基于MPLS技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)流量工程研究

在社會(huì)技術(shù)高速發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量飛速增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，業(yè)務(wù)類型日漸豐富，促使未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)工作在如何能夠合理控制網(wǎng)絡(luò)資源，優(yōu)化資源的管理、保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行性能等方面就顯得尤為重要，同時(shí)也為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供一個(gè)穩(wěn)定的服務(wù)平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)流量工程是目前業(yè)界研究的重要熱點(diǎn)和主要難點(diǎn)，其作為一種網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和控制技術(shù)，主要的工作目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化以及網(wǎng)絡(luò)資源的合理配置。流量工程在目前及未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)之中有著保證互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)越性不被替代的意義。介紹流量工程技術(shù)的必要性、關(guān)鍵性和基礎(chǔ)性理論，對(duì)MPLS網(wǎng)絡(luò)流量工程理論和技術(shù)進(jìn)行探討和研究。

近年來(lái)，社會(huì)不斷發(fā)展之中互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，用戶數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)上的流量消耗也呈現(xiàn)出爆炸式增長(zhǎng)趨勢(shì)?；ヂ?lián)網(wǎng)從上個(gè)世紀(jì)末期就受到人們的關(guān)注，以小型網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式是過(guò)去人們關(guān)注的重點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，在目前主要被應(yīng)用在各種大規(guī)模商用領(lǐng)域，并且其結(jié)構(gòu)模式逐步由過(guò)去單一的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向?yàn)楫?dāng)前圖像、數(shù)據(jù)、視頻和語(yǔ)音等綜合化的傳輸網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)在目前的使用之中已經(jīng)應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，成為現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展之中不可缺少的一部分，是現(xiàn)代信息交流的主要基礎(chǔ)設(shè)施。

1流量工程的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商需要面對(duì)各種重大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，如果在使用之中以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模來(lái)滿足目前日益增長(zhǎng)的寬帶需求，有效管理網(wǎng)絡(luò)容量在成本最小化的同時(shí)，加強(qiáng)終端用戶所獲得服務(wù)質(zhì)量，提高網(wǎng)絡(luò)生存性能等。流量工程在有效管理的MPLS網(wǎng)絡(luò)資源之中有著關(guān)鍵作用，在提高網(wǎng)絡(luò)的自愈能力和安全性能之中有著重要的作用和意義。

互聯(lián)網(wǎng)流量工程實(shí)際上是在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用之中對(duì)MPLS的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化措施，是網(wǎng)絡(luò)中斷用戶在工作之中對(duì)用戶感興趣性能的參數(shù)指標(biāo)和衡量方式。在工作之中如果遇到低時(shí)延、低時(shí)延抖動(dòng)、高吞吐量和低丟包率以及在工作之中的可預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)進(jìn)行分析，而在服務(wù)商對(duì)服務(wù)質(zhì)量和效率有著重大的興趣，是在工作中產(chǎn)生高質(zhì)效率的關(guān)鍵。通過(guò)在工作之中對(duì)有效網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化成本最小化的利用和分析，從而提高商業(yè)利潤(rùn)和競(jìng)爭(zhēng)能力。因此在互聯(lián)網(wǎng)流量工程的目標(biāo)是優(yōu)化流量特性。

在當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)流量工程的主要困難在于MPSL技術(shù)缺乏控制流量和資源的測(cè)量能力。互聯(lián)網(wǎng)鏈路狀態(tài)在當(dāng)前主要是通過(guò)協(xié)議簡(jiǎn)單、分布式的特點(diǎn)被當(dāng)前各個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所利用。但是這些協(xié)議在選路的時(shí)候未曾對(duì)各種資源的利用率和流量特征進(jìn)行分析和控制，從而在目前導(dǎo)致了一些網(wǎng)絡(luò)在使用之中存在大部分鏈路利用率不足和在網(wǎng)絡(luò)只用之中出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。由于缺少對(duì)流量選路的有效控制，使得互聯(lián)網(wǎng)性能優(yōu)化和技術(shù)保障難以實(shí)現(xiàn)，其中各種效率資源效率的發(fā)揮也存在著一定的缺陷和隱患。因此如果在工作之中沒(méi)有做好路由控制方法和措施，并且對(duì)路由控制能力替代簡(jiǎn)單的、無(wú)約束的和最短的路徑算法，互聯(lián)網(wǎng)仍然將維持盡力而為的業(yè)務(wù)環(huán)境。

2MPSL概念和特點(diǎn)

