组网技巧之多种数据流量控制法(图)

2019-11-04 22:16:53

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供稿：网友

　　“好网络”的一条重要标准，就是看它能否为避免资源浪费和保证要害业务的服务质量，使数据流量在广域网链路中实现负载分担，并且能够让网络专线承载某些业务。
　　
　　网络是信息化建设的一个基础平台，成功的信息化离不开一个好的网络。
　　
　　在人们的眼中，对“好网络”往往有几个基本标准，那就是看它能否在为企业提供办公数据、语音、视讯业务综合传输的同时，保证视频会议等要害业务的服务质量；能否体现出高可靠性，设备和链路都不存在单点故障；能否实现良好的可扩展性，并随着业务的不断扩展，网络可以实现平滑扩展；能否方便地实施运维治理，尽量采用简便、成熟的技术，方便大多数技术人员维护。
　　
　　数据流量不均，治理捉襟见肘
　　
　　但是，还有一点是非常重要的，那就是看它能否为避免资源浪费和保证要害业务的服务质量，使数据流量在广域网链路中实现负载分担，并且能够让网络专线承载某些业务。这一点更加重要，往往在网络规划和实施过程中，不被人们所关注，以至在对网络的运维治理中显得捉襟见肘。
　　
　　一般的大型企业网络，通常会有总部、区域中心和地区公司三级之分。企业网络的总部，通常会设置在企业的总部，下属若干个区域中心，各个区域中心下连若干家不等的地区公司，形成一个三级树状冗余网络拓扑结构。
　　
　　在网络连接方式上，往往会有这样一种做法：总部路由器分别通过不同运营商的不同带宽专线连接到区域核心，区域核心路由器同样通过不同运营商公司专线连接各地区公司。如图1所示，假设电信运营商分别为A和B，总部到区域中心采用电信运营商A的20M专线，采用电信运营商B的10M专线；区域核心同样采用两家电信运营商专线以4M～8M不等的带宽连接各地区公司。
　　
　　由于从地区公司到企业总部都有业务流量，电信运营商A和B专线网络需要同时分担业务流量，并且互为备份。专线A承载ERP、Web等流量比较大，但是时延不敏感业务；专线B承载视频、语音等流量不是很大，但对时延要求比较敏感的业务，要求上下流量对称，如图2所示。
　　
　　对于网络流量控制方式可以有多种选择，但是流量工程、策略路由、修正后的IGP（内部网关协议）和BGP（边界网关协议）是在网络实施中，几种常见的方式。
　　　组网技巧之多种数据流量控制法(图)（图一）

