【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】
o 7 5X XC i s c o 7 5X XC i s c o 7 5X XC i s c o 7 5X X C i s c o 7 5X XC i s c o 7 5X XC i s c o 7 5X XC i s c o 7 5X XA B654 321 假設(shè)有兩種數(shù)據(jù)流量,一種集中地分布在路由器 6 和 A 之間,另一種則集中地分布在路由器 3 和 B 之間。如果采用以前 FDDI 或 Token Ring之類的環(huán)路技術(shù),這兩種數(shù)據(jù)流量不可能在環(huán)上同時(shí)存在。為什么呢?因?yàn)橐郧暗臄?shù)據(jù)環(huán)路技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)包采用“源剝離”的工作機(jī)制,當(dāng)路由器 A 向路由器 4發(fā)送數(shù)據(jù)包,數(shù)據(jù)包被路由器 4 接收到后,仍需沿著路由器 321B 的環(huán)路網(wǎng)段傳回源節(jié)點(diǎn) A(當(dāng)然也就占用路由器 321B 環(huán)路 網(wǎng)段的帶寬 )。帶寬被占用了,路由器 321B 之間的另一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量當(dāng)然也就不可能同時(shí)傳輸了。而當(dāng)采用了 SRP 技術(shù)后,由于采用“目標(biāo)剝離”的工作機(jī)制,當(dāng)路由器 A 向路由器 4發(fā)送數(shù)據(jù)包,數(shù)據(jù)包被路由器 4 接收到后,便直接從環(huán)路上剝離,無(wú)需占用路由器 321B 之間的環(huán)路網(wǎng)段,使得該環(huán)路網(wǎng)段處于空閑狀態(tài),另一種數(shù)據(jù)流量便可以進(jìn)行“環(huán)路空間復(fù)用”,與第一種數(shù)據(jù)流量在 DPT 環(huán)上同時(shí)并行傳輸。 SRP數(shù)據(jù)包解析 IP包的兩次封裝 SRP 是一種全新的、可適用于 LAN、 MAN、 WAN 多種應(yīng)用的第二層( MAC)協(xié)議,并且 , SRP 與物理傳輸介質(zhì)無(wú)關(guān) SRP 數(shù)據(jù)包目前支持 SONET/SDH 的幀封裝格式。來(lái)自網(wǎng)絡(luò)第三層的 IP 數(shù)據(jù)包經(jīng)過 SRP 包頭和 SONET/SDH 包頭兩次封裝后,可在“ Dark Fiber、 SDH、 WDM”不同的物理設(shè)備上傳輸。一個(gè) IP 數(shù)據(jù)包經(jīng)由 SRP 和 SONET/SDH 兩次封裝的示意圖如下: 廣西廣電綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)建議書 第 13 頁(yè) SRP 數(shù)據(jù)包的字段組成 下面我們將針對(duì) SRP 數(shù)據(jù)包的各字段內(nèi)容作一詳細(xì)的分析和介紹。首先來(lái)看一下一個(gè)完整的 SRP 數(shù)據(jù)包各字段組成情況(參見下圖),圖中給出的是一個(gè)SRP 控制包的各字段組成情況 對(duì)于 SRP 數(shù)據(jù)包 ,只要將圖中的 Control Type字段和 Payload Length 字段均歸屬為 Payload 字段即可。 SRP 包頭中的第一個(gè)字段 TTL 表示該 SRP 數(shù)據(jù)包的生存時(shí)間,由 11bit 的信息組成。 SRP 數(shù)據(jù)包在環(huán)上每經(jīng)過一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)一次, TTL 字段的值將遞減一次,當(dāng) TTL 字段的值遞減到 0 時(shí),該 SRP 數(shù)據(jù)包將從環(huán)上被剝離。 SRP 包頭中的第二個(gè)字段 RI 只含一個(gè) bit 的信息,意為環(huán)標(biāo)識(shí) (Ring Identifier)。 當(dāng) RI 值為 0 時(shí),表示內(nèi)環(huán) (Inner Ring);當(dāng) RI 值為 1 時(shí),表示外環(huán)(Outer Ring)。 SRP 包頭中的第三個(gè)字段 DS 同樣只包含一個(gè) bit 的信息,意為“目標(biāo)剝離開關(guān) Destination Strip”。 當(dāng) DS 值為 1 時(shí),表示數(shù)據(jù)包將采用目標(biāo)剝離的方式;當(dāng) DS 值為 0 時(shí),表示數(shù)據(jù)包將采用源剝離的方式 (一般應(yīng)用于多播 Multicast 應(yīng) 廣西廣電綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)建議書 第 14 頁(yè) 用場(chǎng)合 )。 