【文章內容簡介】 址規(guī)劃. 網絡地址規(guī)劃的原則IP地址的合理分配是保證網絡順利運行和網絡資源有效利用的關鍵。對于華北電力調度網的IP地址的分配應該盡可能地利用申請到的地址空間，充分考慮到地址空間的合理使用，保證實現最佳的網絡內地址分配及業(yè)務流量的均勻分布。IP地址空間的分配與合理使用與網絡拓撲結構、網絡組織及路由政策有非常密切的關系，將對網絡的可用性、可靠性與有效性產生顯著影響，充分考慮本地網對IP地址的需求，滿足未來業(yè)務發(fā)展對IP地址的需求。IP地址規(guī)劃遵循以下原則：1. IP地址的規(guī)劃與劃分應該考慮到網絡的業(yè)務飛速發(fā)展，能夠滿足未來發(fā)展的需要；即要滿足本期工程對IP地址的需求，同時要充分考慮未來業(yè)務發(fā)展，預留相應的地址段；2. IP地址的分配需要有足夠的靈活性，能夠滿足各種用戶的需要；3. 地址分配是由業(yè)務驅動，按照業(yè)務量的大小分配各地的地址段；4. IP地址的分配必須采用VLSM技術，保證IP地址的利用效率；5. 采用CIDR技術，這樣可以減小路由器路由表的大小，加快路由器路由的收斂速度，也可以減小網絡中廣播的路由信息的大?。?. 合理利用已申請的地址空間，提高地址的利用效率。IP地址為32 位，包括兩個部分：網絡地址和端機地址，如下圖所示：IP 地址包括五種不同的級別，由左端高位的比特來表示不同的級別， 如下表所示：其中A、B、C 級別是國際互聯網上公共分配的地址，每一種級別網絡地址與主機地址占用的位數見下圖所示： 一個IP 地址可以很容易地從其第一個十進制數字上識別出來，是屬于 那一個級別，各級別分別有一定的數值范圍，如下表所示： 在每一個IP地址級別中又可以分出多個IP子網地址，子網地址給屬 于同一個IP地址的網絡帶來了靈活性和有效性。例如，一個用戶被分配以 ，那么，采用IP子網地址又可以分出：， ， 等子網地址，子網地址由用戶自己管理：IP地址可分為合法IP地址和保留IP地址，保留IP地址范圍如下：–––為了更有效的使用寶貴的IP地址資源，IP地址的分配可以根據以下幾個層次考慮： 第一層：以網絡匯接區(qū)域來劃分 根據網絡匯接分布的地理區(qū)域來劃分連續(xù)的IP地址空間；；需要為網絡的擴展預留地址空間。 第二層： 在區(qū)域接入網內，以網絡功能來劃分 可以根據不同的應用和網絡功能來劃分為不同的VLAN，如：用戶網絡接入地址；數據服務器地址空間和網絡管理操作。可以從號碼上識別出應用和功能； 網絡 IP地址空間設計網絡IP地址分為以下幾類：點到點的鏈路：需要30位地址掩碼的最小子網；這是有兩個地址空間的子網，適用點到點的鏈路連接。 局域網地址：按照主機接入數量和設備數量來分配子網空間。路由器 loopback 地址：每臺路由器需要一個32位掩碼的IP地址。 Loopback地址是為路由協議和網絡管理而定義，確保當鏈路故障時網絡操作依然可以訪問路由器。. 網絡地址規(guī)劃我們假設華北電力調度數據網采用B類地址空間，~ ，該地址范圍主要含設備標識地址、鏈路地址、廣域網邊界地址、網管地址等。業(yè)務地址不在本方案中設計。1．點對點鏈路的地址點對點的鏈路地址的分配主要分下面幾個部分：核心設備到匯聚層設備的互連＋匯聚層設備到接入層設備的互連。對于點對點的鏈路，其需要兩地址，一個兩個地址空間的子網需要4個IP地址，這樣一個C類地址(256個),可以滿足64個點對點鏈路的需要。