互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢和中國電信CN2實踐[5]

  2.3 網(wǎng)絡(luò)可用性技術(shù)

  根據(jù)ITU Y.1540的定義，網(wǎng)絡(luò)可用性是指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間在能夠保證質(zhì)量要求的前提下傳輸數(shù)據(jù)的時間占總時間的百分比，是衡量網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的最重要的指標(biāo)。決定網(wǎng)絡(luò)可用性的關(guān)鍵技術(shù)包括路由快速收斂技術(shù)、快速重路由（FRR）技術(shù)、軟硬件在線升級技術(shù)、協(xié)議平穩(wěn)重啟技術(shù)、設(shè)備自身可靠性技術(shù)，另外還與傳輸網(wǎng)絡(luò)的可用性有關(guān)。

  路由器和傳輸鏈路的可用性是IP網(wǎng)絡(luò)可用性的基礎(chǔ)。目前路由器本身的可靠性僅為99.9%,離電信級的5個9要求還有不少差距。路由器的可靠性不是靠簡單地增加備用板就能解決的，是一種設(shè)計原則，從一開始就需要納入產(chǎn)品的體系架構(gòu)中。硬件可靠性的主要改進(jìn)措施包括從單平面交換向多平面交換演變；關(guān)鍵部件采取冗余設(shè)計；控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面分離等。軟件可靠性的主要改進(jìn)措施包括采用輕型kernel核心軟件；軟件功能模塊化設(shè)計，使每個軟件模塊在不同的運行空間中運行不同的協(xié)議，改進(jìn)了軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性；進(jìn)程最佳化以實現(xiàn)快速故障恢復(fù)；數(shù)據(jù)最佳化以減少子系統(tǒng)間必須傳送的數(shù)據(jù)量，改進(jìn)系統(tǒng)整體性能等。

  IETF提出了針對ISIS、OSPF、BGP、LDP、RSVP等協(xié)議的平穩(wěn)重啟協(xié)議。平穩(wěn)重啟就是在路由器控制平面故障重啟、軟件升級、主備切換等情況下，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面正常工作，盡量不影響業(yè)務(wù)的正常提供。平穩(wěn)重啟技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定也就是拓?fù)錄]有變化的情況下，盡量保證業(yè)務(wù)提供。如果在協(xié)議重啟期間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化，由于控制引擎不能及時進(jìn)行路由計算和更新，可能造成網(wǎng)絡(luò)路由不同步，產(chǎn)生路由黑洞。平穩(wěn)協(xié)議重啟與快速路由收斂從不同的出發(fā)點減少業(yè)務(wù)的中斷，但是存在一定的矛盾，所以在實際網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中要謹(jǐn)慎使用。

  影響快速路由收斂和快速重路由切換時間的關(guān)鍵因素是故障檢測和判斷技術(shù)。目前主流路由器廠家已經(jīng)支持IETF提出的雙向故障檢測（bidirection  forwarding detection， BFD）協(xié)議。BFD協(xié)議通過在點對點的鏈路之間定期(以10 ms為單位)發(fā)送故障檢測包，不但可以檢測和判斷傳輸鏈路、光接口和設(shè)備端口等硬故障，還可以檢測和判斷傳輸層、鏈路層、IP層和應(yīng)用層由于誤碼造成的丟包等軟故障，彌補了目前基于SDH故障檢測只能實現(xiàn)傳輸層故障檢測的不足。采用BFD后故障檢測時間在30 ms左右。BFD技術(shù)已經(jīng)是新一代路由器端口故障檢測的基本常用功能，不依賴于任何其它協(xié)議或者應(yīng)用，由于采用硬件實現(xiàn)，不影響設(shè)備性能。采用BFD后，結(jié)合其他技術(shù)的進(jìn)步，大型網(wǎng)絡(luò)路由收斂時間可小于500 ms，快速重路由時間可小于50 ms。

  BFD協(xié)議目前主要在路由器上支持，通過發(fā)送UDP包檢測故障，主要為IGP路由協(xié)議服務(wù)。由于BFD協(xié)議只定義了消息格式，可以采用多種傳送層協(xié)議，擴(kuò)展到以太網(wǎng)、MPLS網(wǎng)絡(luò)等。以太網(wǎng)是寬帶接入網(wǎng)的主要匯聚技術(shù)，由于采用SPT實現(xiàn)保護(hù)切換，切換時間在10 s左右，不能滿足下一代互聯(lián)網(wǎng)承載多業(yè)務(wù)的需求。在以太網(wǎng)交換機、DSLAM和BRAS等設(shè)備上引入BFD，支持基于端口的單跳（single hop）BDF和基于VLAN子端口的多跳（multi-hop）BDF，能夠?qū)崿F(xiàn)毫秒級的以太網(wǎng)的故障快速切換，實現(xiàn)BRAS、交換機和傳輸鏈路的保護(hù)。

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