流量工程市公开课一等奖省赛课获奖课件

Chapter3

TrafficEngineeringSchoolofComputer张沪寅1流量工程第1页Introduction

流量工程在城镇规划和道路安全已很熟悉

车流量、交叉路口、急转向、道路宽度、最优速度限制、协调红绿灯、优先部分车辆

包交换网络

数据包->车，链路->公路交换机和路由器->交叉路口2流量工程第2页

3.1IP流量

互联网是一个节点集和链路集，目标是将IP数据包从源端发送至目标端。

在一个未使用网络中，SPF路由是一个理想方法。伴随网络流量增加，链路或路由器有可能无法处理它接收全部流量。

优先级流量处理量化、测量服务要求拥塞控制机制和速率调整

在SPF路由系统中，上述是提升传输可靠性很好方法，而且不会增加网络所需处理总流量。

3流量工程第3页

3.1IP流量最短路径优先可能会造成链路和节点拥塞

4流量工程第4页

3.1IP流量

流量工程是用于发觉网络中存在哪些可用路径和链路，依据流量情况，控制流量路由到最短路径之外其它路径上，优化网络资源使用。IGP路由协议扩充流量监控工具路由技术5流量工程第5页

3.2等价多路径(ECMP)

当路由协议发觉它有两个一样短路径时，将随意选择其中一条，其通常选择第一个被发觉路径。(VFGKZ--VFJKZ)

等价多路径路由将提供一个简单方法经过分配流量到其它路径来共享网络负载。复杂系统可能会考查网络系统和路由路径负载进行调整(G拥塞，选择J)找到等价替换路径（F已知到路由器G拥塞）替换路径决议可能是十分困难（G和K之间链路拥塞）6流量工程第6页

3.2等价多路径(ECMP)

路由器F能够用等价路径流量负载平衡（跨两条路径）在两条路径之间交替传输数据包

用统计技术选择数据包传输路径

问题可能将一个数据流分割到两条路径中造成数据无序抵达，应用程序无法实现

7流量工程第7页

3.2等价多路径(ECMP)

ECMP通常只适合用于整个流或流集合，流可能含有：

目标地址

源地址

传输端口

有效载荷协议

DiffServ类型例：VFGKZ，WHFJKZ(对路由器F有2条选择)

ECMP是由网络中路由器(F)来决议

网络流量管理系统来控制

不是开放选择8流量工程第8页

3.3调整路径成本调整链路开销能够促进网络中负载平衡

=7=2->6=2=109流量工程第9页分析图中调整链路开销b为7情况

主机U到主机X流量->路由器ABCDE(总开销为6)主机W到主机Z流量->路由器HFJK（总开销为5）主机V到主机Y流量->路由器FJKG（总开销为5）分析调整链路开销a=2，c=2，d=10主机U到主机X流量->路由器ABCDE(总开销为6)主机W到主机Z流量->路由器HFJK（总开销为5）

主机V到主机Y流量->路由器FG（总开销为9）

3.3调整路径成本10流量工程第10页对于主机W到主机X流量使更短路径WHFGEX(开销12)优先于WHFABCDEX(开销9)->调整a开销到6对于主机U到主机X流量路径UAFGY（开销15）优先于UABCDEGY（开销8）路径->怎样调整开销？

3.3调整路径成本11流量工程第11页利用链路开销来管理数据流应考虑方面：

需要仔细规划对网络影响也必须被严格监控实际使用之前应该使用网络规划工具进行模拟错误配置带来后果可能带来更严重拥塞

3.3调整路径成本12流量工程第12页

3.4路由IP流路由器可能为不一样数据流选择不一样等价路径，用来帮助平衡网络中负载

确定存在一条更长、开销更大、未使用路径更适合用于数据流（如：司机利用GPS导航系统）源路径路由－不灵活（不足、强迫主机，太多责任）中心流量控制站点协调进行路径选择－不合算（控制站流量较大）遂道－能够绕过拥塞区

13流量工程第13页遂道可能选择一条非最短路径承载一个流集合

3.4路由IP流14流量工程第14页3.5基于服务路由选择ECMP路由选择能够是基于一些属性。如数据包DiffServ类型源路由和隧道可能经过数据流检测以选择哪一个路由被选择－怎样选择？

15流量工程第15页主要是选择路由能力路由要满足网络数据特征需求语音IP流需要一个速率相对稳定、可靠链路文件服务器不需要上面特征，不过却需要高带宽在网络中，不一样链路有不一样特征最短路径并不符合特定数据流传输需求流中数据包能够使用DiffServ标识以标明它们需求3.5基于服务路由选择16流量工程第16页网络中路由器能够按照服务需求选择路由(如：链路能力)不一定是经过网络最短路径

问题：约束路由按一样准则做出路由决议，不然，可能会造成环路（假如C选择最短路径）3.5基于服务路由选择17流量工程第17页基于服务路由方法考虑

异构路由器

隧道方法

3.5基于服务路由选择18流量工程第18页

3.6选择离线或动态流量控制动态路由决议问题由不一样路由策略路由器引发不确定性可能会造成链接超载即使相同路由策略，大量流量从过载使用链路转移到一个单独未充分使用链路从数据源或TE隧道头－>问题不会太严重－>有限能力(只适合小型网络)19流量工程第19页离线流量控制－＞是更可控方法

