下，基于BFD的MPLS網(wǎng)絡(luò)多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)可以比傳統(tǒng)IP技術(shù)更能有效地保證流量，故障檢測和故障自愈恢復(fù)技術(shù)在無須人為干預(yù)的條件下，具有自動恢復(fù)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)生存的能力，從而確保網(wǎng)絡(luò)的健壯性和高效性。

關(guān)鍵詞：MPLS網(wǎng)絡(luò)；自愈恢復(fù)；故障

在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量不斷增長的態(tài)勢下，如何保障網(wǎng)絡(luò)故障狀態(tài)下的連續(xù)服務(wù)性和服務(wù)質(zhì)量，是我們需要關(guān)注的課題，在網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)的應(yīng)用之下，基于BFD的MPLS網(wǎng)絡(luò)自愈恢復(fù)技術(shù)可以構(gòu)建極為有效的標(biāo)簽交換機(jī)制，一旦MPLS網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則可以在自動的狀態(tài)下對故障進(jìn)行檢測和實(shí)施網(wǎng)絡(luò)自愈恢復(fù)，提升了MPLS網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性和高效性。

一、MPLS概述

MPLS也即多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)，是優(yōu)于IP技術(shù)的新一代廣域網(wǎng)傳輸技術(shù)，在數(shù)據(jù)標(biāo)簽的引導(dǎo)之下，使數(shù)據(jù)包可以在通信網(wǎng)絡(luò)中得以快速而高效的傳輸，它可以兼容各種主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，極大程度上降低了網(wǎng)絡(luò)連接的復(fù)雜性，從而可以最大限度地提升網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩c質(zhì)量。MPLS技術(shù)的工作原理主要是在引入轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類FEC的條件下，每一個(gè)FEC都依循一定的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，并由標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)路由器進(jìn)行標(biāo)簽報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)、傳輸和處理，在MPLS技術(shù)之中，數(shù)據(jù)包的標(biāo)簽具有唯一性，因而無須再對數(shù)據(jù)包進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層的分析，在通用路由協(xié)議的支持下，從而減少了對轉(zhuǎn)發(fā)表的查找，提高了數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)速度。

二、MPLS故障檢測技術(shù)

1、RSVP。RSVP主要是利用對保留信息和路徑信息的創(chuàng)建，從而對路由器和主機(jī)中的資源進(jìn)行管理和維護(hù)，它是一種使用的“軟狀態(tài)”，可以對資源的保留狀態(tài)和路徑狀態(tài)進(jìn)行重構(gòu)和傳輸，在路由發(fā)生變化的狀態(tài)下，信息資源可以建立保留狀態(tài)，并為了確保數(shù)據(jù)不被丟失，需要進(jìn)行對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人工配置，要保證足夠的帶寬，確保RSVP信息的順暢與完整。同時(shí)，由于RSVP的“軟狀態(tài)”是默認(rèn)在30s左右，因而，這種故障檢測技術(shù)不適宜于網(wǎng)絡(luò)的快速恢復(fù)機(jī)制。

2、RSVP HELLO技術(shù)。這種故障檢測技術(shù)是基于節(jié)點(diǎn)的故障檢測能力，它對鄰近節(jié)點(diǎn)的Instance值進(jìn)行采集和存儲，一旦鄰近節(jié)點(diǎn)的Instant值無法按照送達(dá)，則依此判定節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，這一技術(shù)可以準(zhǔn)確地檢測鄰近節(jié)點(diǎn)的鏈路故障以及LSR的控制平面工作狀態(tài)，然而，對于自身的故障判斷則無法實(shí)現(xiàn)，也不能檢測LSR的轉(zhuǎn)發(fā)平面工作狀態(tài)。

3、LSP Ping/Traceroute。它主要是為用戶層提供的檢測機(jī)制，可以獨(dú)立地進(jìn)行LSP的狀態(tài)信息的傳輸，并在LSP診斷接口的條件下，為網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能檢測，它運(yùn)行于MPLS層，并通過Traceroute對網(wǎng)絡(luò)的連通速率、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)等進(jìn)行診斷。這種檢測MPLS LSP的數(shù)據(jù)平面故障技術(shù)簡便有效，可以及時(shí)、快捷地發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制平面無法發(fā)現(xiàn)的故障。

4、雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測BED檢測技術(shù)。雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測即BED檢測技術(shù)可以將網(wǎng)絡(luò)故障處理在毫秒級，實(shí)現(xiàn)對LSR的轉(zhuǎn)發(fā)平面的快速檢測，它以太網(wǎng)、多協(xié)議標(biāo)記交換路徑等不同類型的傳輸正確性進(jìn)行檢測，是一種高速而獨(dú)立的HELLO協(xié)議，它是一種輕負(fù)荷、耗時(shí)短的快速檢測技術(shù)，可以進(jìn)行快速的LSP故障檢測。

三、BFD的MPLS網(wǎng)絡(luò)自愈恢復(fù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

BFD是高速而獨(dú)立的HELLO協(xié)議，它有兩種工作模式，即：Asynchronous異步模式和Demand查詢模式，其中：Asynchronous異步模式是基本的BFD工作模式，它是周期而連續(xù)的BFD控制報(bào)文發(fā)送過程，如果這些周期而連續(xù)的BFD控制報(bào)文沒有被接收，則說明會話失敗。Demand查詢模式與BFD會話狀態(tài)不相沖突，它可以在雙方的系統(tǒng)中設(shè)置BFD控制報(bào)文的D位，當(dāng)雙方協(xié)商與請求一致時(shí)，才會被啟用，從而達(dá)到維系不同兩個(gè)系統(tǒng)之間的連通性的要求。

基于BFD的MPLS網(wǎng)絡(luò)自愈恢復(fù)技術(shù)主要采用兩種方式，即：重路由機(jī)制和保護(hù)交換機(jī)制，在這兩種不同機(jī)制的運(yùn)用之下，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)故障的局部恢復(fù)和全局恢復(fù)。其中：重路由機(jī)制是在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障后，在匯聚的路由條件下，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)流量的重新傳輸，它可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)故障信息、預(yù)定義設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，建立全新的路徑段，對路由算法進(jìn)行重新收斂并生成新的路由表。

總之，基于BFD的MPLS網(wǎng)絡(luò)自愈恢復(fù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)故障的準(zhǔn)確判定和檢測，并在故障檢測的前提下，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自愈恢復(fù)機(jī)制之下的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，在自愈恢復(fù)技術(shù)的應(yīng)用之下，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的正常轉(zhuǎn)發(fā)，并最大限度地保證網(wǎng)絡(luò)故障自愈恢復(fù)后流量的完整性，從而提升網(wǎng)絡(luò)通信的業(yè)務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量，提升網(wǎng)絡(luò)的生存能力，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性和高效性，引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向前發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 陳秋紅. 基于MoCA的EoC局端的研究與軟件設(shè)計(jì)[D]. 武漢郵電科學(xué)研究院 2014

[2] 王娟. 網(wǎng)絡(luò)訪問的意圖識別技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 廣西師范大學(xué) 2015

[3] 黃舒. IPv6網(wǎng)絡(luò)中PIM協(xié)議的優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 武漢郵電科學(xué)研究院 2014

[4] 吳松澤. 基于Web安全的滲透測試技術(shù)研究[D]. 哈爾濱師范大學(xué) 2015