RFC2702_基于MPLS的流量工程要求

RFC2702RequirementsforTrafficEngineeringoverMPLS基于MPLS的流量工程要求RFC文档中文翻译计划-1-组织：中国互动出版网（）RFC文档中文翻译计划（）E-mail：[e-mail]译者：李莉（[e-mail]）译文发布时间：2001-6-10版权：本中文翻译文档版权归中国互动出版网所有。可以用于非商业用途自由转载，但必须保留本文档的翻译及版权信息。NetworkWorkingGroupD.AwducheRequestforComments:2702J.MalcolmCategory:InformationalJ.AgogbuaM.O'DellJ.McManusUUNET(MCIWorldcom)September1999基于MPLS的流量工程要求(RFC2702RequirementsforTrafficEngineeringoverMPLS)本备忘录的状态ThismemoprovidesinformationfortheInternetcommunity.ItdoesnotspecifyanInternetstandardofanykind.Distributionofthismemoisunlimited.版权声明Copyright(C)TheInternetSociety(1999).AllRightsReserved.摘要本文档提出了基于多协议标记交换MPLS的流量工程的一系列要求。它对在MPLS域方便实施高效可靠的网络运作的策略性能做了分析。这些策略可以用来优化网络资源利用，增强面向流量的网络性能。目录1．介绍2．流量工程2.1流量工程性能指标2.2流量与资源控制2.3现有IGP控制机制的局限性3．MPLS和流量工程3.1MPLS导图3.2基于MPLS流量工程的基本问题4．基于MPLS流量工程的增强功能5．流量主干的属性和特征5.1双向的流量主干5.2对流量主干的基本操作RFC2702RequirementsforTrafficEngineeringoverMPLS基于MPLS的流量工程要求RFC文档中文翻译计划-2-5.3统计与性能监测5.4流量主干的基本属性5.5流量参数属性5.6通用路径选择与管理属性5.6.1通过网管指定的显式路由5.6.2多重路径优先级别5.6.3资源类别亲和属性5.6.4适应性属性5.6.5平行的流量主干之间的负载分配5.7优先权属性5.8抢占属性5.9弹性属性5.10策略属性6.资源属性6.1最大分配因子6.2资源等级属性7．约束路由7.1约束路由的基本特征7.2对具体实现的考虑8．小结9．对安全方面的考虑10．参考文献11．鸣谢12．作者地址13．版权声明1.介绍MPLS[1,2]集成了标记交换框架和网络层路由，基本的思路是在MPLS域入口节点处根据转发等价类FEC（ForwardingEquivalenceClasses）给数据报分配一个固定长度的短标记，在整个MPLS域内，和数据报相捆绑的标记将决定数据报的转发，这时将不再考虑数据报本来的报头。依据这个相对简单的规范，可以设计出一套有效的协议构架来解决当前Internet中区分服务面临的许多关键问题。MPLS最重要的一项应用将是流量工程，这项应用的重要性已经逐渐为大家所认识。[1,2,3]本文主要讨论了MPLS在流量工程方面的应用。本文的目的是提出在大型因特骨干网上应用流量工程所需注意的问题和要求。我们希望MPLS的规范，或在此基础上的实现，将会有助于实现这些目标。另外，我们还描述了MPLS实现所需的一些基本功能，以满足流量工程的要求。需要指出的是，尽管我们的讨论主要是基于Internet骨干网的，但是本文所描述的功能同样适用于企业网上的流量工程。一般来说，这些功能可以被用在应用同一技术的任何标签交换网络上，在这样的网络里，任何节点间至少有两条路径。