IP骨干网经典规划方案.ppt
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1、IP骨干网网络规划,引入,随着电信业务逐渐向IP网络的转移,IP网络承载的业务类型的越来越丰富,构建一个稳定的、承载多业务的、具有QOS保证的精品网络越发显得重要,且随着我司设备地位越来越高,如何给出一个合理的网络规划?,学习目标,了解目前主流运营商的骨干网络结构 掌握骨干网络流量模型 掌握网络规划的基本要点,学习完本课程,您应该能够:,课程内容,第一章 骨干网络规划概述第二章 骨干网络结构讨论第三章 骨干网络数据规划第四章 骨干网络容灾设计,IP骨干网络作为整个网络的核心,作为城域网的上一级网络,承担着城域网访问外网的出口及城域网之间互通的枢纽作用。由于IP网络承载的业务类型越来越丰富,网络
2、的流量随之越来越高,网络的重要性也日益提高,各运营商在提供传统Internet上网业务的同时,都在积极开展增值业务,如NGN、3G、大客户互联等等,为了承载上述增值业务,有些运营商采用构建第二张骨干网络的方式,如电信的CN2、移动IP专网、铁通CRNET二期等等,骨干网络概述,骨干网络的核心位置要求骨干网络设备在转发性能、可靠性。业务支持多样化上有突出性能,同时需要有平滑升级的能力,以适应不断变化的客户需求。骨干网设备需要支持的接口:10G、2.5G、GE、POS等高速接口;同时需要实现关键部件的冗余备份,如主控板、交换板、电源等;当前的骨干网络也有直接接入业务的可能性,如一些重要的大客户业务
3、等等,所以需要骨干网设备支持的业务能力多样化,如对MPLS VPN、QOS保证等等的支持,骨干网络概述,高可靠性 骨干网络设备的稳定运行是整网稳定运行的关键,在网络设计的过程中,应合理设计网络架构,制定可靠的网络备份策略,保证网络有故障自愈能力灵活性和可扩展性 根据未来网络业务发展的要求,能够进行平滑的扩容和升级,最大程度的减少网络架构和设备调整带来的影响扁平化 尽量减少网络层次,减少跳数,方便网络的管理,骨干网络规划原则,QOS合理规划 当前IP网络承载的义务已经不是单纯的Internet上网业务,还包括VOIP、视频、大客户等等,这些业务对服务质量有较高的要求,所以对QOS的支持是IP网络
4、向电信网转变的必要条件,而对QOS的合理规划则是重中之重可运营可管理 对网络实现集中监测、分权管理,统一分配带宽资源,使整个网络在可管理的范围之内,骨干网络规划原则,课程内容,第一章 骨干网络规划概述第二章 骨干网络结构讨论第三章 骨干网络数据规划第四章 骨干网络容灾设计,网络结构讨论,骨干网络的结构大体上可以分为两种:“平面分层结构”和“平面空间分层结构”“平面分层结构”是传统的骨干网的常用的网络结构,即构建一套网络,采用分层分级的结构,如目前常用的核心层、汇聚层的两级结构,这种网络结构能够满足用户快速稳定的上网。“平面空间分层结构”不同于以上组网的关键是把骨干网络划分成多个平面(一般为2个
5、),在平面内部仍然是分层次的结构,两个平面各自跑自己的业务,网络出现故障的时候能够进行互相备份,VoIP、Video、BT、QQ、MPLS VPN等,本网IDC访问(新闻、游戏、下载等),外网访问本网IDC,外网流量,内网流量,BR,BR,AR,AR,AR 接入路由器,BR 核心/汇接路由器,link,link,link,核心/汇接层,接入层,接入层,IP骨干网流量模型分析,IP省网,IP省网,IP骨干网,国内及国际Internet访问,国际VoIP,纵向流量,横向流量,1,2,3,4,VoIP、Video、BT、QQ、MPLS VPN等,本网IDC访问(新闻、游戏、下载等),国内及国际Int
6、ernet访问,国际VoIP,外网访问本网IDC,外网流量,内网流量,BR,BR,AR,AR,AR 接入路由器,BR 核心/汇接路由器,link,link,link,核心/汇接层,接入层,接入层,平面分层结构模型,IP省网,IP省网,IP骨干网,纵向流量,横向流量,1,2,3,4,平面分层型网络,网络结构讨论,这种平面分层型网络,在早期的骨干网中很常见。目前国内大多数运营商多采用这种方式,多分为核心骨干、核心汇聚、核心接入三个层次,在核心骨干层按照地域进行大区制划分,大区之间进行全连接或者部分全连接,增加网络的健壮性,而在核心汇接层则采用双归属的组网,双上行到本大区或者两个大区的不同核心骨干设
