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新型虛擬專網(wǎng)在城域網(wǎng)中的應用

2003/01/09

　　為了緊貼電信市場的快速變化，當前各運營商已經(jīng)形成了普遍的共識：數(shù)據(jù)傳輸將取代話音傳輸成為運營商的主營業(yè)務，寬帶接入將取代窄帶接入成為主要的網(wǎng)絡接入方式。為了解決網(wǎng)絡擁塞問題，運營商最初都會集中進行骨干傳輸網(wǎng)以及寬帶接入網(wǎng)方面的改造與建設。如今，網(wǎng)絡瓶頸的焦點集中在骨干和寬帶接入之間的城域網(wǎng)上。為了在未來的電信競爭中取得優(yōu)勢，處于競爭的主導地位，運營商正在著手投資改造他們現(xiàn)有的城域網(wǎng)或者建設新的城域網(wǎng)絡。

城域網(wǎng)需求的新特征

　　城域網(wǎng)是接近用戶的網(wǎng)絡，為用戶提供話音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體、IP接入等業(yè)務和各種增值業(yè)務如VPN及智能業(yè)務，并與各運營商長途網(wǎng)互通的本市（地）綜合業(yè)務網(wǎng)絡。作為數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)和長途電話網(wǎng)在城域范圍內的延伸覆蓋，新一代城域網(wǎng)不但擔綱著邊緣網(wǎng)絡的角色，而且承擔著集團用戶、商用大樓、智能小區(qū)的業(yè)務接入和電路出租任務的用戶智能網(wǎng)絡的功能，網(wǎng)絡本身配置智能功能以管理運營商推出的各種IP業(yè)務，配合其覆蓋面廣、投資量大、接入技術多樣、接入方式靈活的特點。

　　但是，對于運營商來講，現(xiàn)在最大的問題并不是網(wǎng)絡的改建或者建設，而是網(wǎng)絡的收益問題。IP業(yè)務的需求與日俱增，業(yè)務量飛速增長，但是運營商在收益方面的增長卻不理想。例如IP業(yè)務量如果增加一倍，相應的收益可能只是增加了20％左右。因此，運營商面臨的一個亟待解決的問題就是如何提高運營效益。

　　過去，用戶進行寬帶接入的主要方式是DDN、ATM以及FR等，采用這些接入技術的一個優(yōu)勢就是它們的技術比較成熟，但是也存在一定的弊端。對于DDN來講，它的一條電路月租費大概在數(shù)千元以上，這對于中小企業(yè)來講是一筆不小的開支，而且在沒有數(shù)據(jù)需要傳遞的時候，該專線就會處于閑置狀態(tài)，這對于用戶來講是一種很大的資源浪費。對于ATM，雖然用戶可以在需要的時候再進行帶寬的申請，同時可為用戶提供QoS保證，但是這種技術的復雜性卻阻礙了它的發(fā)展。因此，運營商需要為用戶提供新的寬帶接入方式，不僅需要減低接入費用，同時亦需要減輕用戶管理的復雜性以吸引更多的用戶。提供新的寬帶接入方式需要新一代的IP邊緣匯聚設備，這些設備在可靠性、可用性、可升級性以及可操作性方面要具有運營商級的標準。在這方面力博通信的SmartEdge800是一個不錯的選擇。

　　在改進寬帶接入方式的同時，運營商更應當致力于在他們的城域網(wǎng)上提供更多增值業(yè)務以吸引更多用戶，例如MPLS－VPN以及MulticastVideo業(yè)務。當前人們對業(yè)務的需求是QoS、私密性、可用性以及可靠性。現(xiàn)在用戶提出的新要求是多種業(yè)務類型的選擇，如FR、專用IP、公用IP、多種VPN的選擇、低開銷可管理的業(yè)務、ANY－TO－ANY業(yè)務及無縫地聚合等。要滿足上面的要求，MPLS是唯一的解決方案。因此在選擇組成網(wǎng)絡的設備的時候，對MPLS的支持是必不可少的一個條件，同時硬件軟件的可靠性、可用性等都是運營商應該仔細考慮的地方。因為利用傳統(tǒng)的硬件和軟件建立起來的IP網(wǎng)絡結構已經(jīng)無法滿足用戶新的要求了。

虛擬專網(wǎng)開辟廣闊市場空間

　　隨著通信行業(yè)不斷發(fā)展，Internet日益發(fā)展壯大起來，同時，對于企業(yè)網(wǎng)的運行模式也有了新的概念。

　　早期企業(yè)網(wǎng)的概念只是局限在某幢大樓內的局域網(wǎng)，但是，隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，它的分支機構可能會分布在全國各地甚至延伸到國外，同時企業(yè)內部的信息也從單一的數(shù)據(jù)業(yè)務擴展到語音、視頻與數(shù)據(jù)業(yè)務并存。在這種情況下，如果企業(yè)還是獨立地構筑自己的專用網(wǎng)絡，不僅需要大量資金的投入，而且還需要很多專業(yè)的建設維護網(wǎng)絡的人員，這無疑給企業(yè)提出了很大的挑戰(zhàn)。在這種情況下，VPN便應運而生。

　　VPN是建立在運營商網(wǎng)絡上的專用網(wǎng)絡，它通過對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行封裝和加密，為用戶提供安全的端到端通信，從而利用公網(wǎng)構筑虛擬專網(wǎng)。

　　從邏輯上看，該網(wǎng)絡在物理上是獨立的網(wǎng)絡，但實際上，它們在物理上并不獨立，而是同享一些網(wǎng)絡資源；該網(wǎng)絡享有私密性，也就是說，VPN具有獨立的路由功能以及獨立的地址空間。