近期的一些文献研究了基于MPLS的流量工程和流量管理，其中较著名的有Li和Rekhter的工作[3]，以及其他一些研究人员的研究。在[3]中，提出了一种利用MPLS和RSVP在因特网上提供可扩展的区分服务及流量工程的框架。本文对上述类似的工作进行了补充。它反映了作者管理大型因特骨干网的经验。2．流量工程这一部分描述了在目前的因特网上的自治系统内的流量工程的一些基本的功能。并且提RFC2702RequirementsforTrafficEngineeringoverMPLS基于MPLS的流量工程要求RFC文档中文翻译计划-3-出了目前的IGP在流量控制和资源控制方面的局限。这一节提出了MPLS的要求的必要性。流量工程（TE）主要是优化运行网络的性能。一般来说，它包含了技术的应用、测量的科学准则、模型化、归纳和因特网流量的控制，以及如何将这些知识和技术应用到实践中来获取一些特定的性能指标。流量工程的一个主要目的就是在促进有效、可靠的网络操作的同时，优化网络资源的利用率和流量的性能。由于网络资源的昂贵和因特网激烈的商业竞争的本质，流量工程已经成为大型自治系统中一个不可缺少的功能。这些事实都说明有必要最大限度的提高运行的效率。2.1流量工程性能指标流量工程的主要性能指标可以分为两种：1．面向流量2．面向资源面向流量的性能指标包括了增强流量QoS功能的各个方面。在单一QoS等级，尽力而为的Internet流量模型中，面向流量的性能指标包括：对分组丢失的最小化、对时延的最小化、对吞吐量的最大化以及对服务等级协定的增强等。在这一流量模型中，使分组丢失最小化是最重要的性能指标。而在未来的区分服务的因特网中，一些与统计数据有关的面向流量的性能指标（如时延峰值变化、丢失率等）也将会越来越重要。面向资源的性能指标包括了优化资源利用的各个方面。高效的网络管理是达到面向资源性能指标的重要途径。通常我们都希望能够确保在其他可选路径上还有可用资源时，一条路径上的网络资源不会被过度的使用。带宽是当前网络上的一种非常重要的资源。因此，流量工程的一项中心任务就是对带宽资源进行有效的管理。无论是面向资源的还是面向流量的流量工程，它们首要的性能指标都是拥塞的最小化。这里所关心的拥塞主要是长时间的拥塞，而不是由突发的流量所造成的短时间拥塞。发生拥塞的情况主要有以下两种：1．当网络资源不足以满足负载的要求时所发生的拥塞。2．当业务流量与可用资源之间的映射效率不高时，导致一部分网络资源被过度使用，而另一部分资源却未被充分利用时所造成的拥塞。第一种类型的拥塞可以用以下方式解决：（1）对网络进行扩充，或（2）应用经典的拥塞控制技术，或（3）同时使用以上两种方法。经典的拥塞控制技术是试图对业务请求进行控制，从而保证业务能够和可使用的资源相匹配。用于拥塞控制的经典技术包括：速率控制、窗口控制、路由器队列管理、流程控制以及一些其他的技术（见[8]以及它的参考文献）。第二种类型的拥塞，即由于资源的不合理分配而引起的拥塞，通常可以用流量工程来解决。一般来说，不合理的资源分配所造成的拥塞都可以通过负载均衡来缓解。这类策略是通过有效的资源分配，减轻拥塞或者是减少资源的使用，使得拥塞最小化，或资源利用率最大化。当拥塞最小化时，将减少分组丢失，也将缩短传输时延，同时吞吐量将增大。这样，终端用户所感觉到的服务质量将会有显著提升。显然，负载均衡是优化网络性能的重要策略。然而，提供给流量工程的策略必须是足够灵活的，以便网络管理员可以实现兼顾普遍成本结构和效用、税收模型的其他策略。2.2流量与资源控制网络的性能优化本质上是一个控制的问题。在流量工程中，由一位流量工程师或一台控制设备来充当一个自适应控制系统的控制者。该系统包括一系列相互连接的网络元素，一个网络性能监测系统以及一整套网络配置与管理工具。