湯雷

(南京供電公司，江蘇南京210008)

信息化是電力企業(yè)“十二·五”發(fā)展的重點，信息網(wǎng)絡(luò)作為信息系統(tǒng)運行的支撐和平臺，其覆蓋范圍和容量需滿足急速增長的電網(wǎng)信息節(jié)點和信息數(shù)據(jù)量的需求，要求作為第二張堅強電網(wǎng)建設(shè)并運行，因此信息網(wǎng)絡(luò)良好的伸縮性和擴(kuò)容性是目前電力企業(yè)信息化發(fā)展的必然要求。目前南京供電公司信息網(wǎng)采用三層MPLS VPN技術(shù)架構(gòu)建設(shè)，使用基于MPLS VPN標(biāo)記交換的特性，縮短路由收斂時限，提升數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力，實現(xiàn)信息系統(tǒng)在全公司范圍內(nèi)的高速互聯(lián)互通，但MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)采用平面化結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性受到影響，如何適應(yīng)電網(wǎng)的快速發(fā)展和擴(kuò)大需求，是一個亟待解決的問題。

1 MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)

1.1 MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)平面化架構(gòu)

MPLS VPN是第三代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是新一代的IP高速骨干網(wǎng)絡(luò)交換標(biāo)準(zhǔn),是一種基于MPLS標(biāo)記交換技術(shù)的IP-VPN，目前大多數(shù)企業(yè)內(nèi)部建設(shè)的MPLS VPN信息網(wǎng)絡(luò)多采用平面化架構(gòu)，其包括骨干網(wǎng)路由器（P）、骨干網(wǎng)邊緣路由器（PE）、用戶邊緣路由器（CE）3種類型設(shè)備。

（1）P。骨干網(wǎng)中不與CE直接相連的設(shè)備，只負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)，不感知VPN；（2）PE。骨干網(wǎng)中的邊緣設(shè)備，它直接與用戶的CE相連，完成VPN實現(xiàn)的主要功能；（3）CE。用戶站點中直接與骨干網(wǎng)相連的邊緣設(shè)備，不感知VPN，只支持標(biāo)準(zhǔn)的IP路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。

平面化架構(gòu)的MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)的VPN接入和路由功能都集中在PE設(shè)備上，P和CE設(shè)備均不感知VPN，只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)[1]。

1.2 MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)層次化架構(gòu)

在MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)平面化架構(gòu)的基礎(chǔ)上,發(fā)展了一種層次化架構(gòu)，該架構(gòu)將原平面化架構(gòu)內(nèi)的設(shè)備角色細(xì)分化和多樣化。在層次化架構(gòu)中，將傳統(tǒng)的PE設(shè)備分為用戶端PE（UPE）和服務(wù)端PE（SPE），UPE為直接連接VPN用戶的路由器，SPE為連接UPE設(shè)備的路由器[2]。UPE具有傳統(tǒng)PE的基本功能，但性能要求低得多，SPE對性能要求很高。層次化結(jié)構(gòu)中將取消CE，UPE綜合了很多CE功能，SPE可以連接UPE也可以連接CE。UPE和SPE組成了一個分層PE結(jié)構(gòu),同時一個分層PE結(jié)構(gòu)中的SPE也可作為另一個分層PE結(jié)構(gòu)中的UPE，形成一個嵌套層次結(jié)構(gòu)，這個嵌套層次結(jié)構(gòu)中間的PE稱為中間層PE（MPE），如圖1所示。

圖1 分層PE結(jié)構(gòu)和嵌套PE結(jié)構(gòu)

在層次化的MPLS VPN結(jié)構(gòu)中，SPE和MPE以及MPE和UPE之間，均運行MP-BGP協(xié)議。在運行MP-IBGP協(xié)議時，SPE是各個MPE的路由反射器，MPE則是各個UPE的路由反射器。BGP協(xié)議為上層PE發(fā)布下層PE上的所有VPN路由，而只為下層PE發(fā)布上層PE的VPN默認(rèn)路由或聚合路由。因此，SPE上維護(hù)了這個分層PE結(jié)構(gòu)所接入的所有節(jié)點的VPN路由，路由數(shù)目最多；MPE上維護(hù)了一部分路由，數(shù)目較多；UPE上只維護(hù)其所直接連接的節(jié)點的VPN路由，數(shù)目最少。因此在這個層次化MPLS VPN結(jié)構(gòu)中，SPE設(shè)備要求最高、MPE其次，UPE可以選用性能較低的路由設(shè)備，這正與信息網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)模型相匹配，解決了原平面模型中網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力差的弱點。

1.3 層次化結(jié)構(gòu)下的信息節(jié)點接入

MPLS VPN平面化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對遠(yuǎn)端信息節(jié)點通過廣域網(wǎng)鏈路接入要求較高，當(dāng)VPN用戶距離PE較遠(yuǎn)時，所需要的WAN鏈路數(shù)目至少同VPN用戶的數(shù)目相同，這會極大增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。在層次化架構(gòu)下，遠(yuǎn)端眾多的VPN用戶只需通過多條LAN鏈路接入到UPE上，再通過UPE上聯(lián)的一條廣域網(wǎng)鏈路上行（如圖2所示），節(jié)省了通信系統(tǒng)資源，尤其在通信資源較緊張的區(qū)域非常適合，能區(qū)分接入各個節(jié)點不同的VPN數(shù)據(jù)流，提高了安全性。

