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邊緣路由器

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邊緣路由器(Edge Router)

目錄

什麼是邊緣路由器[1]

  邊緣路由器是在網路的邊界點用於與其他網路(例如Intemet)相連接的路由器。也被稱作是邊界路由器。

邊緣路由器的定位[2]

  邊緣路由器的定位是將用戶由區域網匯接到廣域網,在區域網和廣域網技術尚有很大差異的今天,邊緣路由器肩負著多種重任,簡單地說就是要滿足用戶的多種業務需求,從簡單的連網到複雜的多媒體業務和VPN業務等。這需要邊緣路由器在硬體和軟體上都要有過硬的實現。

邊緣路由器的能力[3]

  邊緣路由器的能力是影響第3層MPLS VPN服務可擴展性的一個主要因素。影響邊緣路由器可擴展性的主要因素是處理能力和可用記憶體。

  在檢查CPU和記憶體特征時,Globenet註意到影響整體可擴展性的幾種因素。它發現CPU使用率一般受許多因素的影響,包括(但不限於)下列因素。

  ·提供的QoS量:Globenet部署的有些PE路由器使用硬體轉發,另一些沒有使用硬體轉發。對於使用硬體轉發的PE路由器,路由處理器CPU不受QoS功能的影響。然而,在不能基於硬體執行轉發的PE路由器平臺上,激活的QoS功能數量和複雜性將對路由處理器CPU產生很大的影響,因而在部署這些功能前需要仔細考慮。Globenet將通過如下方式,使得PE路由器支持的QoS功能最小化。

  如果CE路由器由Globenet管理,分類、標記和策略控制功能當前全部由CE路由器執行,使PE路由器完全不需要處理這些任務。這極大地增強了可擴展性。在每台CE路由器上支持與單個站點相關的QoS功能,比在PE路由器上支持所有站點的QoS功能要容易得多。

  Globenet選擇一種DSCP/EXP值方案,通過IOS預設映射根據DSCP(Differentiated Services Codepoint,區別服務碼點)值自動實現EXP值標記,從而PE路由器不需要執行DSCP-to-EXP映射。

  對於非管理CE路由器,可以應用一種相對較輕的輸入策略,因為數據流分類不涉及任何包檢查,只根據DSCP欄位來完成。

  總之,Globenet確保輸入端的QoS功能不影響或儘可能少地影響PE路由器的性台乙所以,可能影響PE路由器性能的QoS功能主要是在鏈路出口(將網路包轉發到PE-CE鏈路上時)實現調度的QoS功能。這些功能無法避免,因為它們是在擁塞點執行Globenet的5種服務所必需的。它們還設計成儘可能地輕,因為它們只依賴於基於DSCP的分類。

  ·“受管理”和“非管理”服務:對於使用“受管理”服務的客戶(它們有受管理的CE路由器),CPU需求可以在PE路由器和連接的CE路由器之間分配,這與剛介紹的QoS方面相同。這將有助於整個系統實現更好的可擴展性。這種功能對於非管理CE是不可能實現的。

  ·PE-CE協議連接類型:每種路由協議有不同的需求,因而需要更多或更少的處理器周期。例如,OSPF需要處理初始LSA生成,但沒有路由變化時相對安靜,只是每30分鐘發送一次資料庫刷新;而RIP協議以固定間隔發送周期性更新。

  ·連接的VPN和相關VRF的數量:顯然,PE路由器上的VRF數量將影響CPU需求,因為需要處理和存儲的路由信息量會隨著VRF數量的增加而增加。

  從記憶體方面說,Globenet註意到PE路由器所需的記憶體量隨下列因素增加。

  ·VRF/路由數量:每個VRF和VRF中的每條路由都需要記憶體。隨著VRF和路由數量增加,所需的記憶體也將相應增加。註意,VPNv4路由比IPv4路由需要更多的記憶體。

