广电全国骨干网数据平台技术介绍

1/12/2008来源:网络方案人气:5073


 
  目前,中广有线信息网络有限公司已在广播电视国家级基础干线传输网上完成了以ip技术为核心的广电全国骨干网数据平台一期建设,实现了全国14个省市广电数据平台的互联互通,该平台是一个具备高带宽、高冗余度、高可靠性以及高可扩展性的数据平台,该平台可灵活地为用户提供数据交换业务以及其他各种增值业务。本文将对广电全国骨干网的网络技术优势及网络应用做具体的阐述。

  1 核心路由器

  BRFT骨干网采用的是处于世界电信领域领先地位、在高端核心路由器领域占有较大市场份额的Juniper公司的M系列高端路由器,包括M160和M20两种高性能核心路由器(图1)。

广电全国骨干网数据平台技术介绍(图一)

图1

  其中做为核心节点路由器的是 Juniper M160路由器,M160路由器具有超过160Mbps的路由查询速率,提供线速转发性能和高于 160Gbps的吞吐能力。M160是世界上第一台真正能够提供OC-192c/STM—64PIC连接的、具有全双工 10Gbps吞吐能力的路由器,其每机箱32块或每机架64块OC-48c/STM-16物理接口卡(PIC)的端口密度也是业界领先的。

  考虑到网络的稳定性以及各方面的因素,广电此次选择的骨干路由器对大型的、复杂的转发具有良好的可扩展性,可对昂贵的线路进行充分利用,而且数据包的大小并不影响路由器的转发功能,从而实现真正意义上的快速处理。

  广电此次选择的路由器的路由与转发性能是完全分离的两个部分,路由的震荡和网络的不稳定不会影响数据包的转发,当发生网络路由震荡时,能够实现快速收敛。基于这种设计,该路由器可为包括IP话音、视频流及组波等对时延敏感的业务提供稳定的、可靠的性能。

  考虑到网络的冗余及备份等因素,路由器的所有主要部件均为冗余配置,这其中包括冗余的路由引擎和电源模块等,该冗余设计增加了系统的可用性,缩短了修复间隔时间。

  从以上的说明可以看出,BRFT全国骨干网选择高端、性能稳定、完全冗余的路由器对网络性能的提高起到了要害的作用。良好的设备选型大大提高了网络的稳定性和可扩展性,对将来网络的扩展打下了坚实的基础。

  2 网络拓扑结构的设计

  BRFT全国骨干网在网络拓扑结构的设计上采用冗余的网络结构设计。全网4个核心节点及10个骨干节点全部以 2.5Gbps 的带宽互联,其中4个核心节点物理拓扑结构为全网状互联,每个骨干节点与临近两个核心节点做冗余的双归化连接,实现了无单点故障,任意两点间通讯都不超过3条,在整个网络拓扑结构实现了层次化设计,简化了网络拓补结构,从而达到了网络拓扑结构清楚明了,易于网络扩展的目的(图2)。

广电全国骨干网数据平台技术介绍(图二)

图2

  考虑到BRFT一期骨干网的网络拓扑的可扩展性和设备的兼容性,该平台的内部网关路由协议选择的是OSPF协议。OSPF协议是基于最短路径优先(SPF)算法实现的,是一种基于链路—状态(Link—State)的路由协议,支持CIDR,路由信息较其他协议要少,而且它的收敛速度很快,能及时反映网络拓扑的变化。OSPF具有很好的开放性,其协议遵循RFC1247标准。OSPF协议最大的特点之一是作为一种层次化的路由协议,支持区域(area)寻径,这样网络治理由一个自治系统域划分为若干个区域,区域间寻径可减少网络开销,并且可屏蔽不需对外发布的信息。OSPF协议的metric值是基于带宽计算的,相对基于跳数(hop)计算metric值的路由协议计算出的最佳路由更加合理,同时OSPF协议对一个网络中metric值相同的不同路径采用负载均担的方法,优化了网络结构及性能。

  BRFT全国骨干平台作为一个电信级网络已申请自治系统治理号,作为一个独立的AS进行治理。各省网采用私有AS号与骨干网通过EBGP协议互联。骨干网内部则通过IBGP协议同步网络内部与外部的路由信息。