圖2 平面結(jié)構(gòu)和層次化結(jié)構(gòu)信息節(jié)點接入的對比

2 南京供電公司MPLS VPN信息網(wǎng)層次化架構(gòu)研究

2.1 MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

南京供電公司信息網(wǎng)為MPLS VPN平面化架構(gòu)（如圖3所示），采用BGP路由協(xié)議。

在目前的平面化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式下，如果其中某些性能較低的PE存在性能和擴(kuò)展性的問題，制約了公司整個信息網(wǎng)絡(luò)VPN業(yè)務(wù)的廣泛覆蓋能力與進(jìn)一步的擴(kuò)展能力。公司信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的需要，正在向運營商網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)靠攏，由平面化向?qū)哟位^渡，需考慮以下問題。（1）在哪一層部署PE節(jié)點。PE節(jié)點接入用戶需要大量接口，處理用戶報文需要大容量的內(nèi)存和轉(zhuǎn)發(fā)能力，而各層PE難以同時具備高性能和大量接口。（2）接入層部署PE節(jié)點。在接入層部署PE節(jié)點，使用高性能大容量多接口的PE路由器，可以增強網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性，但網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本過高，從企業(yè)管理運作成本的角度考慮，這種方法不妥。

如圖3所示，在公司平面MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)中，需要新增接入1個小型信息節(jié)點,為了滿足平面網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)收斂的要求，使此信息節(jié)點不成為平面網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸，必須在此節(jié)點中配置與平面網(wǎng)絡(luò)中其余節(jié)點中級別相同的PE，而按常規(guī)部署此節(jié)點只需配置1個低端PE即可滿足網(wǎng)絡(luò)接入需要，但因平面化網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)問題使其必須配置過高規(guī)模的PE，增大了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資，造成資源浪費。

通過以上分析，可以推斷出MPLS VPN平面化模型與信息網(wǎng)層次化結(jié)構(gòu)發(fā)展存在矛盾，在一個層次化網(wǎng)絡(luò)中如何部署PE節(jié)點，存在著諸多難題。因此，為適應(yīng)信息網(wǎng)絡(luò)層次化發(fā)展，需要對公司MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行層次化構(gòu)造，結(jié)合層次網(wǎng)絡(luò)的特點，滿足公司信息網(wǎng)發(fā)展需求。

圖3 南京供電公司信息網(wǎng)MPLS VPN架構(gòu)

2.2 MPLS VPN信息網(wǎng)層次架構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)南京供電公司信息網(wǎng)的特點和今后發(fā)展的需求，對使用層次化架構(gòu)對南京供電公司MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化進(jìn)行了研究。將公司信息網(wǎng)原平面架構(gòu)進(jìn)行三層架構(gòu)優(yōu)化，分為核心層，匯聚層和接入層。具體如下：（1）市公司作為核心層，部署1臺路由和轉(zhuǎn)發(fā)能力最強的SPE設(shè)備；（2）江寧、浦口、六合營業(yè)部和溧水、高淳公司作為匯聚層節(jié)點，部署性能中等的中間層MPE設(shè)備，既作為核心層下層的UPE又作為接入層上層的SPE，匯聚層也可以部署只具備基本性能的單獨UPE設(shè)備，提高數(shù)據(jù)網(wǎng)在匯聚層的擴(kuò)展能力；（3）在匯聚層各個節(jié)點內(nèi)和信息網(wǎng)遠(yuǎn)端節(jié)點部署只需具備基本性能的UPE設(shè)備（如Cisco 2800、Huawei AR28系列），實現(xiàn)各節(jié)點VPN用戶的接入,形成接入層，接入層可以通過增加部署性能要求較低的UPE設(shè)備來方便實現(xiàn)新建VPN節(jié)點用戶的接入，極大提高了信息網(wǎng)在接入層的擴(kuò)展能力以及整個信息網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)邊緣的擴(kuò)展性。

在MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過層次化架構(gòu)優(yōu)化后，相較原來的平面化架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展能力更加靈活，在匯聚、接入層面都可進(jìn)行靈活的擴(kuò)展和優(yōu)化，實現(xiàn)了一個更具有彈性發(fā)展空間的公司信息網(wǎng)。如圖4所示，在層次架構(gòu)下的MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)中，如需新增接入1個小型信息節(jié)點，可將此節(jié)點納入層次網(wǎng)絡(luò)中的匯聚層，并在此節(jié)點內(nèi)配置1個低端的UPE，與核心層的SPE相連，即實現(xiàn)該節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)接入，相比平面架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，該信息節(jié)點網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資大大節(jié)省，并且實現(xiàn)了資源利用最大化。因此在MPLS VPN層次網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備部署方式靈活，節(jié)省了信息設(shè)備和通信資源投資，降低了網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展建設(shè)成本。

3 結(jié)束語

MPLS VPN信息網(wǎng)的層次化是今后電力企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢，層次化后的MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更適應(yīng)電網(wǎng)快速增長的信息節(jié)點和數(shù)據(jù)量的需要，靈活且具有彈性的層次化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有更強的擴(kuò)展性和投資效益性，能更有效適應(yīng)信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)日趨復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣的趨勢。

圖4 南京供電公司MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)層次化架構(gòu)

[1] PEPELNJAK I，GUICHARD J.MPLS和VPN體系結(jié)構(gòu)[M].田果，劉丹寧，沈錚，譯.北京：人民郵電出版社，2010.

[2] GUICHARD J，PEPELNJAK I，APCAR J.MPLS和VPN體系結(jié)構(gòu)[M].第2卷.盧澤新，朱培棟，齊寧，譯.北京：人民郵電出版社，2010.