流量工程师制定出一整套控制策略，利用网络性能监测系统对网络的状态进项观察，然后对业务流量进行描述，最后通过控制措施使网络达到与控制策略相符的、理想的状态。这一过程可以针对网络的现有状态实时进行，或者，借助预报技术对网络状态的发展加以预测并采取相应的措施来提前进行。而后一种技术可以提前避免网络产生不良状况。RFC2702RequirementsforTrafficEngineeringoverMPLS基于MPLS的流量工程要求RFC文档中文翻译计划-4-理想情况下，上述控制措施应包括：1．对各种流量管理参数的修改，2．对与路由有关的参数的修改，3．对与资源有关的属性与约束条件的修改。如果可能的话，流量工程的过程中应尽量避免手工参与。上述的控制措施可以以一种分布式的，可扩展的方式自动完成。2.3现有IGP控制机制的局限性这一小节阐述了IGP在流量工程方面的较为明显的局限性。现有的因特网内部网关协议簇并没有提供流量工程的能力。因此，很难针对网络的性能问题实现有效的策略。事实上，基于最短路径算法的IGPs是造成AS网络中的拥塞的主要原因。最短路径算法是简单的基于附加值的优化算法。这些协议都是拓扑驱动的，因此它们都不考虑网络可用的带宽和流量的特征。当出现以下情况时，就会发生拥塞：1．多个业务流的最短路径汇聚到一条特定的链路或者路由器接口上时，或2．某条业务流的最短路径将通过某条带宽不足以支持该业务的链路或接口时。在这两种情况下，即使存在着拥有充足带宽的其他路径，拥塞仍然会发生。这种拥塞问题（资源未合理分配的症状）正是流量工程所要避免的。对于第二种原因造成的拥塞，可以用“等开销路径负载分摊”技术来解决，但是对于由第一种原因造成的拥塞，特别是对于拥有复杂拓扑结构的大型网络，这种技术就没什么帮助。目前，解决IGP协议簇的上述缺陷的较流行的方式是使用重叠模型技术，例如IPoverATM、IPoverFR等。重叠模型在网络的物理拓扑结构上提供了一个自由的虚拟拓扑结构，从而扩展了网络设计的空间。这种虚拟拓扑结构由虚电路构成，在IGP路由协议看来，这些虚电路就相当于过去的物理链路。重叠模型还提供了许多其他重要的业务来支持流量与资源控制，它们包括：（1）VC级的约束路由，（2）可由网络管理人员进行配置的显式路由，（3）路径压缩，（4）呼叫允许控制功能，（5）流量整形和流量策略功能，以及（6）VC的生存功能。依靠这些功能可以实现许多流量工程策略。例如，可以很容易的将过度使用的网络资源上的业务流量转移到较为空闲的网络资源上。对于大型网络来说，它所使用的MPLS必须拥有至少和重叠模型同样水平的功能。所幸，这种功能在MPLS中可以较容易的实现。3．MPLS和流量工程这一节阐述了MPLS在流量工程上的应用。接下来的章节阐述了为了达到流量工程的要求，MPLS所应具备的功能。MPLS本身就具备了完成重叠模型所实现的各种流量工程功能的潜力。不同的是，它使用的是集成模型，其成本与可扩展性较之重叠模型以及现有的其他同类技术都更为理想。同样重要的是，它将有可能实现流量工程功能的自动化。这一点将有待进一步研究，它已经超出了本文的范围。关于术语的说明：在本文余下的部分将会广泛使用流量主干（traffictrunk）的概念。根据Li和Rekhter[3]，流量主干是指被放在同一条标签交换路径的具有相同类型的业务流。本质上，流量主干是某种特定的流量特征的抽象。将流量主干看作被路由的对象将会很有益处，也就是说，流量主干经过的路径可以被改变。在这种意义上说，流量主干同ATM网和帧中继网上的虚电路很相似。然而，我们必须强调，流量主干同它所经过的路径，也就是LSP之间有着根本的区别。LSP是流量所经过的一个特定的标签交换路径。在实践中，术语LSP是和流量主干当作同义语使用的。在5.0节中总结了本文所使用的流量主干的其他特性。MPLS的吸引人之处可以被归结为以下几点：（1）通过手工的网管配置或是下层协议的自动配置，可以很容易的建立起不受传统逐跳路由协议限