  ·PE路由器上的網際網路路由數:因為Globenet在有些PE路由器中存儲網際網路路由,所以可用於存儲VPN路由的記憶體量顯然會減少。在有些記憶體有限的老式路由器平臺上,這種影響非常顯著。

  ·OSPF/RIPv2連接:OSPF和RIPv2都依賴於資料庫來存儲路由信息。這些記憶體是除用於存儲VRF和轉發表中路由的記憶體外,額外增加的記憶體。所以Globenet在所有PE路由器上限制部署這類客戶的數量。

  ·BGP路徑:在給定VPN中,遠程站點的數量增加將增加在本地PE路由器從遠程位置收到的路由和路徑的數量。所以,Globenet選擇在每個VRF中使用maximum routes命令,以限制路由數量並能夠適當地工程化路由器。

  Globenet有幾種不同的邊緣路由器平臺,對於每種平臺都在實驗室驗證測試中確定它能支持的最大服務數量(假定採用典型的服務分配和相關功能)。用於確定最大規模的參數包括將網際網路/第3層VPN客戶分開、典型的接入速度、典型的CoS項目、最大連續CPU負載50%等。根據這些參數,Globenet將每種平臺的服務供應規則確定為最大測試規模的70%。

邊緣路由器的業務量調整單元[4]

  邊緣路由器功能的邏輯結構如圖1所示。
Image:边缘路由器功能的逻辑结构.jpg

  (1)分類部分包括分類單元和標記單元

  ①分類單元:在邊緣路由器上,分類單元的功能是檢查分組的源IP地址、目的IP地址以及TCP/UDP的源/目的埠號等信息,依據這些對分組所屬的數據流進行辨別。經過分類的業務流送到測量單元加以認證,看業務流是否遵守SLA,同時還將業務流送至標記單元,以便對分組的標記進行必要的處理(標記改寫等)。

  ②標記單元:在分類單元對業務流進行分類的基礎上,標記單元將對沒有填寫DS欄位的IP分組進行DS欄位的填寫。另外,如果來自測量單元的信息表明某一業務流超出了SLA,則將由標記單元對業務流中的IP分組的DS域進行必要的改寫,以便對相應的業務流進行服務質量的降級處理。

  (2)測量部分由測量單元與調整/丟棄單元組成

  ①測量單元:對某一業務流進行分類後,還必須對其速率、突髮長度等參數進行測量,以便確定該業務流的資源消耗在持續時間內是否超出SLA的規定;另外,測量單元對於業務量的統計與計費工作來說也不可缺少。在Diff-Serv網路中,由於對不同服務質量的業務流的收費是不同的,所以,路由器中必須有專門用於進行Diff-Serv的業務測量的功能。

  ②調整/丟棄單元:調整是指當業務流中存在突發的業務流時,通過一定的機制使路由器輸出的業務流變得較為平穩。對於突發業務流,主要有三種調整策略:一是如果突發的業務流在一定的限度之內,則不予理會,繼續正常轉發;二是通過一定的機制(常用的漏桶演算法)對業務流的突發性進行削減;三是當業務流的突發超過一定的程度,丟棄業務流中的一部分分組以便達到調整的目的。當業務流的突發超過一定的程度(大於漏桶的容積)或者業務流不符合SLA的約定時,將通過調整/丟棄單元對業務流中的分組進行丟棄。丟棄的演算法很多,常用的如RED,WRED。

參考文獻

  1. (美)Greg Bastien Christian Abera Degu著 李滌非 歐岩亮 秦華譯.CCSP SECUR認證考試指南.人民郵電出版社,2004年10月第1版.
  2. 邊緣路由器的重要之處
  3. 蓋查德著.MPLS網路設計權威指南.人民郵電出版社,2007年1月.
  4. 賀貴明 吳元保 蔡朝暉 蔣旻 劉振盛 劉志雄著.基於內容的視頻編碼與傳輸控制技術.武漢大學出版社,2005年04月第1版.
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