閆勇

【摘要】隨著網(wǎng)絡(luò)的快速普及和應用的日益深入，各種增值業(yè)務在網(wǎng)絡(luò)上得到了廣泛部署，網(wǎng)絡(luò)帶寬也以指數(shù)級增長，網(wǎng)絡(luò)短時間的中斷就可能影響大量業(yè)務，造成重大損失。作為業(yè)務承載主體的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)也因此日益成為關(guān)注的焦點。在同煤通信各級領(lǐng)導的帶領(lǐng)下，積極探索通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)工程建設(shè)，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)升級的企業(yè)發(fā)展目標。本文就同煤通信IP核心承載網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)研究應用進行闡述，以期為實踐帶來有益的借鑒。

【關(guān)鍵字】寬帶 網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)化

一、前言

近些年，同煤集團的發(fā)展逐漸加快，特別是地域上已經(jīng)突破了原有的同煤地區(qū)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大、業(yè)務量的快速增長，上網(wǎng)用戶的持續(xù)上升，公司的網(wǎng)絡(luò)的帶寬和設(shè)備處理能力已經(jīng)更不上用戶的發(fā)展速度，用戶上網(wǎng)質(zhì)量逐漸降低。由其是沉陷區(qū)和棚戶區(qū)用戶的大量入住，寬帶用戶快速發(fā)展。隨著近幾年網(wǎng)絡(luò)用戶不斷發(fā)展，同煤網(wǎng)絡(luò)近期處于高負荷網(wǎng)絡(luò)運營，使同煤承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的負載過高、冗余度降低、擴展性和靈活性降低，主要體現(xiàn)在以下方面。

鏈路負載過高：兩區(qū)RPR環(huán)網(wǎng)鏈路忙時利用率超過70%，路由出口鏈路忙時利用率超過80%，已達到鏈路的使用極限。過高負載導致冗余度降低，擴展性和靈活性降低，不能滿足同煤寬帶網(wǎng)絡(luò)的日常運營要求和業(yè)務增長的需求。

環(huán)網(wǎng)壓力過高：寬帶用戶的大量增加，由其是兩區(qū)的用戶的快速增長，導致核心交換機處理壓力過高，從而導致核心交換機的MAC地址表項在高峰時溢出，導致兩區(qū)用戶不同程度的出現(xiàn)了用戶訪問外網(wǎng)延時大、丟包率高、速度慢等問題。

硬件槽位不夠：核心出口設(shè)備容量不足，導致?lián)砣蛪毫^大的鏈路難以擴容和調(diào)整，使處于出口的互聯(lián)層沒有了擴展能力。

在業(yè)務高峰和異常流量情況下，導致出口鏈路和承載網(wǎng)、RPR環(huán)網(wǎng)等壓力過大，形成重大網(wǎng)絡(luò)隱患，在業(yè)務高峰和異常流量情況下將嚴重影響同煤寬帶網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，使得同煤寬帶用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量下降。

二、技術(shù)的應用和創(chuàng)新

本次確定的同煤核心承載網(wǎng)優(yōu)化實施目標為：保證同煤網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行，達到提升網(wǎng)速目的，提升了用戶寬帶上網(wǎng)體驗和寬帶使用的性價比。提升了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，解決了兩區(qū)寬帶用戶發(fā)展瓶頸，為同煤寬帶用戶提供了可靠保證。

因此在項目實施過程中采取了以下技術(shù)：

2.1 BGP技術(shù)

BGP是一種既可以用于不同AS之間，又可以用于同一AS內(nèi)部的動態(tài)路由協(xié)議。BGP是一種與OSPF、RIP等ICP不同，其著眼點不在于發(fā)現(xiàn)和計算路由，而在于控制路由的傳播和選擇最佳路由。BGP使用TCP作為其傳輸層協(xié)議，提高了協(xié)議的可靠性。BGP是一種路徑矢量路由協(xié)議，它采用到達目的地址所經(jīng)過的AS列表來衡量到達目的地址的距離。路由更新時，BGP只發(fā)送更新的路由，大大減少了BGP傳播路由所占用的帶寬，適用于在Internet上傳播大量的路由信息。BGP路由通過攜帶AS路徑信息徹底解決路由環(huán)路問題。BGP提供了豐富的路由策略，能夠?qū)β酚蓪崿F(xiàn)靈活的過濾和選擇。BGP易于擴展，能夠適應網(wǎng)絡(luò)新的發(fā)展。