MPSL是多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)，是經(jīng)過(guò)多年發(fā)展從開始的過(guò)程之中基于軟件轉(zhuǎn)發(fā)引擎的傳統(tǒng)路由優(yōu)化產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)手段和方式，在目前被普遍應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)控制平面技術(shù)、流量工程、虛擬專用網(wǎng)、光網(wǎng)絡(luò)的連接管理方面之中，體現(xiàn)出巨大的先進(jìn)性技術(shù)優(yōu)勢(shì)。MPLS與目前其他網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)之中存在的最大卻別在于其在使用之中對(duì)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的約束力較小，并且能夠通過(guò)兩者結(jié)合產(chǎn)生新的技術(shù)控制措施和方式。就在目前IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之中，圖和實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的對(duì)協(xié)議標(biāo)簽交換是人們關(guān)注的重點(diǎn)，同時(shí)是互聯(lián)網(wǎng)從提供盡力而為的業(yè)務(wù)能力轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳爸С侄鄠€(gè)功能業(yè)務(wù)共同開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式和措施。

MPLS在IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之中的主要應(yīng)用措施是流量工程。MPLS流量工程的研究主要來(lái)自于各個(gè)研究機(jī)構(gòu)，而源于目前互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展之中需要面對(duì)的各種社會(huì)影響和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、性能要求，對(duì)系統(tǒng)服務(wù)商工作進(jìn)行嚴(yán)格的管理控制，針對(duì)其在工作中的相應(yīng)環(huán)節(jié)采取合理的控制管理措施。在目前社會(huì)發(fā)展中MPLS流量工程的要求逐步完善，以傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為最短路徑的內(nèi)部路由控制協(xié)議的存在和發(fā)展出現(xiàn)了巨大的局限性，嚴(yán)重的影響著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在目前社會(huì)之中的應(yīng)用，同時(shí)造成各種信息提取和收集的制約。在工作之中MPLS的優(yōu)勢(shì)就是能夠利用IP之中存在的約束路由問(wèn)題進(jìn)行控制，這個(gè)措施對(duì)于流量工程的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用有著重要意義，同時(shí)利用其與先進(jìn)技術(shù)結(jié)合形成強(qiáng)化流量工程在IP網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用和功能發(fā)揮。

3網(wǎng)絡(luò)流量工程特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)流量工程在目前是一種以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)工作性能為主要目標(biāo)和目的的工作技術(shù)流程，在工作之中主要包括對(duì)流量的測(cè)量、流量的建模以及流量描述和控制措施。為了使得其在應(yīng)用之中滿足網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)要求，流量工程優(yōu)化的目標(biāo)和措施主要有以下兩種：

3.1能夠面向業(yè)務(wù)流量性能進(jìn)行分析

面向現(xiàn)代化業(yè)務(wù)發(fā)展為性能目標(biāo)的流量模式和特點(diǎn)是利用其特定的應(yīng)用業(yè)務(wù)特性和流程來(lái)具體表現(xiàn)在MPLS的基礎(chǔ)上對(duì)流量工程進(jìn)行控制和保證，針對(duì)其中存在的分虛化和失效率進(jìn)行嚴(yán)格處理，同時(shí)也要控制其中時(shí)延最小化和吞吐量的最大化特點(diǎn)和性能發(fā)揮。

3.2面向網(wǎng)絡(luò)資源性能目標(biāo)的控制

面向網(wǎng)絡(luò)資源目標(biāo)控制是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在MPLS技術(shù)的基礎(chǔ)之上對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況進(jìn)行分析，利用有效的網(wǎng)絡(luò)管理資源來(lái)優(yōu)化控制流量，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的工作而言有著重要意義和不可忽視的作用。

4MPLS技術(shù)在流量工程之中的應(yīng)用

目前基于逐條轉(zhuǎn)發(fā)的無(wú)線連接方式逐步應(yīng)用，成為互聯(lián)網(wǎng)之中廣泛應(yīng)用的路由方式，因此在研究之中對(duì)于路由協(xié)議功能的要求日益增加，使得其在工作之中具有支持流量工程能力的同時(shí)保留對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特性控制，同時(shí)要對(duì)其具有的現(xiàn)實(shí)意義進(jìn)行衡量。

以最短路徑為最佳原則的路由方式是目前網(wǎng)絡(luò)流量工程探究的重點(diǎn)，這種協(xié)議的引用使得傳統(tǒng)的路由協(xié)議流量工程受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。但是基于現(xiàn)有路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)流量工程的影響，使得其在工作之中對(duì)于MPLS系統(tǒng)的應(yīng)用存在著一定的無(wú)連接特性和影響，對(duì)其帶來(lái)的簡(jiǎn)單性和良好的擴(kuò)展原理進(jìn)行分析，這就造成其中務(wù)管理眾多復(fù)雜虛擬連接不斷涌現(xiàn)，引發(fā)系統(tǒng)工程的復(fù)雜與繁亂。

MPLS工程對(duì)流量業(yè)務(wù)而言有著強(qiáng)大的控制能力，可以在工作之中實(shí)現(xiàn)多種流量工程控制能力和自動(dòng)化促進(jìn)能力，其優(yōu)勢(shì)措施主要表現(xiàn)在工作之中對(duì)流量工程的管理，其主要有以下幾點(diǎn)：

