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MSTP培训EOS技术,内容,EOS的设计原理EOS的产品系列EOS的组网应用,EOS的设计原理,EOS的体系架构以太帧的封装和映射连续级联和虚级联L2层交换的基本原理业务分类（COS）和业务质量（QOS）保证生成树（STP）和以太环网IGMP组播协议端口链路聚合（Trunk),EOS体系结构,PDH/SDH传统接口、PoS(级联/非级联可选)、Ethernet接口（10M/100M/GE）,STM-N,STM-N,EOS的功能模型,以太网接口,L2交换,PPP/LAPS/GFP封装,VC映射,交叉连接,复用段开销,再用段开销,STMN接口,EOS,具备L2交换的EOS传送节点必须具备以下基本功能传输链路带宽可以配置能够保证以太网业务的透明性具有L2层数据帧的转发和过滤功能,支持IEEE802.1d生成树协议。,EOS的设计原理,EOS的体系架构以太帧的封装和映射连续级联和虚级联L2层交换的基本原理业务分类（COS）和业务质量（QOS）保证生成树（STP）和以太环网IGMP组播协议端口链路聚合（Trunk),EOS的封装协议,封装协议栈实现点到点的以太网到SDH的链路控制、速率适配和定界功能。封装协议包括PPP、LAPS和GFP三种。,IEEE 802.3 MAC,PPP/LAPS/GFP,VC12/VC3/VC4,Multiplex Section,Regeneration Section,PHY,PPP封装协议,PPP协议采用字节同步链路的RFC1662 PPP in HDLC-like Framing。封装处理过程包括了提取MAC帧、PPP成帧和HDLC处理等3个过程。,PPP成帧,HDLC 处理,PPP封装,MAC提取校验MAC帧，过滤CRC错和各种异常帧。去处以太网帧的前导码（Preamble）和帧之间的间隙。2.PPP 成帧Address,Control和Protocol提供多协议封装和链路初始化、认证等控制。FCS实现差错控制,差错控制指CRC16或CRC32校验。HDLC处理对PPP帧进行透明处理，0 x7e 0 x7d,5e 0 x7d 0 x7d,5d；通过在PPP帧头和帧尾添加0 x7e，实现PPP帧定界。通过填充0 x7e，实现PPP帧与SDH的VC通道之间的速率适配。,LAPS封装,帧中字节按照从左到右，从上到下的顺序传送。,LAPS封装与PPP类似，简化了链路控制处理，在透明处理上，增加了发送序列0 x7d,0 xdd实现速率适配。,GFP是一种通用的适配机制，用于将高层的客户数据适配到字节同步的传送网。GFP支持二种类型的客户数据 PDU oriented数据流模式：基于整个帧的适配方式（Frame-Mapped),等接收到一个完整的客户数据帧再进行处理。适合于IP或以太网等没有固定长度的帧。Block-code oriented数据流模式：基于透明映射的适配方式（Transparent），不需要等待接收一个完整帧。适合于Fiber Channel、FICON和ESCON等有固定帧长度的块状编码数据或者实时业务如视频信号（DVB）。,GFP封装,Frame-Mapped GFP,Line frame,Ring frame,DP,SP,Spare1,Spare2,DE,COS,TTL,DA,SA,Frame-Mapped GFP,Core Header的作用是实现帧定界。PLI表示负荷域（Payload Area）的字节长度,cHEC是PLI的CRC16的校验码，用来保护Core Header的完整性，可以纠正帧头中的单比特差错。,定界算法:初始态为HUNT，在HUNT态先对帧头进行解扰码，计算连续4个字节的CRC-16校验码FCS4。