核心層設備到匯聚層設備的互連：從核心的六臺M40e到28個匯聚層節(jié)點，一共使用了30根鏈路，再加上核心的六臺M40e之間的互連的8根鏈路，一共是38根鏈路，那么這一部分所需要的IP地址為38*4=142個地址?？紤]到以后的擴展性，可以給該部分的互連地址2個 C類地址。匯聚層到接入層設備的互連：考慮到地址比較充裕，且一定的可管理性和便于匯聚的特點，給每個匯聚層到接入層的互連地址分配一個C類地址?？偣灿?2個骨干路由器，所以一共分配22個C類地址。網絡IP地址分配表區(qū)域IP地址段候村變雁同變潞城變廉州變保北變蒼西變永圣域變豐鎮(zhèn)變張家口承德秦皇島廊坊唐山姜家營吳莊變聊城山西省調內蒙省調河北省調北京區(qū)調天津區(qū)調山東省調2．路由器Loopback地址 華北電力調度數據網一共有110臺設備，所以給其分配一個C類地址, 。對于各個局域網內部的業(yè)務地址，可根據其各自的網絡規(guī)模和需要，設計若干C類，并做適當預留，注意為做匯聚的方便，最好做4或8的C類間隔。對于分配IP地址時應充分采用VLSM(可變長子網掩碼技術)和CIDR(無類域間路由技術)，減少路由表信息在廣域網上的傳送，從而達到優(yōu)化整個網絡和保障路由策略實施的目的。. 組播路由協議及業(yè)務設計組播能力可以最大程度地節(jié)省網絡帶寬資源，它可以使同樣的數據無需在網絡中傳送多次即可到達終端用戶。組播協議包括組管理協議IGMP和組播路由協議（DVMRP、MOSPF、PIM等）。IGMP負責本地路由器到直接與它相連的子網的組播分組的發(fā)送，并不關心路由器間或跨越中間網絡的組播分組轉發(fā)。組播路由協議則完成路由器間和跨網絡的組播分組的轉發(fā)任務。終端用戶通過IGMP協議通知路由器所希望加入的組播組，路由器確定出每個組播組內的用戶所在的位置。根據網絡的實際情況，有兩大類組播路由協議：密集模式和稀疏模式。兩者之間沒有固定的界限。一般說來，可以從兩個方面詳細區(qū)分：根據網絡的實際情況，有兩大類組播路由協議：密集模式和稀疏模式。兩者之間沒有固定的界限。一般說來，可以從兩個方面詳細區(qū)分：l 密集模式適用于小型網絡，其假設是全網有非常密集的組員存在，采用廣播＋剪枝的工作策略。密集模式的路由協議包括DVMRP、MOSPF和PIMDM。l 稀疏模式默認所有機器都不需要收多播包，只有明確指定需要的才予以轉發(fā)。稀疏方式的路由協議包括PIMSM。Juniper公司地M/J系列路由器具有強大的組播支持能力，包括 IGMP v1/v2/vPIMSM、PIMDM、MLD、SSM、RP、MSDP、BSR 以及MPLS/BGP VPN 中的組播，以高效利用資源、傳輸高價值的內容。由于大量的基于組播技術的網絡應用涉及視頻和音頻的應用，因而如何保證基于組播的服務質量的要求也至關重要。Juniper公司先進的QoS技術可以保證對組播的服務質量，參見業(yè)務功能中的擁塞控制及服務保障。針對華北電力調度數據網的組播路由設計，建議采用PIMSM作為域內組播協議，按物理拓撲設置RP（集合點）。建議在華北區(qū)調的兩個核心節(jié)點M40e作為RP，負責整個網絡的組播信息匯聚。建議配置anycast RP，以實現RP之間的負荷均衡和冗余。RP之間建立MSDP連接。當需要與其它的電力調度網路由器建立鄰接關系時采用MSDP協議。對于到用戶或其它網絡，我方建議根據實際可用的條件，可以選擇PIMSM、DVMRP、MSDP來連接，對于其它網外組播網絡可以考慮采用DVMRP或MSDP連接。雖然我方給出了上述解決方案，并且Juniper的路由器均支持PIMSM、DVMRP和MSDP，為了慎重起見，我方建議先選擇幾個節(jié)點進行聯網試點，在試點成功的基礎上再逐步推展。. 