广西广电综合业务数据网技术建议书

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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 假设有两种数据流量，一种集中地分布在路由器 6 和 A 之间，另一种则集中地分布在路由器 3 和 B 之间。 如果采用以前 FDDI 或 Token Ring之类的环路技术，这两种数据流量不可能在环上同时存在。 为什么呢。 因为以前的数据环路技术对数据包采用“源剥离”的工作机制，当路由器 A 向路由器 4发送数据包，数据包被路由器 4 接收到后，仍需沿着路由器 321B 的环路网段传回源节点 A(当然也就占用路由器 321B 环路 网段的带宽 )。 带宽被占用了，路由器 321B 之间的另一种网络数据流量当然也就不可能同时传输了。 而当采用了 SRP 技术后，由于采用“目标剥离”的工作机制，当路由器 A 向路由器 4发送数据包，数据包被路由器 4 接收到后，便直接从环路上剥离，无需占用路由器 321B 之间的环路网段，使得该环路网段处于空闲状态，另一种数据流量便可以进行“环路空间复用”，与第一种数据流量在 DPT 环上同时并行传输。 SRP数据包解析 IP包的两次封装 SRP 是一种全新的、可适用于 LAN、 MAN、 WAN 多种应用的第二层（ MAC）协议，并且 ， SRP 与物理传输介质无关 SRP 数据包目前支持 SONET/SDH 的帧封装格式。 来自网络第三层的 IP 数据包经过 SRP 包头和 SONET/SDH 包头两次封装后，可在“ Dark Fiber、 SDH、 WDM”不同的物理设备上传输。 一个 IP 数据包经由 SRP 和 SONET/SDH 两次封装的示意图如下： 广西广电综合业务数据网技术建议书 第 13 页 SRP 数据包的字段组成 下面我们将针对 SRP 数据包的各字段内容作一详细的分析和介绍。 首先来看一下一个完整的 SRP 数据包各字段组成情况（参见下图），图中给出的是一个SRP 控制包的各字段组成情况 对于 SRP 数据包 ，只要将图中的 Control Type字段和 Payload Length 字段均归属为 Payload 字段即可。 SRP 包头中的第一个字段 TTL 表示该 SRP 数据包的生存时间，由 11bit 的信息组成。 SRP 数据包在环上每经过一个节点转发一次， TTL 字段的值将递减一次，当 TTL 字段的值递减到 0 时，该 SRP 数据包将从环上被剥离。 SRP 包头中的第二个字段 RI 只含一个 bit 的信息，意为环标识 (Ring Identifier)。 当 RI 值为 0 时，表示内环 (Inner Ring)；当 RI 值为 1 时，表示外环(Outer Ring)。 SRP 包头中的第三个字段 DS 同样只包含一个 bit 的信息，意为“目标剥离开关 Destination Strip”。 当 DS 值为 1 时，表示数据包将采用目标剥离的方式；当 DS 值为 0 时，表示数据包将采用源剥离的方式 (一般应用于多播 Multicast 应 广西广电综合业务数据网技术建议书 第 14 页 用场合 )。 SRP 包头中的第四个字段 PRI 为“优先级字段 Priority Field”，共包含 3 个bit 的信息。 PRI 字段用于标识 SRP 数据包的优先级， PRI 的取值越大，表示 SRP数据包的优先级越高。 SRP 包头中的第五个字段 MODE 包含 3 个 bit 的信息，其各种取值的含义列表如下： MODE 取值 含义描述 000011 未使用 100 拓朴控制信息 101 保护交换控制信息 110 MAC Keepalive 控制信息 111 保留 SRP 包头中的第六个字段 USAGE 共包含 12bit 的信息，其中的信息含义主要包括 SRPfa 公平算法相关的带宽信息。 关于 SRPfa 算法，在后面的小节中将加以详细描述。 SRP 包头中的第七个字段 P 只包含一个 bit 的信息，为校验位，用于对 SRP包头的前 31 位信息作奇校验。 