城域IP骨干网的变革
华三 发表于:12年03月23日 15:24 [来稿] DOIT.com.cn
针对高速的包交换系统,出现了为CLOS架构而设计的信元动态路由选路方式。动态路由关键点在于能负荷分担地均衡利用所有可达路径,结合信元拆分和重组技术,实现严格的无阻塞交换。动态路由方式另一个突出优点,即平滑支持更高速率的网络端口,比如40GE/100GE。这是因为它可以充分利用所有可用路径形成一个大的数据流通道,比如24条3.125Gbps通道可以支持100GE数据流。相反,静态路由方式则受限于单条路径的带宽,比如基于XAUI接口的Crossbar交换,网络端口速率最高只能达到10Gbps,无法支持40GE和100GE。通过对整体背板总线和交换网板能力的提升,新一代骨干级别路由器在CLOS架构下更是大放异彩,实现了对100GE接口线速能力的支持。
目前40G POS已经开始商用,100G逐渐成为业界关注的热点。尽管100GE迟迟没有完成业内芯片之间的标准统一,国内运营商网络的100G传输也还在单厂商试点过程中,但是作为高端骨干级别路由器已经发展到了具备100GE接口线速提供能力的阶段。同时,大量使用的万兆以太接口密度也在新一代骨干路由器上得以规模提升。在目前运营商网络上部署的骨干路由器,大多只能提供单槽位4个万兆的线速能力,为了扩展端口,只能采用昂贵的集群方式实现端口扩展。新一代的骨干路由器单槽位能够提供的万兆线速能力已经达到了8、16甚至24,更有甚者已经提前发布了48端口万兆线速的远期路标。这样的单机容量已经是现网部署的骨干路由器单机容量的2倍、4倍甚至10倍以上。无论从整体性能,还是占机架空间,或者部署复杂度等方面比较,新一代骨干路由器均以明显优势将现网骨干路由器及其集群远远抛在身后。
二、 云业务承载
虽然在骨干网上部署100GE是必由之路,但是这对于运营商构建新型IP骨干网还远远不够,毕竟业务才是是驱动带宽迅速增长的根本原因。业务数据越来越集中,运营商的骨干网流量模型也呈现出“数据中心化”的趋势。
数据中心的流量模型与传统网络有非常大的区别,在新型的数据中心中,由于资源的虚拟化,以及各类设备之间实现数据交互,大多数流量停留在数据中心内部,根据统计2010年数据中心内部设备之间的横向数据流量占到总流量70%以上。同样,城域IP骨干网的流量模型也正在从传统的“纵向穿透型”向“内容分发型”演变,越来越多的流量会停留在城域网内部。IP骨干网将负责资源节点间全网状资源分发的承载,如广电网络的视频分发网、电信的IPTV CDN分发网、运营商大容量NAT资源池、AC资源池等(如图4所示)。
图4 新型IP骨干网流量模型
城域骨干网“数据中心化”不仅带来流量模型的变化,对业务模型也提出了新的挑战。分布式集群、虚拟机跨数据中心迁移、应用级容灾等业务需求都要求IP骨干网能够支持更大范围的二层网络互联。随着二层网络域的扩大,MAC地址泛滥、二层环路、多路径选择等成为必须解决的问题。数据中心内部的二层域扩展目前通过Trill/SPB/Fabric Path/IRF/VSS等技术解决,而跨城域/跨广域的二层网络扩展面临更加严峻的考验。因为现网部署的路由器大都是通过CPU来实现MAC地址学习、控制平面与转发平面的紧耦合关系导致虚拟机迁移时路由频繁的更新和撤销,增加了控制平面的负担和潜在隐患。
跨站点二层网络互联主要有三种方式:裸光纤、MPLS网络、IP网络。从资源复用性,调度能力等因素考虑,目前以MPLS网络为核心成为业界主流研究的方向。IETF的MPLS和L2VPN工作组的联合主席Loa Andersson谈到未来MPLS相关领域的技术方向也表示:L2VPN将主要聚焦在数据中心领域的应用。
H3C提出PE路由器MACinMAC+VPLS+IRF2融合方案,解决IP骨干网二层网络互联面临的种种问题。通过将用户MAC封装进入PBB头内部, N-PE不需要学习用户MAC地址,只学习U-PE MAC地址,表项可以大规模减小。采用PBB+VPLS嵌套组网,不同VPN用户在核心层可以共享PW资源,从而减少网络的PW连接数目(如图5所示)。
图5 MACinMAC+VPLS融合技术
在骨干级别路由器引入IRF虚拟化技术是H3C的创新之举,尤其在城域网数据中心化的云网络趋势面前,虚拟化技术应用在城域范围,使得无论是城域范围内的数据中心/内容中心前端网络的互联,还是提供云服务的服务器之间跨数据中心互联都开启了新的一页。虚拟化技术的使用,使得多台骨干级别路由器成为一台逻辑路由器,使得网元大幅度减少,从而使得网络规划复杂度大大降低。尤其在服务器之间跨数据中心互联应用下,虚拟化技术使得全网状互联的VPLS网络LDP数骤减,从而使得网络规划配置更简单,网元压力更小,对组播等业务的支持更好,同时还满足了网络高可靠性双机部署的要求。