流量工程實施方案流量工程是指為了平衡網絡鏈路、交換機和路由器上的流量負載，根據數據流量進行路徑選擇的過程，主要用于提高網絡運作效率與可靠性，并優(yōu)化網絡資源利用和流量性能。流量工程的主要目標是采用有效與可靠的網絡操作來優(yōu)化網絡資源使用和通信性能。流量工程性能目標包括兩種類型：l 面向流量，增強通信流量QoS，主要包括減少丟失、降低延時、提高吞吐和完成服務級合約；盡力轉發(fā)業(yè)務強調丟失最小化的性能指標、分類業(yè)務采用面向統(tǒng)計的性能指標。l 面向資源，優(yōu)化資源利用，主要包括優(yōu)化多個資源的利用和優(yōu)化網絡帶寬的利用。減小擁塞是這兩種性能目標類型中一個共同的主要目標，擁塞可能來自兩個原因：（1）有限的資源承載了過大的流量負載，解決這個問題主要依靠擴容、應用擁塞控制技術（如限速、流控、排隊管理、調度控制等）；（2）流量負載到網絡資源的映射不合理，解決這個問題主要通過流量工程。傳統(tǒng)IGP采用最短路由優(yōu)先（SPF）算法的拓撲驅動，缺乏根據可用帶寬和流量特征進行尋徑的能力，容易產生網絡擁塞。而采用MPLS來支持流量工程，則有以下方面的優(yōu)點：（1）支持顯式路徑，不受按目的地址轉發(fā)方法的限制，顯式標記交換路徑可以采用手工管理配置完成或利用有關協議自動完成；（2）支持高效維護；（3）流量中繼可以實例化和映射到標記交換路徑；（4）可以為流量中繼指定相關屬性來調節(jié)它的行為特征；（5）可以為資源指定相關屬性來約束LSP部署和穿過它們的流量中繼；（6）支持流量的聚集和分離而傳統(tǒng)按目的地址的轉發(fā)只支持流量聚集；（7）易于和基于約束的路由體系結構相集成；（8）以較低的開銷實現流量工程。MPLS流量工程最核心的實現方法是利用約束路由計算顯式路徑、利用顯式路徑建立標記交換路徑（LSP）、利用標記交換路徑進行流量分配。值得指出的是，MPLS自愈恢復是MPLS流量工程的一種重要應用特性。自愈恢復是指在網絡發(fā)生故障時，如何及時進行故障切換，保障網絡應用不受影響。MPLS自愈恢復實現包括以下幾種方式：鏈路或節(jié)點保護：這種方式與SONET/SDH的保護是類似的。它采用的技術是MPLS快速重路由（Fast Reroute）。在這種情況下，為每個鏈路和節(jié)點提供單獨的迂回路由進行保護，在建立標記交換路徑時，每個節(jié)點負責為每條鏈路或節(jié)點計算保護路徑，一旦某個鏈路或節(jié)點發(fā)生故障，立即由其直接上游節(jié)點檢測到，然后在該路由器上把流量立即切換到迂回路徑。這種方法的優(yōu)點是切換速度快，但缺點是需要很多備份資源，并且路由器需要維護的狀態(tài)也比較多。采用MPLS方式來實施流量工程，很吸引人的一個方面就是MPLS支持對Link和Node甚至LSP可以達到50ms級別的快速切換。下面簡單描述一下這種方式的控制流和數據流。Detour的方式detour方式的快速重路由這種方式的保護方式每一個detour路徑，只能保護一個LSP的一部分。優(yōu)點是不用在中間節(jié)點配置。在LSP起點（ingress LSR）就可以配置fast reroute的參數。在ingress節(jié)點會攜帶一個RSVP的Fast Reroute Object。中間節(jié)點收到這個Object就會嘗試著使用CSPF（Constrained SPF）算法建立一個Detour路徑。