3.1 网络可扩展技术

　　近几年来，IP应用的快速普及化和宽带化对网络的扩展性提出了严峻的挑战。大容量路由器、高速链路、大型网络负载分担技术、大规模路由技术是当前保证网络扩展性的主要技术。其中最关键的是大容量路由器技术，解决方案已经有多种，最可行的方法是采用一体化路由器结构方案，又称为路由器矩阵技术或多机箱(Multi-Chassis)组合技术。此时，每个节点只有一个路由控制进程，从外部看仿佛像一个路由器一样，使路由体系和MPLS实施变得比较简单，运行管理得以简化，运营成本可以降低，扩展性和性能得到明显改进。采用新型的高容量低成本光接口互联各个机箱的背板，无需普通接口板卡所必须的超高速存储芯片阵列和用于缓存的高速同步动态芯片阵列，再加上采用低成本的VCSEL光源，使互联成本远低于普通端口互联方式，能够较好地解决路由器的扩展性问题，真正实现太比特每秒级和数十太比特每秒级的超大容量核心路由器。目前采用这种思路已经开发的路由器单机箱交换容量达到1.28 Tb/s，交换矩阵具备250%的加速比，采用多机箱组合技术后，最大交换容量理论上可以达到92 Tb/s，支持1 152个40 Gb/s端口，大大减少了业务呈现点(POP)内设备间互联端口。但是这样大规模的多机箱组合技术在实践上是否经济可行还有待证明，配套的40 Gb/s传输系统还需要几年时间才具备规模商用的条件，现有网络的光缆线路能否支持40 Gb/s的传输还需要作大量的调研和改造工作。

　　从长远发展看，电的交换矩阵在速度上总是要受限于器件和微带处理工艺以及功耗和串扰的，其规模则会受限于芯片内部逻辑和引脚数的限制，接口速率的提高也要受包头处理的复杂性所限。此外，日益增长的巨大路由表对线速处理和交换也成为很大的负担，路由器的长远扩展性问题的深入研究工作仍需继续进行。

　　通过多条等价链路增加网络容量是大型IP网络设计的基本方法。目前基于链路状态算法的内部网关协议(IGP)能够支持多达16条等价路径的负载分担，基本满足网络可扩展的要求。但是在内部边界网关协议(iBGP)引入路由反射器(RR)后，对路由信息进行了选择性转发，屏蔽了多条等价路径信息，使得边界网关协议(BGP)不能利用IGP实现等价路径的负载分担和最短路径的选择，造成流量分布的不均衡，严重影响网络的可扩展性。多协议标记交换(MPLS)、MPLS虚拟专用网(VPN)和组播负载分担技术也存在一些不足之处，需要进一步完善才能满足大容量、可扩展的要求。

　　路由器控制引擎普遍采用64比特高性能多CPU，同时最短路径优先(SPF)路由算法中引入了部分路由计算(PRC)和增量最短路径优先(I-SPF)等优化算法后，使得SPF计算效率大大提高，计算次数减少。按照目前的技术，在传输链路可用性达到99.9%的情况下，2 000台路由器和8 000条中继链路的网络可以稳定运行，SPF计算时间小于100 ms。8 000条链路的典型网络结构，单向网络容量最大可达320 Tb/s，按照平均流量穿越5条中继链路计算，具备同时传递3 200万对2 Mb/s带宽的可视电话业务。

　　3.2 网络可用性技术

　　影响网络可用性的关键技术有路由快速收敛技术、快速重路由技术(FRR)、软硬件在线升级技术、协议平稳重起技术和设备自身的可靠性技术等，另外还依赖于底层传送网络的可用性。