如果为0，取出PLI，并进入PRESYN态。在PRESYN态，每接收一个字节PLI长度减1，当长度为0时，计算下一个PLI的FCS4。如果为0，验证m次后，取出当前的PLI并转移到SYN态。否则回到HUNT态。在SYN态，每接收一个字节PLI长度减1，当帧的长度为0时，计算下一个PLI的FCS4。如果为0，取出当前的PLI并保持当前状态，否则进入HUNT态.,m,Frame-Mapped GFP,TYPE域：PTI：表示净荷类型，“000”Cilent data,“100”OAM;PFI:表示净荷是否带CRC32，1表示有，0表示无；EXI：表示扩展头，“0000”无扩展头，“0001”Line Frame,“0010”Ring Frame;UPI:在PTI为OAM时，传送GFP层的远端告警。在PTI代表客户数据时，表示净荷类型，例如Frame-Mapped Ethernet,Transparent FICON等；tHEC:TYPE域的CRC16校验。EXI域：Line Frame：CID可以标记256个通道，实现链路聚合。Ring Frame：提供对环的支持，有待进一步研究。FCS域：。提供对Payload的CRC32校验,Frame-Mapped GFP,GFP帧的速率适配是通过插入空闲帧实现的。空闲帧长度为4字节。其帧结构如下：,EOS中GFP帧的净荷域采用线性格式实现点到点的数据传送。以太网帧与净荷域中的净荷一一对应，并保持字节对齐。,GFP封装的优点,GFP封装效率比PPP/LAPS高，可以实现与净荷内容无关的封装效率。GFP更加健壮。GFP帧头中即使发生单比特误码，不会引起帧失步，而PPP/LAPS会。GFP可以更好利用系统带宽。利用信道标识符可以将多个物理端口复用到一个通道，而PPP/LAPS是一个物理端口对应一个通道。GFP除了支持点到点方式，还支持环网结构。,中兴MSTP支持PPP/LAPS/GFP三种封装,网管可选!,EOS的设计原理,EOS的体系架构以太帧的封装和映射连续级联和虚级联L2层交换的基本原理业务分类（COS）和业务质量（QOS）保证生成树（STP）和以太环网IGMP组播协议端口链路聚合（Trunk),TDM,VC-4,VC-4,VC-4,VC-4,VC-4,VC-4,VC-4,VC-4,VC-4-4C,VC-4-4C,IP,TDM,ATM,STM-16,IP/ATM,TDM,VC-4-4C,4VC-4 STM-4,具备VC-4-4C 功能支持的STM-16网元,连续级联,虚级联,MSTP的连续级联和虚级联功能,连续级联,VC4Xc提供了C4Xc的净荷区。VC4-Xc的第一列为POH，第2列到X列为固定填充区。第一个AU4的指针指示VC4Xc的J1位置，其他AU指针处于级联指示状态：1001SS1111111111,虚级联的优点,转送路径上只需要源和宿两点具备虚级联处理功能既可，对中间节点无特殊要求。不需要VCn相邻，虚级联组内每个成员可以独立传送。具备延时补偿功能，支持多路径传送，可以更好地利用网络的带宽资源。采用LCAS协议，在VCG内个别成员失效后，可以避免业务完全中断。,60M,VC4的虚级联标识,MFI：复帧标识。其包含第1复帧级数（范围015）和第二复帧计数（范围0255).Sequence Indicator:标识虚级联成员在虚级联组内的位置，范围0-255;,VC12的虚级联标识,VC12的K4开销字节的B1和B2比特承载虚级联标识。B1比特用于VC12虚级联的复帧对齐，提供由32个复帧构成比特序列图案。其中MFAS为复帧对齐标识，图案为“0111-1111-110”。,B2用于扩展复帧的标记范围和标记虚级联VC12的次序。