通過大量的測試分析和流量監(jiān)控、忙時數(shù)據(jù)對比測試。最終使用兩臺華為NE40E-X16電信級別高端路由器作為出口路由器和聯(lián)通IP城域網(wǎng)口泉、振華兩個節(jié)點互聯(lián)。在提高路由處理能力的同時對至聯(lián)通出口由2*8條GE千兆鏈路捆綁改成2*10GE萬兆鏈路，增加出口帶寬；在核心承載網(wǎng)中為消除鏈路上的瓶頸，核心路由器和核心交換機以及核心BAS之間全部更換成使用10GE萬兆鏈路互聯(lián)；這樣在同煤IP核心承載網(wǎng)中就沒有了鏈路上的瓶頸，從而保證了用戶寬帶上網(wǎng)體驗和寬帶使用的性價比。

公司兩臺華為NE40E-X16和聯(lián)通IP城域網(wǎng)口泉、振華兩個節(jié)點設(shè)備分別建立EBGP鄰居，通過BGP學習到聯(lián)通的公網(wǎng)路由；NE40E-X16將BGP學習到的路由發(fā)布給核心匯聚交換機。核心承載網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通過OSPF協(xié)議互聯(lián)，NE40E-X16 0SPF下發(fā)缺省路由，并轉(zhuǎn)發(fā)學習到的路由表。用戶流量通過ospf下發(fā)的缺省路由到達NE40E，NE40E通過缺省路由或者BGP路由訪問公網(wǎng)。公網(wǎng)到同煤核心承載網(wǎng)的回流量，通過聯(lián)通配置的靜態(tài)路由，與NE40E-X16 BGP發(fā)布的公網(wǎng)路由引導；NE40E-X16通過ospf把業(yè)務送到核心匯聚交換機。

2.2 NAT技術(shù)

NAT（Network Address Translation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）是將IP數(shù)據(jù)包頭中的IP地址轉(zhuǎn)換為另一個IP地址的過程。在實際應用中，NAT主要用于實現(xiàn)私有網(wǎng)絡(luò)訪問公共網(wǎng)絡(luò)的功能。這種通過使用少量的公有IP地址代表較多的私有IP地址的方式，將有助于減緩可用IP地址空間的枯竭。

為保障所屬地區(qū)的相關(guān)信息業(yè)務，我們通過大量的設(shè)備測試分析、數(shù)據(jù)對比測試。把T1200旁掛至NE40E-X16解決NAT轉(zhuǎn)換用戶，節(jié)約資金。T1200旁掛NF40E做NAT，與NE40E通過兩條物理線路互聯(lián)。T1200配置缺省路由引導上行流量，下一跳指向NE40E-X16；T1200配置私網(wǎng)地址用戶靜態(tài)路由，下一跳指向NE40E-X16，引導回程路由。NE40F配置去地址池的公網(wǎng)路由，下一跳指向T1200。用戶流量從S8512上通過ospf下發(fā)的缺省路由到NE40E上，NE40E做策略路由把用戶流量重定向至T1200上，T1200做NAT處理后，通過配置的缺省路由把專線用戶流量送至NE40E.NE40E通過缺省路由和BGP路由把訪問公網(wǎng)。

2.3 MAC地址表項的問題

為了快速轉(zhuǎn)發(fā)報文，路由器或以太網(wǎng)交換機需要維護MAC地址表。MAC地址表的表項包含了與該路由器或以太網(wǎng)交換機相連的設(shè)備的MAC地址、與此設(shè)備相連的路由器或以太網(wǎng)交換機的端口號以及所屬的VLAN ID。MAC地址表中的表項包括靜態(tài)表項和動態(tài)地址表項，其中靜態(tài)表項是由用戶配置的；動態(tài)表項包括用戶配置的，以及路由器或以太網(wǎng)交換機學習得來的。靜態(tài)表項不會被老化掉，而動態(tài)表項會被老化掉。對于目的MAC地址能夠在MAC地址表中找到的報文，路由器或以太網(wǎng)交換機會直接使用硬件進行轉(zhuǎn)發(fā)；對于目的MAC地址不能在地址表中查到的報文，路由器或以太網(wǎng)交換機對報文采用廣播方式進行轉(zhuǎn)發(fā)。如果廣播后，報文到達了目的MAC地址對應的網(wǎng)絡(luò)沒備，日的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將應答此廣播報文，應答報文中包含了此設(shè)備的MAC地址，路由器或以太網(wǎng)交換機通過地址學習將新的MAC地址加入到MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表中。去往同一目的MAC地址的后續(xù)報文，就可以利用到該新增的MAC地址表項直接進行轉(zhuǎn)發(fā)了。如果將報文廣播后仍然無法找到對應的MAC地址，交換機則將該報文丟棄。

在實施過程中發(fā)現(xiàn)隨著寬帶用戶的大量增加，由其是兩區(qū)的用戶的快速增長，導致核心交換機處理壓力過高，RPR環(huán)網(wǎng)鏈路忙時利用率超過70%，從而導致核心交換機的MAC地址表項在高峰時溢出，導致兩區(qū)用戶不同程度的出現(xiàn)了用戶訪問外網(wǎng)延時大、丟包率高、速度慢等問題。