SRP 包頭中的第四個(gè)字段 PRI 為“優(yōu)先級(jí)字段 Priority Field”,共包含 3 個(gè)bit 的信息。 PRI 字段用于標(biāo)識(shí) SRP 數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí), PRI 的取值越大,表示 SRP數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)越高。 SRP 包頭中的第五個(gè)字段 MODE 包含 3 個(gè) bit 的信息,其各種取值的含義列表如下: MODE 取值 含義描述 000011 未使用 100 拓樸控制信息 101 保護(hù)交換控制信息 110 MAC Keepalive 控制信息 111 保留 SRP 包頭中的第六個(gè)字段 USAGE 共包含 12bit 的信息,其中的信息含義主要包括 SRPfa 公平算法相關(guān)的帶寬信息。關(guān)于 SRPfa 算法,在后面的小節(jié)中將加以詳細(xì)描述。 SRP 包頭中的第七個(gè)字段 P 只包含一個(gè) bit 的信息,為校驗(yàn)位,用于對(duì) SRP包頭的前 31 位信息作奇校驗(yàn)。 在 SRP 包中的“協(xié)議類型 (Protocol Type)”字段,共包含 16bit 的信息,目前支持下面三種取值選項(xiàng): Value Protocol Type 0x2020 SRP Control 0x0800 IP Version 4 0x0806 ARP 當(dāng)“協(xié)議類型”字段通過取值 (一臨時(shí)數(shù)值 )標(biāo)識(shí)該 SRP 數(shù)據(jù)包為“ SRP 控制包”時(shí),“目標(biāo) MAC 地址”字段的值將被設(shè)置為 0x0。所有除 keepalive 之外的控制包在 DPT 環(huán)上均以最高的優(yōu)先級(jí)傳輸( PRI=0x7)。 SRP 包中的“控制類型 (Control Type)”也是 16bit 字段,目前只有兩種取值選擇,以代表兩種不同的控制信息類型: Value Control Type Description 廣西廣電綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)建議書 第 15 頁(yè) 0x0001 Topology Discovery 0x0002 IPS message 0x00030xFFFF Reserved SRP 包中的“ Payload Length”為 16bit 字段,顧名思義,它代表 SRP 控制信息的有效載荷長(zhǎng)度。 SRP 包的接收處理方式 SRP 包有兩種,一種為數(shù)據(jù)包,一種為控制包。數(shù)據(jù)包可以是單播 (unicast)數(shù)據(jù)包或多播 (Multicast)數(shù)據(jù)包;控制包則根據(jù)“控制類型” (Control Type)字段的不同取值代表不同的含義,目前控制包的類型可分為“拓樸發(fā)現(xiàn)”控制包和“ IPS消息”控制包兩種類型。一個(gè) SRP 包流經(jīng)環(huán)節(jié)點(diǎn)時(shí),根據(jù)實(shí)際情況可能遇到的處理方式概括起來(lái)有如下幾種: 剝離 (Stripped) 轉(zhuǎn)發(fā) (Forwarded) 接收 (Received) 接收并轉(zhuǎn)發(fā) (Received amp。 forwared) 回繞 (Wrapped) 直通 (Passthrough) 由于控制包是以“點(diǎn)到點(diǎn)”的方式傳送,因而對(duì)于所有的控制包,在流經(jīng)環(huán)節(jié)點(diǎn)時(shí),將從環(huán) 中剝離,環(huán)節(jié)點(diǎn)在對(duì)控制包進(jìn)行處理時(shí)無(wú)需進(jìn)行源地址和目標(biāo)地址的檢查。 當(dāng) SRP 數(shù)據(jù)包流經(jīng)環(huán)節(jié)點(diǎn)時(shí),如果該節(jié)點(diǎn)并不是數(shù)據(jù)包的最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn),或者該數(shù)據(jù)包是一個(gè)多播 (Multicast)數(shù)據(jù)包,或者數(shù)據(jù)包中“目標(biāo)剝離”字段的值為 0(DS=0,表示源剝離 ),該節(jié)點(diǎn)將檢查該數(shù)據(jù)包的生存時(shí)間 TTL(Time to Live),如果 TTL=1,則將該 SRP 數(shù)據(jù)包從環(huán)中剝離;否則便將 TTL 值遞減后將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至 transmit 緩沖區(qū),使得該 SRP 數(shù)據(jù)包能夠繼續(xù)在環(huán)上流動(dòng)至下一節(jié)點(diǎn)。 