,链路带宽自动调整（LCAS）,LCAS协议提供一种可以无损伤地增加或减小源端和目的端虚级联组容量的控制协议。在虚级联组（VCG）中的一个或多个成员出现失效时，通过自动去掉失效成员并降低VCG的容量，避免业务中断。当网络故障排除后，通过自动加入原失效成员恢复VCG的容量。LCAS通过控制帧来实现源和宿VCG容量的变化同步，控制帧包括源宿和宿源两个方向的用于特定功能的信息。,源宿信息：MFISQCTRL控制域GIDVCG标志,宿 源信息：MST VCG成员状态RS_Ack 虚级联标志改变应答位,链路带宽自动调整（LCAS）,LCAS是一个双向协议，表示状态的控制包会实时的在收发两端交互。这些控制包包括六种状态：固定（FIXED），增加（ADD），正常（NORM），EOS（表示当前VC是组内的最后一个成员）、空闲（IDLE）和不使用（DNU）。,增加带宽的工作流程网管在发送节点VCG中增加一个VC。发送节点将“ADD”控制包加到这个VC传到目的节点。目的节点收到后，返回相应的MSTOK。发送节点看到OK信息后，把SQ放入这个VC里，同时把控制包“ADD”改为“EOS”。原来含有“EOS”控制包的VC，把“EOS”变为“NORM”。,EOS的设计原理,EOS的体系架构以太帧的封装和映射连续级联和虚级联L2层交换的基本原理业务分类（COS）和业务质量（QOS）保证生成树（STP）和以太环网IGMP组播协议端口链路聚合（Trunk),几个概念,用户端口：与本地用户LAN连接的以太端口。系统（WAN）端口：与SDH连接的内部以太端口。共享：多个用户端口的业务占用一个系统端口的带宽。汇聚：多个系统端口的业务占用一个用户端口的带宽。,共享,L2交换的原理,L2交换机是数据链路设备，它能够读取数据包的MAC地址并根据MAC地址进行交换。通过静态配置或学习数据包的源地址建立MAC地址表。提取数据包的目的地址，通过MAC地址表查找输出端口。如果找到，则将数据包转发到对应端口，否则洪泛（flooding)到除源端口外的所有端口。,地址,端口,0 x02-11-30-fe-06-00,0 x00,0 x04-02-ff-00-01-f1,0 x01,0 x08-00-00-ff-03-08,0 x02,MAC地址表,L2交换的原理,L2层交换对广播包的处理方式是将它复制到除源端口外的所有端口。L2层交换一般采用ASIC芯片实现，内部有很宽的交换总线带宽。如果有N个端口，每个端口的带宽是M，交换总线带宽超过NM，这时可以实现L2层线速交换。采用输出排队方式，可以有效地防止线头阻塞(HOL)。,0 x8100：VLAN标记的标识符；增加了4个字节的标签控制信息，内部格式定义如下：,P优先级，0到7；C0：以太网；1：令牌环；VVID：14094；0是空VLAN ID；4095是保留值；1是缺省值,基于802.1Q的VLAN格式,使用VLAN的优点,限制了广播域：VLAN技术可以把物理网络分成逻辑上的不同广播域（VLAN域），使网络上传送的数据包只在与自己位于同一个VLAN的端口之间交换，因此避免了带宽的浪费。消除了传统的桥接交换网络的固有缺陷：包经常被传送到并不需要它的局域网中。限制广播风暴：在一个VLAN域中产生广播风暴不会送到 该VLAN域之外的端口，这样就可以最大程度防止和减少广播风暴的产生。提供安全性防火墙：使用VLAN限制了个别用户的访问和控制组的大小及位置等，交换端口可以基于应用类型和访问特权进行分组，被限制的应用程序和资源一般置于安全性 VLAN中。,VLAN的例子,MSTP的虚拟网桥VB功能,工作在基于端口的VLAN情形（接入模式）：实现对不带VLAN Tag帧的接入，通过网管显式配置以太网处理单元，可以对不带VLAN Tag帧加上基于端口的PVID，形成具有VLAN Tag的帧，当业务从配置为PVID的端口输出时，再将PVID剥离还原为不带VLAN Tag的帧。