隨后為減輕RPR小環(huán)的流量壓力和提高兩區(qū)寬帶用戶上網(wǎng)的質(zhì)量，通過前期晚忙時數(shù)據(jù)對比測試分析后，可將沉陷區(qū)S8505所帶部分兩區(qū)寬帶用戶通過光纜直鏈到BRAS上，從而降低RPR小環(huán)流量壓力。在針對兩區(qū)寬帶業(yè)務的優(yōu)化中，發(fā)現(xiàn)沉陷區(qū)S8505業(yè)務板已不滿足現(xiàn)網(wǎng)需求。本著節(jié)約成本及業(yè)務優(yōu)化的原則，將使用現(xiàn)網(wǎng)中沉陷區(qū)S8505的兩端口萬兆業(yè)務板和四老溝礦的四端口萬兆業(yè)務板對換，這樣及保證了四老溝礦S8505業(yè)務的需求，同時解決了沉陷區(qū)58505業(yè)務的需求。

經(jīng)過前期周密的測試和分析以及各項準備后將沉陷區(qū)S8505的寬帶業(yè)務遷移至BRAS設(shè)備上承載，采用沉陷區(qū)S8505直鏈BASR設(shè)備組網(wǎng)的組網(wǎng)方式。兩區(qū)寬帶用戶在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后，解決了核心交換機的MAC地址表項在高峰時溢出，導致兩區(qū)用戶不同程度的出現(xiàn)了用戶訪問外網(wǎng)延時大、丟包率高、速度慢等問題。同時RPR小環(huán)的環(huán)比流量下降了20%左右。所以大大的提升了用戶上網(wǎng)的質(zhì)量。

2.4 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的特點

1、基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)應用

本次同煤IP核心承載網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化考慮了當前常用的網(wǎng)絡(luò)應用結(jié)構(gòu)，不會為了適應高可用性網(wǎng)絡(luò)部署而影響當前的網(wǎng)絡(luò)應用。

2、關(guān)注技術(shù)應用細節(jié)

同煤IP核心承載網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化關(guān)注各種高可用性技術(shù)應用細節(jié)和實際部署建議，包括存在多種選擇時的最佳實踐推薦。

3、考慮整網(wǎng)的可用性

同煤IP核心承載網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化不僅僅是單個產(chǎn)品、單個應用的可靠性，也不是各種可靠性技術(shù)的堆砌，更多的是考慮各種可靠性技術(shù)綜合應用在整網(wǎng)的可用性性能。，

三、總體性能指標的比較

同煤IP核心承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，組網(wǎng)架構(gòu)合理，網(wǎng)絡(luò)拓撲合理，接口協(xié)議符合國際標準。我們從網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案的制定，搭建測試平臺，再到項目的驗收，始終堅持獨立自主創(chuàng)新的思路，充分掌握系統(tǒng)的核心技術(shù)。

IP核心承載網(wǎng)優(yōu)化簡化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，減少了重復建網(wǎng)投資，降低了綜合建網(wǎng)成本。提高了網(wǎng)絡(luò)運行效率，提升了企業(yè)通信和信息化水平。IP核心承載網(wǎng)優(yōu)化使得網(wǎng)絡(luò)運行維護更為方便，避免了人員重疊配置，降低了運維成本。符合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢，避免設(shè)備投資沉淀，節(jié)約了投資總額和維護成本，提高了企業(yè)的贏利能力。其中BCP技術(shù)、承載網(wǎng)技術(shù)、OSPF技術(shù)、NAT技術(shù)，MAC地址表項優(yōu)化技術(shù)等均屬國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)。

四、存在的問題及推廣應用前景

同煤IP核心承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后部署更加靈活簡便、管理和維護成本低。充分利用互聯(lián)網(wǎng)路由器的快速轉(zhuǎn)發(fā)能力和巨大的傳輸帶寬，滿足用戶較高帶寬的應用要求。實現(xiàn)了同一網(wǎng)絡(luò)平臺上基于IP的數(shù)據(jù)、語音和視頻等不同業(yè)務區(qū)分和隔離。將通信將變的更為方便、安全、快捷。實現(xiàn)了企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)接入統(tǒng)一，分離的語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一，企業(yè)的應用統(tǒng)一，管理界面的統(tǒng)一。隨著真正建立在統(tǒng)- IP網(wǎng)絡(luò)的通信、信息服務將不斷發(fā)生翻天覆地的變化，家庭網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的普及又將世界網(wǎng)絡(luò)連為一體，那時同煤集團員工的生活將因IP而改變。