7、备,如铁通的CRNET网络,铁通CRNET二期,VoIP、Video、BT、QQ、MPLS VPN等,本网IDC访问(新闻、游戏、下载等),外网访问本网IDC,外网流量,内网流量,BR,BR,AR,AR,AR 接入路由器,BR 核心/汇接路由器,link,link,link,核心/汇接层,接入层,接入层,IP省网,IP省网,IP骨干网,平面+空间分层结构模型1(外网/内网),外网流量,内网流量,国内及国际Internet访问,国际VoIP,1,2,3,4,VoIP、Video、BT、QQ、MPLS VPN等,本网IDC访问(新闻、游戏、下载等),外网访问本网IDC,外网流量,内网流量,BR,B
8、R,AR,AR,AR 接入路由器,BR 核心/汇接路由器,link,link,link,核心/汇接层,接入层,接入层,IP省网,IP省网,IP骨干网,平面+空间分层结构模型2(纵向/横向),纵向流量,横向流量,国内及国际Internet访问,国际VoIP,1,2,3,4,平面+空间分层型网络,网络结构讨论,平面空间分层结构则是在分层的同时划分了平面,不同的平面承载不同的业务,正常情况下两个平面之间的业务不会相互影响,在某个平面出现故障时,另一个平面则起到一个备份的作用,在网络设计时,一般会将每个平面设计为能够承载所有业务量。这种网络模型在当前IP承载网需要承载多种业务的需求下,则显出其结构清晰
9、、备份能力好、安全性高的特点,典型的如移动T局IP承载网,IP城域网双平面结构,骨干网2(电信级业务),城域网,B:电信级业务平面,A:Internet业务平面,1+12,骨干网1(上网、数据业务),移动T局IP承载网,课程内容,第一章 骨干网络规划概述第二章 骨干网络结构讨论第三章 骨干网络规划第四章 骨干网络容灾设计,骨干网络设计方法,需求分析确定网络拓扑结构确定硬件结构编址与命名路由协议部署监控与维护,需求分析,用户的需求随时在变化,关键是通过不停的询问用户预见的需求,并将它们转化为网络的需求;收集现网结构、产品、应用、流量模型。;确认短期效益需求;长远规划;风险分析;,网络拓扑结构,层
10、次的拓扑:核心、汇聚、接入层次拓扑的好处可伸缩性易于实现易于排错功能的可预测性易于协议的部署易于管理,硬件结构,根据需求分析确定硬件;要为未来的新需求做好准备;考虑到预算;考虑在现有业务下原有硬件的支撑能力;硬件风险分析:如新特性的支持、版本发布时间。,骨干数据规划,设备接口命名IP地址规划路由协议设计MPLS/VPN规划Qos规划,设备命名规范,骨干网络涉及的点、面比较多,相应网络的维护工作量也就比较大,如何能够明确的标识每台设备及相互之间的链路,能够有效减 少维护工作,提高解决问题的效率。设备命名的基本原则是要能表示出网络设备的物理位置、网络层次、设备类型,同时能反映出设备的业务属性和网络
11、功能。如CMNet骨干命名规范如下:,例如:北京POP点,通往国际出口的路由器:BJBJ-B-RT001-INTERNET,接口命名规范,接口命名的基本原则是要能表示出端口所属的网元设备、端口类型及带宽、对端网元设备,其他标识字段可以根据需要添加。如CMNet骨干端口命名规范如下:,例如:浙江杭州,接入路由器:第0槽位下面快速以太网适配器模 块的位于下面的快速以太网端口 ZJHZ-PC-RT001FE-0/1/1-对端网元设备,IP地址规划重要性,IP地址的合理规划是网络设计中的重要一环,大型网络必须对IP地址进行统一规划并得到实施。IP地址规划的好坏,影响到网络路由协议算法的效率,影响到网络
12、的性能,影响到网络的扩展,影响到网络的管理,也必将直接影响到网络应用的进一步发展。如果要看一个网络的规划质量、如果要看一个网络设计师的技术水准,直接看他的IP地址规划好了。,IP地址规划原则,唯一性:一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址。即使使用了支持地址重叠的MPLS/VPN技术,也尽量不要规划为相同的地址。连续性:连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合,大大缩减路由表,提高路由算法的效率。扩展性:地址分配在每一层次上都要留有余量,在网络规模扩展时能保证地址叠合所需的连续性。实意性:“望址生意”,好的IP地址规划使每个地址具有实际含义,看到一个地址就可以大至判断出该地址所属的设备