　　影响快速路由收敛和快速重路由切换时间的关键因素是故障检测和判断技术，由因特网工程任务组

　　(IETF)提出的双向失效检测(BFD)协议是关键。BFD协议通过定期发送基于数据报协议(UDP)层的故障检测数据包，不但可以检测和判断传输链路、光接口和设备端口的中断故障，还可以检测和判断传输层、链路层、IP层和应用层存在的误码、丢包等软故障，弥补了目前基于SDH故障检测只能实现传输层故障检测的不足。目前BFD缺省检测间隔是10 ms，连续3次检测到故障，就判断链路故障，也就是30 ms就可以检测和判断故障。BFD技术已经是新一代路由器端口故障检测的必备功能，不依赖于任何其他协议或者应用，采用硬件实现，不影响设备性能。采用BFD后，结合其他技术，大型网络路由收敛时间有望小于500 ms，FRR时间小于50 ms。

　　为了进一步改进网络的可用性，IETF还提出了一系列平稳协议重起协议，包括针对中间系统-中间系统(IS-IS)、开放式最短路径优先(OSPF)协议、BGP、标记分配协议(LDP)、资源预留协议(RSVP)等的平稳重起。平稳重起就是在路由器控制平面故障、软件升级、主备切换等情况下，依然保证数据转发平面能正常工作，不影响业务的正常提供。平稳协议重起技术是在网络稳定，也就是拓扑没有变化的情况下，尽量保证业务提供。如果在协议重起期间，网络拓扑发生变化，由于控制引擎不能及时进行计算，可能造成网络路由不同步，产生路由黑洞，所以在实际使用中要注意使用场合和相关参数的设计，谨慎使用。主流路由器厂家已经支持相关协议，互操作测试尚在完善之中。

　　3.3  网络管理控制技术

　　要实现业务的管理和控制，需要依靠应用层和网络层的偕同配合。网络层管理和控制的难点是配置管理和资源管理、业务开通和准入控制，技术瓶颈是管理协议和管理对象的标准化模型。目前网络管理协议主要是简单网络管理协议(SNMP)和网络配置协议(NETCONF)。SNMP采用UDP传送，实现简单，技术成熟，但是在安全可靠性、管理操作效率、交互操作和复杂操作实现上还不能满足管理需求。NETCONF协议采用可扩展标识语言(XML)作为配置数据和协议消息内容的数据编码方式，采用基于传输控制协议(TCP)的SSHv2进行传送，用简单的远程过程调用(RPC)方式实现操作和控制。XML语言可以表达复杂的、具有内在逻辑关系的、模型化的管理对象，比如端口、协议、业务以及它们之间的关系等等，大大提高了操作效率和对象标准化，同时采用SSHv2传送方式，可靠性、安全性、交互性很好。但是NETCONF协议刚刚起草，管理对象模型建立任务繁重，设备支持需要时间，整个技术成熟大约还需要2～3年左右时间。简言之，NETCONF是将来网络管理，尤其是设备配置和业务开通管理的主要发展方向，SNMP则在数据采集和故障报警等方面的使用将会长期存在。

　　网络层的业务控制主要在业务接入控制点实现，一般指业务路由器(SR)和宽带接入服务器(BRAS)。目前有远程拨号用户认证(RADIUS)和公用开放策略服务(COPS)两种协议体系实现业务管理系统和业务接入控制点之间的通信，实现业务的管理和控制。RADIUS基于UDP协议，通过属性值来实现控制功能，已经在AAA认证中广泛使用，但是RADIUS协议在可靠性、安全性、交互性、可扩展性和在线过程控制上不能满足业务控制的需求。COPS基于TCP协议，优化了管理信息库(MIB)的设计，加强了操作的交互能力，能够在线调整业务。但是COPS在MIB库、厂家支持等方面刚刚起步，同时业界存在较大争论，而NETCONF协议的提出对COPS形成了较大冲击。在这样的形势下，我们感到近期还是以RADIUS协议为主实现AAA和简单的业务控制，基于COPS协议的门户(Portal)系统可以局部使用，而基于XML技术的NETCONF协议在实现业务开通和控制方面更具生命力，值得重点关注。