1)能夠在網(wǎng)絡(luò)流量控制中實(shí)現(xiàn)路由的約束控制力，賦予業(yè)務(wù)流量一定的束形，并且能夠在工作的時(shí)候?qū)I(yè)務(wù)流的聚集與分解提供合理的控制和管理依據(jù)?？梢灾v業(yè)務(wù)流映射到特點(diǎn)的標(biāo)簽之中進(jìn)行轉(zhuǎn)換和分析，并且提出合理的優(yōu)化控制措施。

2)在工作中支持LSP路徑方式，通過(guò)顯示路由來(lái)明確業(yè)務(wù)流量的控制傳送要求和傳送路徑的分配方法，從而實(shí)現(xiàn)流量工程的有效合理管理。顯式路由在目前可以建立起不同于GPS的路徑形式，并且采用最短路徑來(lái)避免網(wǎng)絡(luò)堵塞的出現(xiàn)和形成。

3)MPLS技術(shù)的應(yīng)用可以在入口與出口的節(jié)點(diǎn)指出對(duì)其連接點(diǎn)之間建立其多條并行的顯示路徑來(lái)分擔(dān)目前流量，針對(duì)不同服務(wù)器要求建立不同的流量輸出路徑，以保證在工作之中網(wǎng)絡(luò)流量的輸出能夠滿足工作要求，同時(shí)提高了網(wǎng)絡(luò)流暢度和降低故障出現(xiàn)率。

4)在網(wǎng)絡(luò)流量工程之中可以實(shí)現(xiàn)流量工程的質(zhì)量，同時(shí)也減少了流量工程的開銷。

5)在工程制定與完善之中通過(guò)引入流量中繼措施，對(duì)每個(gè)業(yè)務(wù)流量進(jìn)行嚴(yán)格處理和控制，使得各種計(jì)算開銷較大，為了能夠確保系統(tǒng)的擴(kuò)展性和良好功能的發(fā)揮，在目前通過(guò)對(duì)流量聚合控制措施來(lái)對(duì)流量粒度和衡量依據(jù)進(jìn)行分析和管理。

5MPLS流量工程的應(yīng)用

可以說(shuō)在當(dāng)前社會(huì)之中最短的網(wǎng)絡(luò)路徑流量控制措施就是IP路由協(xié)議，由于其在控制之中對(duì)路由器協(xié)議不做考慮和分析，使得各種資源的利用率較高和流量特征家完善，而且誒在測(cè)量的方面缺乏獲取網(wǎng)絡(luò)流量的能力，因此對(duì)流量工程而言，要采用矩陣來(lái)進(jìn)行參考，使得目前網(wǎng)絡(luò)輸入?yún)⒖紨?shù)據(jù)的主要方式。MPLS的利用在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之中能夠增強(qiáng)IP結(jié)構(gòu)的功能和數(shù)據(jù)估測(cè)和預(yù)算能力，對(duì)流量工程的控制提供了基本方式和措施。

MPLS流量工程功能結(jié)構(gòu)包括信息發(fā)布與接收模塊，路由選擇模塊，以及信令模塊三個(gè)主要部分，其中路由的選擇是整個(gè)模板的核心。網(wǎng)絡(luò)流量工程中，是利用占空比作為傳感器中的主要節(jié)省能量的技術(shù)，在這種技術(shù)下是每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同步和異步工作的重點(diǎn)。然而，在網(wǎng)絡(luò)流量工程中，數(shù)據(jù)包會(huì)遇到很大的端到端時(shí)延。除此之外，近期的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)流量工程中的鏈路極不可靠，并且信號(hào)的不規(guī)則性對(duì)路由協(xié)議也有負(fù)面的影響。因此，作為一種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它將異步占空比和實(shí)際的鏈路模型結(jié)合在一起。與其他大多數(shù)路由協(xié)議不同的是，在網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)傳輸協(xié)議中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)先選出一個(gè)候選節(jié)點(diǎn)集合，然后再把數(shù)據(jù)包發(fā)給集合中先醒來(lái)的節(jié)點(diǎn)。

6結(jié)束語(yǔ)

MPLS經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，已經(jīng)逐步從開始的基于軟件轉(zhuǎn)發(fā)引擎的傳統(tǒng)路由器衍生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換手段轉(zhuǎn)變成為以互聯(lián)網(wǎng)為控制平臺(tái)的流量工程控制技術(shù)方式。在網(wǎng)絡(luò)流量工程中已經(jīng)逐步由傳統(tǒng)的IP路由協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展，突破了廣播性能和鏈路的約束。MPLS流量工程能夠支持各種屬性在網(wǎng)絡(luò)流量中的分配，具有支持相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源的容量約束能力，為流量管理提出了一種易于管理，性價(jià)比較高的解決方案，基于MPLS的流量工程已成為目前最具有發(fā)展?jié)摿Φ囊蛱鼐W(wǎng)流量工程解決方案。