在接入模式下，数据的转发按照MACVLAN方式进行，因此可以实现基于端口的用户隔离；工作在基于ID Tagged的VLAN情形（干线模式）：实现对带VLAN Tag帧的控制接入，通过网管显式配置以太网处理单元，配置每个端口的VLAN属性，实现对符合配置的VLAN帧接入，对不符合配置的VLAN帧进行过滤。干线模式支持端口的VLAN Trunk，即每个端口可以包括多个VLAN，因此一个端口和其他端口之间可以形成多个虚拟网桥VB，大大增强了组网能力。,利用虚拟网桥组建虚拟数据网,L2交换模式,透传模式 建立LAN口与WAN口的端口组，在交换时屏蔽MAC地址与VLAN。数据只在端口组内转发。在这种模式下能实现类似物理通道的透传，可以对各种协议帧（包括802.1x)的透明传送。,L2交换模式,网桥模式（缺省模式）在交换时屏蔽VLAN，按照MAC地址进行数据包的转发。该方式的优点是当业务包含大量的VLAN时，可以减小配置工作量。缺点是业务的安全性不能得到有效保证。,虚拟网桥模式在交换时按照MAC地址和VLAN进行数据包的转发。该方式的优点是业务的安全性可以得到有效保证，但是当业务包含大量的VLAN时，需要逐个配置VLAN，工作量较大。,L2交换模式,虚拟通道模式在交换时屏蔽MAC地址，按照VLAN进行数据包的转发端口。该模式允许从不同端口进相同原地址的包，同时可以对各种协议包透明传输，并按照VLAN进行业务汇聚。,中兴MSTP可以通过网管选择交换模式，多种交换模式可以更好地满足运营商的不同需求！,L2交换的缓存机制,以太网板端口的缓存机制是通过发送队列管理实现的。中兴以太网板的端口缓存按队列管理方式分成4类，分别是临时接收队列（temporary reservation）、优先级队列（per class reservation）、共享发送队列(shared pool)和来源端口发送队列(per-source reservation),当包刚进来时，在决定丢弃或转发之前先要存储在临时接收队列中。临时接收队列中的数据包在决定转发到某个目的端口后，按相应的优先级进入优先级发送队列。如果相应优先级别的队列已满则进入共享发送队列。当优先级发送队列和共享发送队列占满后，则数据包被放进来源端口发送队列（来源端口发送队列是每个端口一个），当一个超过分配带宽的业务将自己的来源端口发送队列占满后，此时该业务会丢包，但不影响其他优先级的保证带宽业务。因此即使同一个来源端口的不同优先级业务也可以通过不同的优先级发送队列来区分，从而保证了业务带宽分类的服务质量,流量控制是在系统带宽不足时，防止丢包的一种策略机制。在10/100全双工下采用PAUSE流量控制技术。通过设置缓存的上门限，当缓存的数据量达到这个门限时，发出PAUSE帧，请求外部数据设备暂缓数据发送，随着缓存的数据读出。当缓存的数据量低于下门限时，发出PAUSE时间为0的PAUSE帧，通知外部数据设备重新恢复发送。,流量控制,EOS的设计原理,EOS的体系架构以太帧的封装和映射连续级联和虚级联L2层交换的基本原理业务分类（COS）和业务质量（QOS）保证生成树（STP）和以太环网IGMP组播协议端口链路聚合（Trunk),QoS的提出,在传统的以太网络中，所有的数据帧都被等同对待，每台交换机对所有的数据帧均采用先入先出（FIFO）的策略进行处理，并尽最大的努力（best-effort）将数据帧送到目的地，但对数据帧传送的可靠性、传送延迟等性能不提供任何保证。QoS旨在针对各种应用的不同需求，为其提供不同的服务质量，例如：提供承诺带宽、减少报文丢失率、降低数据帧传送时延及时延抖动等。