　　图1　大型企业三级树状冗余网络拓扑结构图
　　组网技巧之多种数据流量控制法(图)（图二）

　　“可控的交通系统”
　　
　　流量工程指的是在复杂的网络环境中，控制不同的业务流走不同的路径，要害的业务走可靠的路径并保证服务质量，并且在某段网络拥塞的情况下，动态调整路由，整个网络如同一个“可控的城市交通系统”。
　　
　　流量工程理念在上世纪90年代末提出，最初起源于互联网。其原理是在MPLS环境中，充分利用标签交换系统来为不同的业务流着色，通过LDP来传递LSP中间链路网络状态，不同颜色的业务流，根据不同的网络中间状态，动态地在网络中间传递，并且LSP能够传递RSVP网络控制信令，因此可以实现端到端的QoS或Diff-Service服务。
　　
　　应该说，流量工程早就该进入主流应用阶段了。但可惜的是，国内电信部门互联网采用流量工程的寥寥无几，行业和企业网中应用更是一片空白。究其原因，实际网络环境达不到其要求的理想环境，实施复杂。
　　
　　策略路由力不从心
　　
　　在大型企业中，应用系统众多，包括ERP、CRM、视频、Web浏览、E-mail收发、语音等，对于广域网的两条链路，假如不想让OSPF或ISIS选路时只确定一条路由，而使另外一条路由空闲，可以采用策略路由将部分业务分流到一条广域网专线上，再将另外一些业务分流到另外一条广域网专线上。
　　
　　策略路由实现方案是在总部核心路由器A、B局域网端口、区域中心核心路由器C、D局域网端口、地区公司路由器E、F局域网端口设置策略路由，指定某些业务网段流量上行时经过哪些链路，在主链路故障的情况下，路由会自动迂回到另外一条链路。
　　
　　策略路由控制流量灵活方便，但需要从地区公司接入路由器、区域中心、核心路由器都进行配置，分别根据不同的业务流进行控制，实施配置工作量大，误操作可能会出现环路，对于MSTP专线，不能感知远端链路状态故障，可操作性不强。
　　
　　对于大型企业网络来讲，策略路由显然力不从心。
　　
　　IGP“修正主义”
　　
　　IGP（内部网关协议）处于主流应用的OSPF/ISIS，只能选择一条算法最优的路由，并不能感知到路由中某段网络是否拥塞。也就是说，在冗余网络结构中，即使有一条高带宽的路由已经很拥塞，而另一条次优的路径还处于空闲状态，要实现流量在不同链路负载均衡，需要从某节点路由器到某网段有多条等值路由，然后路由器采用逐包或逐流方式，将流量在不同路由上进行负载分担。
　　
　　具体而言，由于区域中心同总部核心间分别采用20M和10M带宽路由，因此IGP本身无法解决流量负载分担问题。
　　
　　IGP的缺陷固然有其历史原因，就如ipv4有很多不足之处一样。但是，后来人们没有忘记思考和创新，纠正其缺点，不断完善之，使之能够感知到链路拥塞状态，作为其功能的扩展。
　　
　　BGP优选“10条路”
　　
　　BGP（边界网关协议）是从互联网中历练出来的老江湖，原来是专门用来为大型网络自治域之间选路用的。
　　
　　在Internet上BGP的功能是将全球范围的互联网切分成很多个自治域，各自治域内存在域内细节路由，为了减少路由数量，域间传递域内聚合后的粗块路由，域间会存在复杂冗余连接，因此如何控制域间路由负载分担和流量对称，成为BGP需要解决的问题。
　　
　　那么，BGP选路的原则是什么呢？它有“10条路”可优选：首先丢弃下一跳不可达的路由；优选最大衡重的路由；优选最高本地优先级的路由；优选本路由器始发的路由；优选经过AS(AS-path)最少的路由；优选起点类型最低的路由；优选MED值最低的路由；优选从外部BGP学来的路由；优选AS内部最短路径可到达的路由；优选BGP ID最低路由器发布的路由。
　　
　　在大型企业里，为了提高路由的稳定性，减少路由震荡，采用BGP承载用户路由，整个企业网汇聚层以上路由器都运行BGP协议，BGP和IGP是分不开的。IGP负责承载AS内部路由器回环和端口链路网段路由，确保BGP路由中下一跳属性的可达性。
　　
　　BGP控制路由的特点是在地区公司路由器上，在业务路由引入到BGP当初，设置某些业务网段的BGP本地优先级较高，另外一些业务网段本地优先级较低。由于地区公司设置两台路由器，在另外一台路由器上设置业务网段本地优先级恰好相反，以此来达到流量在地区公司和区域核心之间负载分担并且互为备份。
　　
　　单域好？还是多域好？
　　
　　对于区域核心和总部核心之间路由控制，有单域和多域之分。
　　
　　就单域来讲，对于总部和区域属于同一个自治域情况，需要根据不同的业务网段路由，设置不同的本地优先级。为了有效地识别不同业务网段，需要通过BGP标记属性来区分，而非具体网段路由。因此在地区公司将路由引入到BGP时，同时设置社区属性，不同的社区属性表示不同的业务网段。
　　
　　就多域来讲，总部核心路由器和区域核心路由器之间属于等值的外部BGP，本地优先级属性值不会传给等值的外部BGP,但社区值回传递到相邻AS，因此总部到区域的下行路由，可以根据不同的社区属性在总部AS内设置不同本地优先级，以此来达到控制路由的目的。
　　
　　单域或多域BGP实现流量控制方案各有所长。单域实施运维比较简单，但路由策略控制需要RR逐级改变下一跳，相对于多域显得比较复杂，因此适合于网络规模不是很大，路由策略要求不多场合。多域方案控制灵活方便，扩展性强，但运维略显复杂，因此适合在网络规模很大，策略要求较多的场合。
　　
　　路由策略具体实现方案，根据具体情况而定，没有严格的方案，最适合的是最好的。另外，除采用BGP策略外，还可以结合IGP来实现，IGP负责BGP下一跳回环地址可达，假如广域网带宽等值，并且不严格要求路由走向的前提下，可以通过IGP选路来自动实现流量负载分担。

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