　　采用VPN的目的就是為用戶提供更高的靈活性，更高的效率以及管理的簡單性。既有2層VPN，也有3層VPN。早期的VPN是構筑在2層技術的基礎上，例如FR或者ATM。這些技術可以提供安全的隧道，從而防止DoS（拒絕服務）以及闖入攻擊，同時它們還可以提供地址與路由的分開。但是通過2層技術構筑的VPN的缺點是它們的可擴展性不佳，而且通過2層VPN技術也很難提供流量工程，為了解決這些問題，MPLS－VPN便應用而生。

MPLS－VPN異軍突起

　　MPLS以及MPLS－VPN是唯一一個能夠滿足新一代專用網(wǎng)絡業(yè)務解決方案需求的技術。它具有如下優(yōu)點：滿足了企業(yè)網(wǎng)內部應用的IP靈活性；提供了如FR/ATM一樣的私密性；多種業(yè)務類別之間的強大的SLAs；低開銷可管理的業(yè)務。

　　為了解決VPN的擴展性問題，人們提出了BGPMPLS－VPN的概念，它是采用3層技術構筑的VPN，它是用BGP協(xié)議在MPLS核心交換路由信息。采用3層技術構筑的VPN具有采用2層技術構筑的VPN的所有安全特性，同時也增加了可擴展性。

　　這個技術的一個關鍵部分就是采用BGP以及它的一些擴展特性，也就是所謂的BGP/MPLSVPN。對于不同的VPN用戶，它們的路由轉發(fā)信息是完全分離的。BGP在MPLS核心上通過LDP來轉發(fā)這些路由信息。

　　在VPN模型中，VPN站點與運營商的骨干網(wǎng)相連。用戶端的路由器被稱做用戶邊緣（CE）路由器，運營商網(wǎng)絡中第一跳的路由器是運營商邊緣（PE）路由器，而網(wǎng)絡中間節(jié)點的路由器被稱做運營商（P）路由器。

　　用戶邊緣路由器只與運營商邊緣路由器相連，而不與VPN中的其它節(jié)點直接相連，運營商邊緣路由器只接收并保持與其直接相連的路由器的有關VPN的路由信息。所以用戶在管理自己的VPN時會發(fā)現(xiàn)使用MPLS模式時路由配置非常簡單。他們可以把運營商的骨干網(wǎng)當作他們到所有地點的缺省路由來使用，而不需要與非常復雜的、包括了大量2層PVC或3層路由表的網(wǎng)絡打交道。

　　MPLS能識別不同應用的數(shù)據(jù)包，這保證了QoS的實現(xiàn)，而且實現(xiàn)方法比IP隧道和基于VC的網(wǎng)絡簡單。因為在IP網(wǎng)絡上建設VPN需要隧道或加密，而基于VC網(wǎng)絡（如ATM和幀中繼）建立的VPN是點對點的，需要為每個CPE進行單獨的配置。另外因為在這種網(wǎng)絡上，IP數(shù)據(jù)包的傳輸是在VC通道內進行的，所以整個VPN并不知道通信的內容和種類。這種方式下，智能化和有策略配置的邊緣設備便可帶給每個通信最大的VC帶寬。這種方式是以連接為中心的，不具備可擴展性，這與IP的商業(yè)應用產(chǎn)生了矛盾，因為IP的商業(yè)應用是圍繞無連接的TCP/IP協(xié)議的。VPN還應當能識別通信的類型，從而將通信根據(jù)應用分類。而且VPN應當對整個網(wǎng)絡有所了解，這樣運營商可以將不同用戶和服務分組到IntranetVPN或ExtranetVPN。

　　MPLS可以將不同VPN的通信完全隔離，使得無關用戶的通信不會混雜，從而提高了安全性。這是在不必使用隧道和加密的前提下就能完成的。MPLS根據(jù)服務類型來區(qū)分的傳輸方法和完全的QoS策略把運營商原來面向傳輸?shù)姆⻊漳Ｐ娃D變成面向服務的模型�；贛PLS的VPN提供了邏輯上最大的安全性，網(wǎng)絡的安全性是由BGP、IP地址方案、可選的IPSec加密三方面結合而成的。

　　MPLS－VPN不僅滿足了VPN用戶對安全性的要求，還減少了網(wǎng)絡方和用戶方的工作量，可以建立任意的連接，且具有很好的網(wǎng)絡可擴展性。VPN用戶可以延用原有的專用地址，不需要作任何修改，在骨干網(wǎng)絡采用VPN－ID，可以保持全網(wǎng)的唯一性。MPLSVPN還易于提供增值業(yè)務，如不同的COS等。

　　MPLSVPN適用于對服務質量、服務等級劃分以及網(wǎng)絡資源的利用率、網(wǎng)絡的可靠性有較高要求的VPN業(yè)務。用戶邊緣（CE）路由器可以只是一臺IP路由器，它不必支持任何VPN的特定路由協(xié)議或信令。運營商邊緣（PE）路由器實際上就是MPLS中的邊緣標記交換路由器（LER），它需要能夠支持BGP協(xié)議，一種或幾種IGP路由協(xié)議以及MPLS協(xié)議，需要能夠執(zhí)行IP包檢查，協(xié)議轉換等功能。一組共享相同路由信息的站點就構成了VPN。一個站點可以同時位于不同的幾個VPN之中。

中國信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)(www.cnii.com.cn)

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