为实现上述目的，QoS提供了下述功能：业务分类和着色拥塞控制流量的监管,业务分类（COS）,COS是将以太帧按照一定策略划分为多个优先级或者服务类。常见的分类策略包括按照802.1p优先级标识、IP的TOS、VLAN和物理端口。中兴MSTP采用按802.1p进行COS分类，每个端口可以分4类。分类的原则：数据通信中信道是被多个计算机所共享，一般情况下广域网的带宽比局域网小，因此在广域网端口容易发生阻塞。COS分类一般针对系统端口设置。,拥塞控制,拥塞控制一般采用队列技术，创建队列，将以太帧按照COS分类送入不同的队列，然后按照一定的调度策略把以太帧从队列中取出到端口处发送。根据排队和出队策略的不同，拥塞控制分为优先队列(PQ)，定制队列(CQ)和加权公平队列(WFQ)等；中兴MSTP采用的是WFQ（Weighted Fair Queuing)算法。,对业务进行COS分类后，每一个流被分配到一个队列，该过程称为散列。在出队的时候，WFQ按显式配置的权值分配每个流应占有的带宽。权值的越大，得到的带宽也越大。因此WFQ在保证公平的基础上对不同优先级的业务体现权值。,承诺带宽（CIR）,承诺带宽(CIR)端口带宽WFQ带宽分配比对某类业务在一般情况下得到的带宽BW应满足下列关系：CIR=BW=端口带宽（PW）在端口阻塞时，无论阻塞有多严重，业务的带宽为承诺带宽，无阻塞时，按尽力而为方式传送数据帧，业务的带宽是动态变化的，其大小取决于其他业务流的大小，当没有其他业务流时当前业务的带宽可以达到最大值，即端口带宽。,MSTP的QoS,流量的监控(Policing),流量监控的作用是限制业务的流量与突发,在EOS中的一个重要用途是实现物理接口峰值速率限制。,采用令牌桶控制流量，按显式配置速度向桶中发令牌，当数据帧从FIFO读出到输出端口时，每读取一个字节，令牌桶中的令牌减1。当令牌桶中有令牌时，可以允许数据帧的突发传送。当令牌桶中没有令牌时，不允许数据帧从FIFO读出，停止发送。从而实现物理接口的峰值速率限制。,EOS的设计原理,EOS的体系架构以太帧的封装和映射连续级联和虚级联L2层交换的基本原理业务分类（COS）和业务质量（QOS）保证生成树（STP）和以太环网IGMP组播协议端口链路聚合（Trunk),STP，即spanning tree protocol，意为生成树（跨越树）协议；STP的目标：让网桥动态地发现拓扑结构的一个无回路子集（树），并且保证最大的连通度，即只要两个LAN之间存在物理上的连接，就具备“由此及彼”的生成树路径。这样，既保证了网络极大的连通，又有效地避免了环路可能带来的“广播风暴”。STP的基本思想：让网桥相互间传递特殊消息（配置桥接协议数据单元BPDU），其包含的信息让网桥可以进行以下工作：在所有LAN的网桥中，选出其中一个作为根网桥（root）；其他所有网桥计算自己到根的最短路径；对于每一个LAN，选出一个离根网桥最近的指定网桥（designated bridge），负责其所在LAN上的包向根的转发；各网桥选择一个给出到根网桥最佳路径的端口作为根端口（root port）；根端口及让本网桥成为指定网桥的端口构成生成树的有效端口。数据通信就在生成树的有效端口之间进行转发和接收，而不会发到那些不包含在生成树内的端口上。,生成树协议STP,EOS的设计原理,EOS的体系架构以太帧的封装和映射连续级联和虚级联L2层交换的基本原理业务分类（COS）和业务质量（QOS）保证生成树（STP）和以太环网IGMP组播协议端口链路聚合（Trunk),组播问题的提出,在当前的网络应用中，单点发送多点接收的多媒体业务诸如：网络视频会议、网络音频/视频广播等，正在成为信息传送的重要组成部分。