13、。这是IP地址规划中最具技巧型和艺术性的部分。最完美的方式是得出一个IP地址公式,以及一些参数及系数,通过计算得出每一个需要用到的IP地址。,IP地址规划Loopback地址,loopback地址概述为了方便管理,会为每一台路由器创建一个loopback 接口,并在该接口上单独指定一个IP 地址作为管理地址,管理员会使用该地址对路由器远程登录(telnet),该地址实际上起到了类似设备名称一类的功能。同时各种上层协议需要使用TCP或UDP来建立连接时也需要使用该地址作为源地址。Loopback其他作用:可以做为OSPF的Router id、MPLS VPN的MPLS Lsr id如果部署或计划
14、部署IP多播并使用任意播RP的话,需要配置多个环回地址loopback地址规划技巧务必使用32位掩码的地址。采用连续的一段地址作为Loopback地址,便于维护管理在地域划分的基础上,越是核心的设备,loopback地址越小。,IP地址规划互联地址,互联地址概述互联地址是指基础设施相互连接的接口所需要的地址。互联地址规划技巧务必使用30位掩码的地址。在地域划分的基础上,核心设备,使用较小的一个地址(即:loopback地址较小的设备使用互联地址中较小的一个)。互联地址通常要聚合后发布,在规划时要充分考虑使用连续的可聚合地址。骨干网络中的互联地址不允许出现私有地址。,路由协议设计,路由协议规划的
15、结果直接影响着网络的稳定程度和网络故 障的恢复时间,以及网络维护的工作量,所以一个完善的路由规划是网络规划的重点。路由协议的设计包括两部分:IGP、EGP IGP动态协议中,属于开放性且能够支持大规模网络的协议有OSPF和ISIS两种。EGP协议现在通用的是BGP4、MP-BGP,路由协议原则,最短距离:尽量使得IGP最短路径是传输最短距离,因为在 骨干网中,端到端时延主要来自于传输时延。进一步,备份路径应尽量通过次短的传输距离,以减少主备切换带来的时延抖动快速收敛:快速发现故障并作出响应,使得系统从故障中尽快恢复,避免路由黑洞和路由循环路由可控、可预测,采用清晰、明确、简单的路由策略,摈弃过
16、于复杂和精细的设计,避免给运营部署带来的困难提高稳定性,正确判断网络故障,避免频繁的路由计算和刷新负载分担,提高网络资源利用率和系统可靠性,路由协议设计目标,功能特性底线:网络必须可用不能满足特定功能的网络设计是失败的可伸缩性主机 子网 区域 自治系统可适应性 网络能够及时高效的接收新技术可管理性 恰当的设计与合适的工具可以了解网络操作及状态成本与效率 真正底线,保证在预算范围内组建与扩展网络,IGP协议选择,ISP网络中IGP协议是用来支持BGP基础设施的!为BGP对等会话提供可达性为BGP学到的前缀解析下一跳IGP的覆盖范围只应该包围ISP网络本身的路由器,而不是用户边缘设备,即使这些设备
17、是由ISP管理的。骨干网络IGP一般使用单域设计就可以完成部署,其他因素如:MPLS-TE、端到端IGP度量可见性也是导致单域设计的原因之一。,IGP协议选择,OSPF和ISIS两种协议在目前的大规模网络中都有大规模的应用,在网络规划时到底选取哪种做为IGP协议?确实让人头痛。下面我们从以下几个方面来分析:维护方面 OSPF协议在城域网中得到了广泛的应用,尤其是早期的网络维护人员对OSPF协议相当熟悉;而最近几年,在各大运营商的骨干网络中大量使用了ISIS协议,而网络维护人员对协议的了解对后期的网络维护有很大影响延续性 在选取协议时,需要考虑原有网络中运行的是何种协议,如目前某些运营商在骨干层
18、次采用ISIS,而在城域网内部采用OSPF协议,为了保护网络的延续性,在选取协议类型时需要予以考虑,IGP协议选择,协议特点 1、OSPF协议是基于IP层的,所以其只能支持IP网络,且网 络上一些基于IP的攻击会影响到OSPF的正常运行。ISIS 是直接运行在链路层上的,其可以承载多种网络类型,且 在预防网络攻击方面也有一些天然的优势。2、OSPF、ISIS都有网络分层的概念,也都有区域的概念,OSPF有骨干区域0和分支区域,ISIS有相应的Level2、Level1的概念。OSPF有普通区域、Stub区域、Total Stub 区域、NSSA区域等区域类型,而IS-IS 从功能上看它就是 一
19、个OSPF 的简化版本,只实现了骨干区(LEVEL2)和 STUB 区(LEVEL1),由于其LEVEL1访问其他区域网络是 采用到最近的L2 路由器方式,容易产生路由次优化问题,这样某些组网时就需要借助其他的方法来实现某些功能,如:在构建MPLS VPN的过程中就需要采用路由渗透,造 成实现和维护复杂。,IGP协议选择,3、由于ISIS计算路由的时候采用PRC计算,ip前缀作为最短 生成树的叶子节点,而OSPF是围绕链路建立的,在相同 大小的区域,ISIS比OSPF更加稳定且消耗资源少,相比 OSPF支持的网络规模更大 4、OSPF协议比较灵活,协议是基于接口的,支持的网络类 型全面,且技术