在 SRP 包中的“协议类型 (Protocol Type)”字段，共包含 16bit 的信息，目前支持下面三种取值选项： Value Protocol Type 0x2020 SRP Control 0x0800 IP Version 4 0x0806 ARP 当“协议类型”字段通过取值 (一临时数值 )标识该 SRP 数据包为“ SRP 控制包”时，“目标 MAC 地址”字段的值将被设置为 0x0。 所有除 keepalive 之外的控制包在 DPT 环上均以最高的优先级传输（ PRI=0x7）。 SRP 包中的“控制类型 (Control Type)”也是 16bit 字段，目前只有两种取值选择，以代表两种不同的控制信息类型： Value Control Type Description 广西广电综合业务数据网技术建议书 第 15 页 0x0001 Topology Discovery 0x0002 IPS message 0x00030xFFFF Reserved SRP 包中的“ Payload Length”为 16bit 字段，顾名思义，它代表 SRP 控制信息的有效载荷长度。 SRP 包的接收处理方式 SRP 包有两种，一种为数据包，一种为控制包。 数据包可以是单播 (unicast)数据包或多播 (Multicast)数据包；控制包则根据“控制类型” (Control Type)字段的不同取值代表不同的含义，目前控制包的类型可分为“拓朴发现”控制包和“ IPS消息”控制包两种类型。 一个 SRP 包流经环节点时，根据实际情况可能遇到的处理方式概括起来有如下几种： 剥离 (Stripped) 转发 (Forwarded) 接收 (Received) 接收并转发 (Received amp。 forwared) 回绕 (Wrapped) 直通 (Passthrough) 由于控制包是以“点到点”的方式传送，因而对于所有的控制包，在流经环节点时，将从环 中剥离，环节点在对控制包进行处理时无需进行源地址和目标地址的检查。 当 SRP 数据包流经环节点时，如果该节点并不是数据包的最终目标节点，或者该数据包是一个多播 (Multicast)数据包，或者数据包中“目标剥离”字段的值为 0(DS=0，表示源剥离 )，该节点将检查该数据包的生存时间 TTL(Time to Live)，如果 TTL=1，则将该 SRP 数据包从环中剥离；否则便将 TTL 值递减后将该数据包转发至 transmit 缓冲区，使得该 SRP 数据包能够继续在环上流动至下一节点。 广西广电综合业务数据网技术建议书 第 16 页 SRP公平算法 SRPfa的定义及主要 特性 DPT 环上的每个节点都执行着一种算法的分布式拷贝，以保证在 DPT 环的所有环段上均能实现全程公平 (Global Fairness)、本地带宽优化和带宽可伸缩性。 该算法便称为 SRP 公平算法 (SRP fairness algorithm)，简写为 SRPfa。 SRPfa 的主要特性有如下几点： 全程公平 (Global Fairness) 环上的每个节点通过控制数据包被转发到环上的速率来获得对环路带宽的公平分享，从而避免数据包在流经环路节点时发生带宽匮乏或过度延迟的现象。 本地优化 (Local optimization) 本地带宽优化特性是指环路节点在公平分享环路带宽的基础上，充分利用SRP 空间复用技术来最大程度地利用本地环路网段的带宽。 可伸缩性 (Scalability) SRPfa 可用来对分布于不同地理位置的、由大量路由器构成的环进行高效的带宽控制，支持的路由器节点数可多达 128 个，支持的环路速率可高达OC48c/STM16c 和 OC192c/STM64c。 注： 目前只有由 3 个以上 SRP 节点构成的 DPT 环才支持 SRPfa 公平算法； 目前一个 DPT 环上所能支持的最大节点数一般不超过 32 个。 SRPfa的工作机制 前面我们曾提到过， SRP包头中的第六个字段 USAGE(12bit)记录有与 SRPfa公平算法相关的带宽信息。 