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IP路由走向智能化

云知道


網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)通常都把連通性作為核心目標(biāo)，即根據(jù)實(shí)際情況（如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變、網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障等）維持網(wǎng)絡(luò)的通暢，并未充分考慮網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化等問題 。其結(jié)果是，資源分配問題不被重視，網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)效率不盡人意 。
以帶寬預(yù)留為例，網(wǎng)絡(luò)要選擇一條定量帶寬的路徑，相關(guān)的鏈路信息必不可少，但現(xiàn)有的路由協(xié)議卻無法做到這一點(diǎn)，如采用最短路徑算法會增加丟包率和惡化資源利用率，還經(jīng)常導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)上的流量分布不平衡，使得網(wǎng)絡(luò)上有些地方產(chǎn)生擁塞現(xiàn)象，而另一些地方的資源卻處于閑置狀態(tài) 。
魚型問題
路由決策一般基于簡單度量（如跳數(shù)或時(shí)延) 原則，采用最短路徑算法，這種簡化做法使路由技術(shù)獲得了很好的伸縮性，但在資源分配和優(yōu)化等方面卻沒有提供足夠的支持 。這可以通過聞名的“魚型問題”來說明 。
圖1所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫庑稳缫粭l魚，節(jié)點(diǎn)G代表魚頭，A和B代表魚尾，數(shù)據(jù)流從A和B流向G 。
從魚尾到魚頭有C→D→F和C→E→F兩條路徑 。假如C→D→F比C→E→F短，則路由協(xié)議將選擇C→D→F作為最短路由，A和B的業(yè)務(wù)流都將沿著C→D→F走，結(jié)果造成C→D→F負(fù)載沉重而C→E→F卻被閑置的情形 。
從這個(gè)例子我們可以發(fā)現(xiàn)，路由協(xié)議實(shí)際上很“傻” 。
這個(gè)問題源于IP路由協(xié)議的兩個(gè)基本特點(diǎn)：
第一，基于目的地選路 。目的地址相同的數(shù)據(jù)包在被轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，選擇的下一跳也相同 。所以，在路由表中，到達(dá)某目的地的路徑只有一條（除非有多條成本相同的路徑存在） 。這樣，網(wǎng)絡(luò)中可用的其他鏈路就無法被利用起來，流量分布很難猜測，實(shí)現(xiàn)均衡更不可能 。
第二，局部優(yōu)化 。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都獨(dú)自選擇路徑，相互之間缺乏協(xié)調(diào)合作，故整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路徑選擇無法得到優(yōu)化 。如在圖1中，很多節(jié)點(diǎn)都獨(dú)立地選擇C→D→F，結(jié)果導(dǎo)致最短路徑成了最擁擠的路徑 。在這種情況下，較長的路徑反而可能是更好的選擇 。為了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)總體資源利用率，路由決策應(yīng)該從全局觀點(diǎn)出發(fā)，把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)視為一個(gè)對象考慮 。
在極端的情況下，最短路徑算法還可能導(dǎo)致路由振蕩 。假如某節(jié)點(diǎn)在某時(shí)刻根據(jù)路由協(xié)議選擇C→D→F作為從C到F的最短路徑，當(dāng)所有業(yè)務(wù)流都經(jīng)過時(shí)，該路徑就變得異常擁塞，而另一條C→E→F則很空閑 。下一次路由更新時(shí)，假如路由協(xié)議把C→E→F選為最短路徑，則此改變就會將原來C→D→F的流量轉(zhuǎn)移到C→E→F上 。結(jié)果呢，情況倒置，C→E→F擁塞，而C→D→F卻變得空閑 。每次路由更新都會引起路徑選擇的翻轉(zhuǎn)，從理論上講，該過程會持續(xù)到無窮大 。
MPLS
要克服魚型問題，讓路由技術(shù)變“聰明”，就必須改變網(wǎng)絡(luò)選路基于目的地的特點(diǎn)，并提供網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部流量治理機(jī)制，即路由技術(shù)必須能夠精確地控制業(yè)務(wù)流所遍歷的路徑，這需要路由技術(shù)提供額外的能力以及更好的治理工具 。
過去，服務(wù)提供商一般采用IP over ATM技術(shù)解決此問題 。ATM虛電路可以映射到物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所以，ATM骨干網(wǎng)的業(yè)務(wù)流能夠得到有效治理 。近幾年來，MPLS異軍突起，逐漸成了IP網(wǎng)絡(luò)流量工程的主要機(jī)制，IETF正在對MPLS標(biāo)記分配協(xié)議和IP路由協(xié)議擴(kuò)展進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作 。
MPLS采用覆蓋模型解決流量工程 。服務(wù)提供商使用MPLS建立由所有網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)組成的邏輯連接的虛擬網(wǎng)絡(luò)，這些邏輯連接是通過帶寬預(yù)留獲得的MPLS顯式路由，然后在物理網(wǎng)絡(luò)上建立顯式路由路徑，從而均衡網(wǎng)絡(luò)中所有干線的業(yè)務(wù)流，最終實(shí)現(xiàn)流量工程的目的 。
這種覆蓋的方法非常適用于BGP路由協(xié)議 。在典型的骨干網(wǎng)中，邊緣節(jié)點(diǎn)一般都是BGP路由器，它們連接不同的路由域 。為了與其他域交換路由信息，BGP路由器相互之間需建立對等關(guān)系，這些邏輯對等連接可以被映射到MPLS標(biāo)簽交換路徑（LSP）上，這些LSP通過覆蓋方法在所有的邊緣路由器之間建立 。因此，我們可以用MPLS LSP替代BGP路由器之間的路由 。MPLS LSP是基于流量工程建立的，而不是純粹基于IGP路由度量，故它能有效地提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率 。

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