点对点传输的单播方式不能适应这一类业务传输特性，因为服务器必须为每一个接收者提供一个相同内容的拷贝，同时网络上也重复地传输相同内容的报文，占用了大量资源。虽然广播允许一个主机把一个数据包发送给同一个网络的所有主机，但是由于不是所有的主机都需要这些报文，因而浪费了网络资源。为了缓解网络瓶颈，组播技术（multicast）应运而生。,IP组播,IP组播地址由D类IP地址标记。D类IP地址的最高四位为“1110”，起范围从224.0.0.0到239.255.255.255。如前所述，部分D类地址被保留，用作永久组的地址，这段地址从224.0.0.0-224.0.0.255。其中比较重要的地址有：224.0.0.1 网段中所有支持组播的主机224.0.0.2 网段中所有支持组播的路由器224.0.0.4 网段中所有的DVMRP路由器224.0.0.5 所有的OSPF路由器224.0.0.6 所有的OSPF指派路由器224.0.0.9 所有RIPv2路由器224.0.0.13 所有PIM路由器第2层的组播地址（组播MAC地址）可以从IP组播地址中衍生。计算方法是把IP地址的最后23位拷贝到MAC地址的最后23位，然后把这23位前面的那一位置为0。MAC地址的前24位必须为0 x01-00-5E。例如：组播IP地址224.0.1.128，16进制表示为0 xE0-00-01-10，最低的23位为0 x00-01-10，计算得出的MAC地址为：0 x01-00-5E-00-01-10。,IGMP组播协议,IGMPv2报文的消息类型字段定义了四种消息类型：0 x11-成员询问0 x12-IGMPv1 成员报告0 x16-IGMPv2 成员报告0 x17-退出组播域,IGMP V2报文,IGMP组播的实现,用IGMPSNOOPING技术拦截目的IP地址为224.0.0.0-224.0.0.255的IGMP查询、退出和成员报告的报文，学习用户端口的组播成员.利用GMRP（组播注册协议）学习系统端口的组播成员，从而建立基于端口的组播域.组播数据在交换时只在属于同一个组播域的端口间转发，而不会洪泛到不属于该组播域的端口.一个组播域的成员在发送组播数据时，不需要知道该组播域其他成员的情况，组播域内没有一个特定的发送者，组中的任何成员都可以发送数据。组播域的建立和撤离是无连接的，无需人工配置.,EOS的设计原理,EOS的体系架构以太帧的封装和映射连续级联和虚级联L2层交换的基本原理业务分类（COS）和业务质量（QOS）保证生成树（STP）和以太环网IGMP组播协议端口链路聚合（Trunk),链路聚合（Trunk）,链路聚合指将多个以太网物理端口绑定为一个逻辑端口的功能。优点：可以提高链路的带宽容量，实现数据在多个物理链路上的均衡分布，并利用冗余路径实现链路的保护。,中兴MSTP可以实现最大4个FE口的Trunk！,内容,EOS的设计原理EOS的产品系列(见WORD文档）EOS的组网应用,内容,EOS的设计原理EOS的产品系列EOS的组网应用,以太网单板的组网,星型组网：,适合汇聚、集中型业务。可提供严格的物理带宽保证，延时小，光纤资源消耗较大。对MSTP的端口汇聚比要求较高。,以太网单板的组网,链型组网,以太网单板的组网,适合分散型业务，延时较大。带宽共享，利用率高，适合光纤资源比较缺少的网络。需要对链上每个网元进行CoS设置，实现带宽在网元间的比例分配。因此对MSTP带宽共享时的QoS能力要求较高。,以太网单板的组网,环形组网：必须启用STP，避免逻辑拓扑成环。在不配物理保护时，具有STP保护功能。其他特点等同链形组网。混合组网：可按照上述基本网络拓扑进行组网分析。,以太网单板的组网,工程中应主要的问题：自适应。用户口自环。系统口自环。多点到一点的不当配置，导致业务时通时断。,感谢您对MSTP的关注,谢谢各位！,