如果router B發(fā)現link或者node失敗，就會修改轉發(fā)表項，把流量切換到detour鏈路上。注意detour鏈路上只有一層標簽。Bypass的實現方式ByPass方式的快速重路由這種方式的快速重路由利用MPLS轉發(fā)時的特性，對于同一個入標簽，不會考慮入接口，會根據相同的NHLFE（Next Hop Label Forwarding Entry）進行轉發(fā)。首先需要配置一個Bypass的LSP（紅顏色），然后R2把經過R7要保護的LSP的入標簽10壓入Bypass LSP的標簽堆棧（一條Bypass LSP可以保護多條LSP）。當R2檢測到鏈路失敗，或者通過RSVP的Hello來發(fā)現R6失敗，R2就會修改轉發(fā)表項，把流量切換到Bypass LSP上。流量壓上兩層標簽在紅色LSP中傳遞。在R4路由器上Pop掉外層標簽，露出標簽10發(fā)送給R7。R7按照原來的LSP的NHLFE項沿著LSP繼續(xù)轉發(fā)。MPLS鏈路/節(jié)點保護也稱作Facility方式，它不同于Fast Reroute只能提供一對一的LSP保護，鏈路/節(jié)點保護只需使用一條Bypass LSP便可同時保護多條LSP。目前多數廠家都提供對此方式的支持。Fast Reroute的切換時間示例快速重路由切換時間示意Juniper路由器設備是業(yè)界唯一支持兩種Fast Reroute方式的路由器。路徑保護：采用MPLS進行路徑保護基本上有兩種方式：路由重新計算和備份路徑恢復。路由重新計算是指在標記交換路徑發(fā)生故障后，通知該路徑的入口路由器，該入口路由器再利用約束路由自動重新計算新的路由，并重新建立一條新的標記交換路徑；由于有計算和重新建立過程，在實際網絡中的恢復時間量級通常和路由恢復量級相當；它的主要優(yōu)點是，無需手工安排額外的路徑，直接與網絡相適應；缺點在于恢復時間比較長。備份路徑恢復是指在建立標記交換路徑時，指定其備份路徑，在主路徑發(fā)生故障，通知入口路由器把流量切換到備份路徑；它的主要優(yōu)點是，恢復時間比較快，主要缺點是需要占用額外的資源。影響MPLS自愈恢復保護性能是路由器的負荷和需要入口路由器同時切換的標記交換路徑數量。我公司建議采用網絡保護和流量優(yōu)化兩個方面實施流量工程。核心、骨干層設備之間采用了155M POS的方式進行互連，建議可以采用IGP路由協議技術實現網絡保護。對于MPLS流量工程保護，可根據業(yè)務需求和緊迫性有選擇地進行。一個基本的原則是把主用路徑和備用路徑放在兩個不重疊的鏈路上。為了避免在初期建立過多的標記交換路徑，我方建議以實際網絡流量分析或嚴密的流量預期分析為前提來建立。對于流量優(yōu)化，采用合適的優(yōu)化路徑，可以合理地利用網絡鏈路并通過建立多條LSP來在網絡中的多條進行流量分擔。我方建議以實際網絡流量分析或嚴密的流量預期分析為前提來建立；根據分析建立的業(yè)務量矩陣來設置流量路徑，分配骨干資源。在本期工程中，我方建議采用以下步驟來部署MPLS流量工程：（1） 采用MPLS LSP來收集業(yè)務統(tǒng)計信息。在這個階段，先部署沒有帶寬要求的LSP；利用相關的LSP統(tǒng)計功能來收集各個節(jié)點路由器之間的流量統(tǒng)計信息。采用LSP統(tǒng)計將能夠比傳統(tǒng)的IP路由更有效地實現POP點之間的流量統(tǒng)計，并能提供不同方向的統(tǒng)計。（2） 部署有帶寬需求的MPLS LSP。根據步驟（1）中的統(tǒng)計結果（如一周的統(tǒng)計平均值）來提供帶寬需求；并采用約束路由來