  BGP是IETF建议的边界网关协议。BGP协议对网络底层的网络拓扑结构没有限制,BGP通过对等体(peer)之间的信息交互,构造出整个网络自治域的拓扑结构,通过该拓扑图,BGP协议可以保证自治域之间的最佳路径的选择,并且避免路由循环的出现。BGP边界网关协议是运行在TCP连接之上的,端口号为179,路由信息在TCP连接上传输。建立 BGP TCP连接的两个实体被称为BGP对等体(peer),两个对等体可以是在一个自治域内,也可在两个自治域内实现两个自治域间的对等互连。域间的BGP对等体连接被称为EBGP(外部边界网关协议),域内的BGP对等体连接被称为IBGP(内部边界网关协议)。

  3 路由反射器技术

  BRFT全国骨干网作为一个电信级的骨干网络平台,并且考虑到未来网络拓扑结构的扩展及复杂化,在IBGP 设计上采用了路由反射器技术(Route Reflector)。由于BGP协议规定运行IBGP协议的路由器必须作全连接(full mesh),这样就会有一个问题,当一个自治系统内运行内部边界网关协议的路由器达到一定数量时,根据n(n-1)/2的算法,IBGP的连接也随之成倍增加,从而大大降低了网络运行的稳定性,当网络发生震荡时,网络拓扑的收敛时间也会随之延长,这往往是我们不愿看到的也是不应出现的问题。

   在这种情况下,路由反射器是解决问题的利器,在路由反射技术(图3)的设计中,我们可以指定一定数量的路由器作为客户端与路由反射器组成一个簇(Cluster),BGP 路由同步信息通过路由反射器发送给所有客户端路由器及非客户端路由器,而当一台客户端路由器学习到新的路由信息时仅需传送给和它同属于同一个簇的路由反射器而不需要发送给其他路由器,包括同属于一个簇的其他客户端路由器或是不属于本簇的非客户端路由器。由此我们可以看出,通过路由反射技术的实施,自治域内的IBGP连接数量会大大减少,从而减轻了网络负担。


   因此我们可以看出路由反射技术在BGP设计中起到了非常重要的作用。在BRFT网络(图4)中,我们将四个核心节点定义为路由反射器,每两个核心节点互为备份,与同这两个核心节点做双轨连接的每个骨干节点组成一个簇(Cluster)。该网络设计大大简化了IBGP逻辑连接的数量及复杂性,同时提供了很高的可靠性。

  4 BGP设计

  我们知道,没有规划策略的BGP设计是不完整的设计。BRFT全国骨干网在BGP设计上进行了全面的规划,通过有效的利用BGP的各种属性,并设计规划了实用的路由策略对网络进行了更好的优化。通过对路由策略进行控制可以控制数据流在AS之间的流动方向,对于保护网络安全,合理运用网络资源等都具有重要的意义。在路由策略控制中,主要利用A S_PATH,Local_PReference,MED(MULTI_EXIT_DISC)等属性对流量进行控制。例如AS-PATH属性可以对数据进行按AS的过滤,通过对AS-Path表长度的控制(如加入哑AS号)可以控制数据走哪条路径(在其他条件相同的情况下,BGP优先选择AS-Path长度小的路由)。通过控制入境(inbound)路由信息的Loca1-Preference属性可以控制数据流的出境(outbound)路径。通过控制出境路由的MED属性可以控制数据流的入境路径。通过合理设置这些属性可以达到负载平衡和路由对称的功能。   BGP属性不同,优先权也不同,其中Loca1-Preference属性的优先权就高于MED(MULTI-EX-IT-DISC)属性,当两个属性同时应用于路由策略中时,路由策略会执行Loca1-Peference属性。

  Loca1-Preference属性可以控制业务数据流的出境(outbound)路径。Loca1-Preference属性值高的优先权高,如图5所示。

  通过控制出境路由的MED属性可以控制数据流的入境路径。MED属性值低的优先权高,如图6所示。

  通过控制BGP属性,生成路由策略,路由协议调用相应的路由策略进行输出输入的控制,从而达到控制过滤网络路径及网络流量的目的,如图7所示。

广电全国骨干网数据平台技术介绍(图三)

图5、6、7

  现在,BRFT全国骨干网已经在北京建立了POP点与其他电信级ISP运行商建立了EBGP连接,得到了高带宽的Internet出口,并计划在上海市也建立同样的POP点,使得BRFT网络数据平台能够提供高带宽的Internet接入服务及高速的网络互连。

  通过以上对BRFT全国骨干网BGP协议规划设计的全面介绍,我们可以看到,BRFT全国骨干网是本着高可靠性、高性能、高可扩展性的原则设计与实施的。我们相信对该网络的成功的设计实施会对将来的网络业务发展及网络的扩展起着不可替代的重要作用。