基于对等模型的新型光因特网技术介绍[上]

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　　传统的点对点WDM光网络不能提供承载下一代因特网业务所需的网络扩展性、单位比特的低成本、预留速率和运营的简易性。网络运营商若要加入到因特网驱动的新经济竞争中，就必须积极采用新技术和新方法，建立一个可支持因特网业务增长的光传输基础网络，以扩展和提升网络性能。

　　基于IPoverWDM技术因特网是一种优化的IP光网络，它直接在光网上运行，是由高性能WDM设备、吉比特和太比特路由交换节点组成的数据通信网络。光因特网综合利用IP技术和WDM技术，形成一种新型的高速宽带光网络技术。

　　1 对等模型光因特网拓扑结构

　　近两年来，经过光通信界和工业界的努力，一个通用多协议标签交换(GMPLS)下的光控制平面，已从简单的概念迅速攀升为一个详细的协议标准集。在许多情况下，光控制平面是一项对传送基础底层具有潜在革命性的创新技术。

　　对等模型(peermodel)是因特网工程任务组(IETF)所支持的网络结构，通用多协议标签交换技术的出现是网络技术的一项革新，极大地促进光因特网技术的发展。GMPLS统一各类控制平面的信令和路径建立，各层面的交换设备均使用相同的信令，以完成对用户平面的控制。要保证GMPLS的信令能够在各种网络拓扑结构中安全可靠地传送，信令系统的基本操作是请求动作、与连接相关的属性、通过网络传送操作命令的协议和传送信令消息的信道。

　　GMPLS的信令由信令的功能性描述(GMPLS-SIG)、扩展的资源预留协议RSVP-TE（resourcereservationsetupprotocol-traffic engineering）和扩展的受限路由标签分发协议CR-LDP（constraintbased routing label distribution protocol）组成。GMPLS通过信令交换标签交换通道（LSP，label switching path）的参数（如带宽、信号类型、采用何种保护和在特殊复用中的位置等），并使用RSVP-TE和CR-LDP协议在通道上绑定标记。在GMPLS的“标签请求消息”中增加包含非分组接口特征，标签分配可采用请求驱动、数据/流驱动或拓扑驱动。此外，GMPLS还扩展MPLS路由协议，定义OSPF-TE和IS-IS-TE两种扩展的内部网关协议(IGP)；使其能把链路广播发送到各种类型的链路上(分组、时隙、波长和光纤级链路)，并支持邻近转发。GMPLS使用约束路由机制，分配相关的传输网络拓扑信息，包括使用IGP扩展转发相邻节点的状态信息。

　　1.2对等模型的特点

　　对等模型的特点是把光传送层的控制智能转移到IP层，由IP层来实施端到端的控制。可把光传送网和IP网看作一个统一的网络，光交换机和标签交换路由器具有统一的选路区域，两者之间可自由地交换所有信息，并运行同样的选路和信令协议，以实现一体化的管理和流量工程，消除不同网络区域间的壁垒。统一的控制平面可消除因管理混合光互联系统而带来的复杂性，这种网络的控制和操作语义往往是分离的、不同的。

　　对等模型突破了传输平台与业务层之间的明显界限，两层设备彼此之间是对等关系，即IP路由器与光交叉连接(OXC)设备相互之间都是对等的实体，在光域和IP域运行同一个路由协议，一种通用的IGP协议(如OSPF-TE或IS-TE)可用于交换拓扑信息。在对等模型申，所有IP路由器和OXC设备都具有共同的编址和寻址方案，由业务提供者(而不是光核心网)控制光核心网的使用。业务提供者看得见核心光网络的结构，因此可作出优化的路由决策。
　　2 链路状态路由协议

　　2.1OSPF路由状态协议和分层结构

　　开放最短路径优先协议（OSPF）是内部网关协议之一，它是针对路由信息协议(RIP，routinginformationprotocol)不适用于剧烈变化的网络环境而产生的。同RIP相比，OSPF网络的跳数(hop)没有要求，其收敛速度大大快于RIP。OSPF具有三种类型度规(metric)并可组合，非常有利于实现网络负载均衡。OSPF仅在网络状态发生变化时向全网广播变化的链路状态(linkstate)信息，可节省网络带宽，这对于广域网(WAN)来说尤为重要。OSPF支持变长子网掩码(VLSM)，在一个路由器的不同端口可用不同长度的子网掩码，使网络IP地址空间分配更灵活。由于OSPF具有上述优点，所以在路由协议的选择中得到广泛应用。

　　OSPF路由协议是一种典型的链路状态路由协议，一般用于同一个路由域内。这里的路由域是指一个自治系统(AS，autonomoussystem)，它是一个通过统一的路由策略(RP，routingpolicy)或路由协议互相交换路由信息的网络。

　　OSPF在一个AS内分层，AS可分为一个主干区域(backbonearea)和若干区域，每个区域相对独立。区域内路由器采用相同的过程和算法，链路状态数据库也相同，每个区域均有一个唯一的区域号，通过边缘路由器(BR，borderrouter)/区域边缘路由器(ABR,area border router)连入主干区域。

　　OSPF路由器按其在网络拓扑结构中的功能和位置，大致可划分为以下4种:

　　(1)内部路由器(IR,internalrouter)：路由器的所有接口都在一个区域中，同一区域中的所有内部路由器都有相同的链路状态数据库。

　　(2边缘路由器：至少有一个接口连接到主干区域0上。

　　(3)区域边缘路由器：与多个区域连接的路由器。这些路由器为所连接的每个区域维护独立的链路状态数据库。ABR是区域的出口点，即区域中的流量必须通过ABR才能到达其他区域，ABR会对所连接区域的链路状态数据库进行总结（summary）。一个区域可有一个或多个ABR。

　　(4)自治系统边缘路由器(ASBR，autonomoussystemboundaryrouter)：至少有一个接口连接到外部网络(其他AS，如非OSPF网络)。这些路由器可沟通OSPF与网络非OSPF网络的信息。

　　一个路由器可作为不同类型的路由器，同时兼任多种任务。

　　由此可知，区域1、区域2、区域3分别通过各自的边缘路由器接入主千区域0，主干区域0可视为一个特殊区域，区域号标识为0。其它区域必须物理连接至主干区域0。当然，如果某区域N不能直接物理连接到主干区域，则可通过虚拟链路，跨越另一区域，连接到主干区域0上。

　　在该AS中，所有OSPF路由器都维护一个相同的信息数据库(IDB)，它描述AS结构。该数据库中存放路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过IDB计算出OSPF路由表。作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播(LSA，linkstateadvertisement)数据包传送给某一区域内所有的路由器，这一点与距离矢量路由协议RIP不同。运行距离矢量路由协议RIP的路由器是把部分或全部路电表传递给与其相邻的路由器。在OSPF的链路状态广播中包括所有接口信息、所有的度量和其他一些变量。利用OSPF的路由器首先必须收集有关的链路状态信息，并根据一定的算法计算出到每个节点的最短路径，而给予距离向量的路由协议仅向其相邻路由器发送有关路由更新信息。与RIP不同，OSPF把一个自治系统再划分为若干区域，路由选择方式相应有两种类型：当源与目的地在同一区域时，采用区域内路由选择；当源和目的地在不同区域时，则采用区域间路由选择。这样，大大减少了网络开销，增加了网络稳定性。当一个区域内的路由器出了故障，不会影响自治系统内其他区域路由器正常工作，为网络管理维护带来方便。