下面我们将详细介绍 SRPfa 公平算法在 DPT 环中的工作机制。 当一个节点在环上碰到拥塞情形时，它将向上游邻节点发送根据接收带宽计算出的 Usage(使用率 )信息。 当一个节点从其下游节点接收到一个较低的 Usage信息时，它将该信息向上游转发。 上游邻节点对接收到的 Usage 信息进行检查以确定是否自己导致拥塞，如果是自己导致拥塞，节点将暂时扼杀经由该节点加入DPT 环的数据包，并向上游 转发其收到的 Usage 信息；否则节点将会向其上游 广西广电综合业务数据网技术建议书 第 17 页 节点转发公平信息。 Usage 信息的上游转发过程将一直继续，直至 Usage 信息传达到导致环路拥塞的所有节点源。 SRPfa 包含两个门限值变量： MAX_USAGE 和 ALLOW_USAGE。 MAX_USAGE 是一预先配置好的静态参数，用来控制节点将传输队列流量插入DPT 环的最大速率。 ALLOW_USAGE 则是一动态参数，标识节点可传输流量的最大值，该门限值根据从下游邻节点接收到的 Usage 信息作定期更新。 IPS智能保护交换 “智能保护交换” (IPS)，类似 于 SONET/SDH 环的故障自愈能力，可以对DPT 环实行性能监控。 当 DPT 环上的某个节点或某段光纤链路出现故障或者是由于信号衰减原因而导致 DPT 环不能正常工作时，利用“智能保护交换” (IPS)，可以实现环网的快速自愈功能和 IP 服务的快速恢复。 下图给出一个 DPT 双环网在其中一段光纤物理割断后，利用 IPS 实现故障自愈的一个典型示例： 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 环正常工作时，与 IPS 相关的流量都处于极小化状态；而在环路故障和恢复期间，与 IPS 相关的流量将加速流动，以促 进环路的快速恢复。 我们知道， SONET/SDH 环具备一整套性能监控和故障自愈的机制，称为APS。 与 APS 类似，智能保护交换 IPS 可为 DPT 环提供如下特性： 通过 SONET/SDH 的 overhead 字节，提供 Proactive 性能监控以及故障检测与隔离机制。 检测到网络第一层的故障 /事件后，通过环路 Wrap 方式将失败的光纤或节点 广西广电综合业务数据网技术建议书 第 18 页 迂回旁路，目前一般在 50ms 左右可实现故障自愈 (DPT 环恢复的时间依赖于环的直径 )。 需要说明的是，该过程对于第三层路由协议是完全透明的。 用于多重并发故障 /事件的保护交换层次 (等级 )。 然而，与 APS 不同的是， IPS 提供一套附加的包优化机制如下： 不依赖 SONET/SDH 的 overhead 字节，使得 IPS 在非 SONET/SDH 结构 (如Dark Fiber 和 WDM)上可以执行； 无需第三层路由协议重新收敛，提供 50ms 的 IP 服务恢复机制 (包括多于 16个节点的大型环 )； 无需预留专门的保护带宽。 采用 DPT 环后，将不再需要预留 50%的保护带宽用于故障恢复； 提供多层警告提示功能和附加的包优化功能。 IPS 不仅仅在网络的第一层，同时可在网络第二、三层来对事件进行监控和处理。 附加的包优化功能如在 某些影响第三层事件的服务中，可设置“包直通”模式，以避免环路进入 Wrap 工作方式。 提供即插即用的操作功能。 IPS 不需要繁杂的准备工作和配置步骤 (包括环节点名 /地址和拓朴映射构造 )。 DPT与 IP 服务的集成 DPT 在分组优化传输方面具备一些非常好的关键特性，这使得现有的和新一代的 IP 服务可被透明拓展应用到城域网 MAN 和广域网 WAN 上。 DPT 的这些关键特性主要体现在如下几个方面： 包优先级 数据包经过分类后，统一分成高、低两种优先级。 低优先级的数据包在环上按照“ besteffort”的方式进行处理；高优 先级的数据包则会得到优先处理，以满足那些需要带宽保证、延时和抖动控制的 IP 服务需求。 SRP 数据包的优先级字段是由导引该数据包进入 DPT 环的节点设置的，该。