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带你读《软件定义网络之旅:构建更智能、更快速、更灵活的未来网络》第二章将现代电信网络从全IP 网转变为网络云2.5(四)

简介: 带你读《软件定义网络之旅:构建更智能、更快速、更灵活的未来网络》第二章将现代电信网络从全IP 网转变为网络云2.5

2.5.10    网络核心

第 13章更加详细地描述了 OSI层模型中针对光纤(第一层)和数据分组(第二层和第三层)的核心网络。光纤层提供远程中心局之间的光纤互连,这需要电光转换、光放大、传输控制以及多个信号的多路复用/解复用。分组核心网充当将外围连接在一起的“骨干网,它支持分组流量几乎在任何地方入网,并经济地将分组转发到预定目的地。


用于现代光纤通信的电光设备可分为两种基本类型:可重构光分插复用器ROADMReconfigurableOpticalAdd/DropMultiplexer和光放大器OAOpticalAmplifier。前者通常放置在运营商中央办公室,以支持增加和取消流量(类似于高速公路的驶入驶出匝道);后者负责增加光信号的强度,使其可以继续传输到目的地。


现代高容量光纤系统采用称为密集波分复用(DWDMDense Wavelength Division Multiplexing技术,通过将多个独立高速率(当前速率为 100Gbit/s或 200Gbit/s,但很快将达到 400Gbit/s)光信号整合到同一光纤上,并为每个信号赋予唯一的波长。ROADM通过提供在每个节点添加或删除特定波长的能力来增加此功能。这形成了支持大量位置在彼此之间发送光学波长而无须单独 光纤光缆的光网络。


随着SDN的出现,光层正在以两种关键方式深入发展—功能分解以及与分组层相结合实现传输资源的全局优化。全局优化可采用 SDN来完成。


集中式控制器跟踪所有波长入口点和出口点,并使用路由优化算法和任何每波长约束条件将其配置在各个网络构成部分上。约束条件的实例包括最大往返延迟和多波长分集(当两个或更多波长需要有不重合的独立路径时,不重合的独立路径使这些波长不可能同时失效)。


分组核心是网络核心的组成部分。分组核心将入口分组聚合到网络中不同点的公共链路上,网络核心的作用是从边缘获取分组流,并利用共享光传输层将其发送到指定目的地。由于服务提供商还提供诸如消费互联网、商业互联网与其他互联网公司(称为对等)的连接、私人商业网络(称为虚拟专用网)与云数据中心的连接等诸多IP服务,网络核心还需要执行批量分组传输的任务,尽可能以服务不可知的方式提供。考虑到需要支持的不同类型 IP服务,MPLS(多协议标签交换)可用作分组传输的简化方法。MPLS   在每个数据分组前使用一个短报头,这支持任何一方的核心路由器以快速高效的方式来处理和转发数据分组。标签部分是这两台路由器的已知地址(它在本 地具有极其重要的意义),它支持MPLS标签地址空间在每条链路上进行重用。报头的其他部分包含链路拥塞时使用的流量优先级 也称为服务质量(QoS信息。


为了对流量进行管理,流量工程(TE)技术从每台核心路由器到其他核心路由器创建一条或多条隧道。多条隧道用于支持不同端到端路径更加高效地利用核心服务器容量。入网数据分组被映射到匹配其目的地的隧道。中间核心路由器仅基于隧道映射来转发MPLS分组。在链路出现故障的情况下,两种机制皆可发挥作用。首先,每条链路都有一条到其相邻核心路由器的预定义备 份重路由路径。其次,当可达性信息通过网络进行传播时,所有隧道都会重新确定其路径,阻止 它们使用当前处于故障状态的链路。这种全局修复充分考虑到提高核心容量的更好的全局优化。采用 SDN,可以在 SDN控制器中累积所有全局流量信息和链路状态,以实现更好的全局优化, 它支持对网络进行深度调整。选择使用分布式和集中式控制混合的方法可以实现初始恢复速度    和最大效率之间的最佳平衡。短期内,业界正在引入一种称为分段路由(SRSegmentRouting) 的新方法。SR    支持简化网络,因为它可以对多种控制平面协议进行合并。本质上,分段路由通过支持每个分组携带路径路由信息来发挥作用。因此,在起始点,可以预先确定部分中间跳或    全部中间跳。因此,SR取代了对诸如基于流量工程扩展的资源预留协议(RSVP-TEResourceReservationProtocolforTrafficEngineering)等独立协议的需求,以执行用于标签分发的快速重路由(FRRFastReroute)本地修复和标签分发协议(LDPLabelDistributionProtocol)。


网络核心的最后一个构成部分是路由反射器(RRRouteReflector。连接到核心的所有边缘设备都需要具备相互通信服务的可达性。这可通过采用边界网关协议(BGP)来完成。但是,如何让数百台边缘路由器之间相互交换控制平面信息呢?通过使用一种称为路由反射器的聚合和分发节点。网络中的每台边缘路由器都与一对路由反射器建立连接。在规模方面,可以针对不同服务区域或地理区域部署多对路由反射器。其中每台路由反射器都从其服务的边缘路由器处接收BGP消息,将消息复制并分发给其他边缘路由器。这可以减少边缘和核心路由器的工作量,从而实现控制和数据平面处理功能的扩展和分离。

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