廣西廣電綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)建議書 第 16 頁(yè) SRP公平算法 SRPfa的定義及主要 特性 DPT 環(huán)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都執(zhí)行著一種算法的分布式拷貝,以保證在 DPT 環(huán)的所有環(huán)段上均能實(shí)現(xiàn)全程公平 (Global Fairness)、本地帶寬優(yōu)化和帶寬可伸縮性。該算法便稱為 SRP 公平算法 (SRP fairness algorithm),簡(jiǎn)寫為 SRPfa。 SRPfa 的主要特性有如下幾點(diǎn): 全程公平 (Global Fairness) 環(huán)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過控制數(shù)據(jù)包被轉(zhuǎn)發(fā)到環(huán)上的速率來(lái)獲得對(duì)環(huán)路帶寬的公平分享,從而避免數(shù)據(jù)包在流經(jīng)環(huán)路節(jié)點(diǎn)時(shí)發(fā)生帶寬匱乏或過度延遲的現(xiàn)象。 本地優(yōu)化 (Local optimization) 本地帶寬優(yōu)化特性是指環(huán)路節(jié)點(diǎn)在公平分享環(huán)路帶寬的基礎(chǔ)上,充分利用SRP 空間復(fù)用技術(shù)來(lái)最大程度地利用本地環(huán)路網(wǎng)段的帶寬。 可伸縮性 (Scalability) SRPfa 可用來(lái)對(duì)分布于不同地理位置的、由大量路由器構(gòu)成的環(huán)進(jìn)行高效的帶寬控制,支持的路由器節(jié)點(diǎn)數(shù)可多達(dá) 128 個(gè),支持的環(huán)路速率可高達(dá)OC48c/STM16c 和 OC192c/STM64c。 注: 目前只有由 3 個(gè)以上 SRP 節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的 DPT 環(huán)才支持 SRPfa 公平算法; 目前一個(gè) DPT 環(huán)上所能支持的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)一般不超過 32 個(gè)。 SRPfa的工作機(jī)制 前面我們?cè)岬竭^, SRP包頭中的第六個(gè)字段 USAGE(12bit)記錄有與 SRPfa公平算法相關(guān)的帶寬信息。下面我們將詳細(xì)介紹 SRPfa 公平算法在 DPT 環(huán)中的工作機(jī)制。 當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)在環(huán)上碰到擁塞情形時(shí),它將向上游鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送根據(jù)接收帶寬計(jì)算出的 Usage(使用率 )信息。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)從其下游節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)較低的 Usage信息時(shí),它將該信息向上游轉(zhuǎn)發(fā)。上游鄰節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的 Usage 信息進(jìn)行檢查以確定是否自己導(dǎo)致?lián)砣?,如果是自己?dǎo)致?lián)砣?,?jié)點(diǎn)將暫時(shí)扼殺經(jīng)由該節(jié)點(diǎn)加入DPT 環(huán)的數(shù)據(jù)包,并向上游 轉(zhuǎn)發(fā)其收到的 Usage 信息;否則節(jié)點(diǎn)將會(huì)向其上游 廣西廣電綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)建議書 第 17 頁(yè) 節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)公平信息。 Usage 信息的上游轉(zhuǎn)發(fā)過程將一直繼續(xù),直至 Usage 信息傳達(dá)到導(dǎo)致環(huán)路擁塞的所有節(jié)點(diǎn)源。 SRPfa 包含兩個(gè)門限值變量: MAX_USAGE 和 ALLOW_USAGE。MAX_USAGE 是一預(yù)先配置好的靜態(tài)參數(shù),用來(lái)控制節(jié)點(diǎn)將傳輸隊(duì)列流量插入DPT 環(huán)的最大速率。 ALLOW_USAGE 則是一動(dòng)態(tài)參數(shù),標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)可傳輸流量的最大值,該門限值根據(jù)從下游鄰節(jié)點(diǎn)接收到的 Usage 信息作定期更新。 IPS智能保護(hù)交換 “智能保護(hù)交換” (IPS),類似 于 SONET/SDH 環(huán)的故障自愈能力,可以對(duì)DPT 環(huán)實(shí)行性能監(jiān)控。