20、成熟,ISIS结构严谨,运行稳定,IS-IS路 由器只能属于一个Area,并且不提供对FR、ATM、X.25 网络的专门支持 5、由于ISIS是基于TLV的,从协议本身来说,可扩展性更好,IGP协议选择规则,骨干网络 骨干网中,关注的是协议的稳定性,收敛的速度,且在骨干网络中IGP仅需要承载骨干网络的Loopback地址、互联地址等,并没有特殊的组网需求,且网络规模大,建议使用ISIS城域网中 城域网中,关注的是协议的灵活性,组网的灵活性,能否满 足用户大量的需求,用来传播用户路由,而这些是OSPF 的强 项,建议使用OSPF,OSPF数据规划,Router id 在该OSPF区域中唯一,建议
21、使用Loopback地址Area划分 区域划分在OSPF设计中是一个重点 建议每个区域内运行的Router台数在不超过50台 如果骨干网中使用OSPF协议,一般优选使用Area 0,便于以后的扩展 如果需要使用非骨干区域,建议区域的划分依照物理地域来划分,OSPF数据规划,区域类型 OSPF的区域类型可以划分为:普通区域、Stub区域、Total Stub区域、NSSA区域 STUB:不允许引入AS外部路由,向该区域注入一条缺省路由 Tolally STUB:不引入AS外部路由及区域外部路由,向该区域注入一条缺省路由 NSSA:运行引入外部路由,其它类同于STUB 以上三种特殊的区域,主要意义
22、在于减少路由规模,降低对设备的性能要求,但一般骨干网络中的网络仅仅用来传递互联链路路由,所以一般不用选用,OSPF数据规划,COST 为了确保路由器选择最优路经,需要统一网络中OSPF的COST值,目前常用的方式有两种:1、根据链路带宽进行设置:即选取一个参考带宽,然后让链路 的实际带宽和参考值比较,COST参考值/实际链路带宽 如选取最大带宽为40GE,则 40GE链路 COST值为1 10GE链路 COST值为4 GE链路 COST值为40 FE链路 COST值为400 155M链路 COST值为258 2、按照设计的流量模型自行设定COST,从而控制选路,网络层次 ISIS采用层次结构L
23、2、L1,这样ISIS域中的路由器的角色可以分为L1、L2、L1/L2三种,从扩展性考虑,建议骨干网ISIS设备统一放在L2中,ISIS的L2层次需要是连续的。在骨干网络的边缘,可以考虑将路由器设置为L1/L2,便于后期ISIS域扩展时能够平滑完成区域划分 在ISIS中的区域概念和OSPF差不多,由于目前骨干网络中ISIS协议多数只使用L2,区域的作用不明显,只有在存在L1、L1/L2路由器的时候,区域才能起到限制路由规模和流量的作用,常用的区域标识如采用当地电话区号标识等,需要统一规划,ISIS数据规划,NET(网络实体标识)NET是由NSAP通过设置NSEL位为0转化而来,用来在IP网络中
24、标识一台IS设备,其结构见下:AFI:可以官方申请,或者使用私有的49,这个值在目前的IP 网络中只起到标识的作用 AREA ID:预先统一规划的区域号,对于骨干网来说,可以 采用当地的电话号码区号,也可以使用本系统AS号 System ID:某台设备在一个区域中的标识,在一个区域中保 持唯一性,通常的使用MAC地址或者IP地址做为设备 的System ID,建议采用设备的Loopback接口地址,便 于维护和习惯记忆,ISIS数据规划,举例说明:假设设备所在区域为:49.0001,Loopback地址为192.168.3.25,则NET值可以采用形式,ISIS数据规划,192.168.003
25、.025,1921.6800.3025:System ID,49.0001.1921.6800.3025.00:NET,192.168.3.25,Metric Metric的作用和设置同OSPF的COST,都是用来控制路由的最短路经,需要注意的是ISIS Metric分为基本Metric和扩展Metric两种,我司设备缺省为基本Metric方式,但大型网络中多为使用扩展Metric方式,其取值范围如下:基本Metric:1-63扩展Metric:1-16777215,ISIS数据规划,BGP是骨干网中运用最广泛、最复杂的路由协议,通过BGP的属性来进行路由控制又是常用的方法;骨干网络中部署RR
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