路由交换决定由一个（或几个）中央服务器决定

服务器能够保持网络协调

服务器可依据流量负载改变时做出反应对全部路由器提供源路由到主机路由器选定隧道信息基于约束路由指令优点一个新流量范式被应用前，能够依据流量情况设计控制模型，降低重大失误几率一个流量堵塞不过可继续使用网络要比一个完全瘫痪网络要好得多

最适合隧道模式

3.6选择离线或动态流量控制20流量工程第20页3.7发觉网络利用率

网络资源利用率是衡量流量控制成功标志能够使用SNMP，每一个路由器能够从管理信息库（MIB）统计数据来衡量

数据报数目每一个路由器接口发送和接收字节数堵塞而丢弃数据包数量

定时轮询每个路由器并将返回信息转换成一个视图

21流量工程第21页

这种技术对判断链途经载或者空载有不错效果

不能帮助确定哪些数据流需要重新分配来减缓拥塞

适合绝正确流量负载衡量标准

能够用工具来帮助分析IP网络流量判断链路和路由器使用情况，方便预留提供计算和统计流量信息NetFlowsFlowNTOP（NetworkTOP）3.7发觉网络利用率22流量工程第22页NTOP功效

自动从网络中识别有用信息；

将截获数据包转换成易于识别格式；

对网络环境中通信失败进行分析；

探测网络环境下通信瓶颈；

统计网络通信时间和过程；

自动识别客户端正在使用操作系统；

能够在命令行和Web两种方式下运行。3.7发觉网络利用率23流量工程第23页

3.8流量工程路由扩展

成功流量工程有一个要求：

TE决议应用程序必须有一个拓扑结构和内网链接功效明确视图

对于小型静态网络，信息能够配置在TE服务器上

不符合分布式TE系统需要

不能应对巨大动态网络

对于大型动态网络，采取分布式TE系统

24流量工程第24页

扩展现有IGP目标在于传递网络中附加路由拓扑信息OSPF中进行洪泛时增加链接支持总带宽

能够区分链路未充分使用或者是拥挤增加带宽上余额，能够确定预留带宽方式

支持流量工程IS-IS(IntermediateSystemtoIntermediateSystem)

3.8流量工程路由扩展25流量工程第25页1.OSPF-TE

OSPF包含不透明链路状态通告（LSAs）不需要知道路径计算和检验，只需要存放和转发每个LSA描述局部路由信息，合起来组成全网数据库

允许路由器在网络上以互操作方式共享私人或专有信息

将TE信息添加到OSPF，使TE感知路由器能够分发而且对TE信息采取与旧路由合作方式

OpaqueLSA中信息能够被OSPF直接使用，也能够被其它想公布信息应用间接使用

利用链路状态库分发机制在整个拓扑内传输信息。不一样类型OpaqueLSA分发范围不一样

3.8流量工程路由扩展26流量工程第26页TELSA中使用OSPFOpaqueLSA标准头部格式

3.8流量工程路由扩展27流量工程第27页

OpaqueLSA格式：OSPF中对链路状态信息描述都是封装在LSA中公布出去LSAage：用来标识LS产生时间Options，用来描述支持路由域LSAtype：链路类型仅在当地链路范围进行泛洪，值为9

当地域域范围进行泛洪，值为10

一个自治系统范围进行泛洪，值为11

LSAIDType：这个字段标识被描述网络环境一部分，LinkStateID内容取决于LSA类型LSA实例标识符AdvertisingRouter：指始发此LSA路由器RouterIDLSsequencenumber：用于识别LSA包是否是一个最新包LSchecksum：用来检验LSA完整性，包含除了LSage之外LSA头部内容Length：LSA长度，用bytes表示

3.8流量工程路由扩展28流量工程第28页

TELSA中TLVs标准格式

类型-长度-变量（TLV）

3.8流量工程路由扩展29流量工程第29页2.IS-ISTE

IS-IS链路状态协议数据单元（LSPs）是由一系列TLV组成

IS-ISTE中新增了两个TLV

ExtendedISReachabilityTLV(Tpye22)TrafficEngineeringRouterIDTLV(Tpye134)

3.8流量工程路由扩展30流量工程第30页扩展邻接IS-IS路由器可达性信息TLV格式

SystemIdandPseudonodeNumber：系统标识和伪节点标识符

3.8流量工程路由扩展31流量工程第31页

ExtendedISreachabilityTLV已经定义subTLV名称类型长度（Byte）值AdministrativeGroup34管理组IPv4InterfaceAddress64本端IPv4接口地址IPv4NeighbourAddress84邻居IPv4接口地址MaximumLinkBandwidth94最大链路带宽MaximumReservedLinkBandwidth104最大预留链路带宽UnreservedBandwidth1132未预留带宽TrafficEngineeringDefaultMetric183流量工程缺省开销值BandwidthConstraintssub-TL