當(dāng) DPT 環(huán)上的某個(gè)節(jié)點(diǎn)或某段光纖鏈路出現(xiàn)故障或者是由于信號(hào)衰減原因而導(dǎo)致 DPT 環(huán)不能正常工作時(shí),利用“智能保護(hù)交換” (IPS),可以實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)的快速自愈功能和 IP 服務(wù)的快速恢復(fù)。 下圖給出一個(gè) DPT 雙環(huán)網(wǎng)在其中一段光纖物理割斷后,利用 IPS 實(shí)現(xiàn)故障自愈的一個(gè)典型示例: D e t e c t s Alar m s an d E ve n t san d Wr ap s Rin g ~ 50 m s G S RG S RFib er Cu tFib er Cu tC i s c o 75 X XC i s c o 75 X XC i s c o 75 X XC i s c o 75 X XC i s c o 75 X XC i s c o 75 X XC i s c o 75 X XC i s c o 75 X XG S RG S R 在 DPT 環(huán)正常工作時(shí),與 IPS 相關(guān)的流量都處于極小化狀態(tài);而在環(huán)路故障和恢復(fù)期間,與 IPS 相關(guān)的流量將加速流動(dòng),以促 進(jìn)環(huán)路的快速恢復(fù)。 我們知道, SONET/SDH 環(huán)具備一整套性能監(jiān)控和故障自愈的機(jī)制,稱為APS。與 APS 類似,智能保護(hù)交換 IPS 可為 DPT 環(huán)提供如下特性: 通過 SONET/SDH 的 overhead 字節(jié),提供 Proactive 性能監(jiān)控以及故障檢測(cè)與隔離機(jī)制。 檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)第一層的故障 /事件后,通過環(huán)路 Wrap 方式將失敗的光纖或節(jié)點(diǎn) 廣西廣電綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)建議書 第 18 頁(yè) 迂回旁路,目前一般在 50ms 左右可實(shí)現(xiàn)故障自愈 (DPT 環(huán)恢復(fù)的時(shí)間依賴于環(huán)的直徑 )。需要說(shuō)明的是,該過程對(duì)于第三層路由協(xié)議是完全透明的。 用于多重并發(fā)故障 /事件的保護(hù)交換層次 (等級(jí) )。 然而,與 APS 不同的是, IPS 提供一套附加的包優(yōu)化機(jī)制如下: 不依賴 SONET/SDH 的 overhead 字節(jié),使得 IPS 在非 SONET/SDH 結(jié)構(gòu) (如Dark Fiber 和 WDM)上可以執(zhí)行; 無(wú)需第三層路由協(xié)議重新收斂,提供 50ms 的 IP 服務(wù)恢復(fù)機(jī)制 (包括多于 16個(gè)節(jié)點(diǎn)的大型環(huán) ); 無(wú)需預(yù)留專門的保護(hù)帶寬。采用 DPT 環(huán)后,將不再需要預(yù)留 50%的保護(hù)帶寬用于故障恢復(fù); 提供多層警告提示功能和附加的包優(yōu)化功能。 IPS 不僅僅在網(wǎng)絡(luò)的第一層,同時(shí)可在網(wǎng)絡(luò)第二、三層來(lái)對(duì)事件進(jìn)行監(jiān)控和處理。附加的包優(yōu)化功能如在 某些影響第三層事件的服務(wù)中,可設(shè)置“包直通”模式,以避免環(huán)路進(jìn)入 Wrap 工作方式。 提供即插即用的操作功能。 IPS 不需要繁雜的準(zhǔn)備工作和配置步驟 (包括環(huán)節(jié)點(diǎn)名 /地址和拓樸映射構(gòu)造 )。 DPT與 IP 服務(wù)的集成 DPT 在分組優(yōu)化傳輸方面具備一些非常好的關(guān)鍵特性,這使得現(xiàn)有的和新一代的 IP 服務(wù)可被透明拓展應(yīng)用到城域網(wǎng) MAN 和廣域網(wǎng) WAN 上。 DPT 的這些關(guān)鍵特性主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面: 包優(yōu)先級(jí) 數(shù)據(jù)包經(jīng)過分類后,統(tǒng)一分成高、低兩種優(yōu)先級(jí)。低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包在環(huán)上按照“ besteffort”的方式進(jìn)行處理;高優(yōu) 先級(jí)的數(shù)據(jù)包則會(huì)得到優(yōu)先處理,以滿足那些需要帶寬保證、延時(shí)和抖動(dòng)控制的 IP 服務(wù)需求。 SRP 數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)字段是由導(dǎo)引該數(shù)據(jù)包進(jìn)入 DPT 環(huán)的節(jié)點(diǎn)設(shè)置的,該