基于MPLS技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)流量工程研究

在社會技術(shù)高速發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量飛速增長，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大，業(yè)務(wù)類型日漸豐富，促使未來互聯(lián)網(wǎng)工作在如何能夠合理控制網(wǎng)絡(luò)資源，優(yōu)化資源的管理、保證網(wǎng)絡(luò)運行性能等方面就顯得尤為重要，同時也為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供一個穩(wěn)定的服務(wù)平臺。網(wǎng)絡(luò)流量工程是目前業(yè)界研究的重要熱點和主要難點，其作為一種網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和控制技術(shù)，主要的工作目標(biāo)是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化以及網(wǎng)絡(luò)資源的合理配置。流量工程在目前及未來的互聯(lián)網(wǎng)之中有著保證互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)越性不被替代的意義。介紹流量工程技術(shù)的必要性、關(guān)鍵性和基礎(chǔ)性理論，對MPLS網(wǎng)絡(luò)流量工程理論和技術(shù)進行探討和研究。

近年來，社會不斷發(fā)展之中互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，用戶數(shù)量和規(guī)模不斷擴大，網(wǎng)絡(luò)上的流量消耗也呈現(xiàn)出爆炸式增長趨勢?；ヂ?lián)網(wǎng)從上個世紀末期就受到人們的關(guān)注，以小型網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式是過去人們關(guān)注的重點。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，在目前主要被應(yīng)用在各種大規(guī)模商用領(lǐng)域，并且其結(jié)構(gòu)模式逐步由過去單一的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向為當(dāng)前圖像、數(shù)據(jù)、視頻和語音等綜合化的傳輸網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)在目前的使用之中已經(jīng)應(yīng)用在社會的各個領(lǐng)域，成為現(xiàn)代化社會發(fā)展之中不可缺少的一部分，是現(xiàn)代信息交流的主要基礎(chǔ)設(shè)施。

1流量工程的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商需要面對各種重大的挑戰(zhàn)和機遇，如果在使用之中以擴大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模來滿足目前日益增長的寬帶需求，有效管理網(wǎng)絡(luò)容量在成本最小化的同時，加強終端用戶所獲得服務(wù)質(zhì)量，提高網(wǎng)絡(luò)生存性能等。流量工程在有效管理的MPLS網(wǎng)絡(luò)資源之中有著關(guān)鍵作用，在提高網(wǎng)絡(luò)的自愈能力和安全性能之中有著重要的作用和意義。

互聯(lián)網(wǎng)流量工程實際上是在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用之中對MPLS的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化措施，是網(wǎng)絡(luò)中斷用戶在工作之中對用戶感興趣性能的參數(shù)指標(biāo)和衡量方式。在工作之中如果遇到低時延、低時延抖動、高吞吐量和低丟包率以及在工作之中的可預(yù)測業(yè)務(wù)進行分析，而在服務(wù)商對服務(wù)質(zhì)量和效率有著重大的興趣，是在工作中產(chǎn)生高質(zhì)效率的關(guān)鍵。通過在工作之中對有效網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化成本最小化的利用和分析，從而提高商業(yè)利潤和競爭能力。因此在互聯(lián)網(wǎng)流量工程的目標(biāo)是優(yōu)化流量特性。

在當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)流量工程的主要困難在于MPSL技術(shù)缺乏控制流量和資源的測量能力?；ヂ?lián)網(wǎng)鏈路狀態(tài)在當(dāng)前主要是通過協(xié)議簡單、分布式的特點被當(dāng)前各個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所利用。但是這些協(xié)議在選路的時候未曾對各種資源的利用率和流量特征進行分析和控制，從而在目前導(dǎo)致了一些網(wǎng)絡(luò)在使用之中存在大部分鏈路利用率不足和在網(wǎng)絡(luò)只用之中出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。由于缺少對流量選路的有效控制，使得互聯(lián)網(wǎng)性能優(yōu)化和技術(shù)保障難以實現(xiàn)，其中各種效率資源效率的發(fā)揮也存在著一定的缺陷和隱患。因此如果在工作之中沒有做好路由控制方法和措施，并且對路由控制能力替代簡單的、無約束的和最短的路徑算法，互聯(lián)網(wǎng)仍然將維持盡力而為的業(yè)務(wù)環(huán)境。

2MPSL概念和特點

MPSL是多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)，是經(jīng)過多年發(fā)展從開始的過程之中基于軟件轉(zhuǎn)發(fā)引擎的傳統(tǒng)路由優(yōu)化產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)手段和方式，在目前被普遍應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)控制平面技術(shù)、流量工程、虛擬專用網(wǎng)、光網(wǎng)絡(luò)的連接管理方面之中，體現(xiàn)出巨大的先進性技術(shù)優(yōu)勢。MPLS與目前其他網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)之中存在的最大卻別在于其在使用之中對網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的約束力較小，并且能夠通過兩者結(jié)合產(chǎn)生新的技術(shù)控制措施和方式。就在目前IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之中，圖和實現(xiàn)當(dāng)前的對協(xié)議標(biāo)簽交換是人們關(guān)注的重點，同時是互聯(lián)網(wǎng)從提供盡力而為的業(yè)務(wù)能力轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳爸С侄鄠€功能業(yè)務(wù)共同開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式和措施。

MPLS在IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之中的主要應(yīng)用措施是流量工程。MPLS流量工程的研究主要來自于各個研究機構(gòu)，而源于目前互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展之中需要面對的各種社會影響和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、性能要求，對系統(tǒng)服務(wù)商工作進行嚴格的管理控制，針對其在工作中的相應(yīng)環(huán)節(jié)采取合理的控制管理措施。在目前社會發(fā)展中MPLS流量工程的要求逐步完善，以傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為最短路徑的內(nèi)部路由控制協(xié)議的存在和發(fā)展出現(xiàn)了巨大的局限性，嚴重的影響著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在目前社會之中的應(yīng)用，同時造成各種信息提取和收集的制約。在工作之中MPLS的優(yōu)勢就是能夠利用IP之中存在的約束路由問題進行控制，這個措施對于流量工程的實現(xiàn)和應(yīng)用有著重要意義，同時利用其與先進技術(shù)結(jié)合形成強化流量工程在IP網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用和功能發(fā)揮。

3網(wǎng)絡(luò)流量工程特點

網(wǎng)絡(luò)流量工程在目前是一種以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)工作性能為主要目標(biāo)和目的的工作技術(shù)流程，在工作之中主要包括對流量的測量、流量的建模以及流量描述和控制措施。為了使得其在應(yīng)用之中滿足網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)要求，流量工程優(yōu)化的目標(biāo)和措施主要有以下兩種：

3.1能夠面向業(yè)務(wù)流量性能進行分析

面向現(xiàn)代化業(yè)務(wù)發(fā)展為性能目標(biāo)的流量模式和特點是利用其特定的應(yīng)用業(yè)務(wù)特性和流程來具體表現(xiàn)在MPLS的基礎(chǔ)上對流量工程進行控制和保證，針對其中存在的分虛化和失效率進行嚴格處理，同時也要控制其中時延最小化和吞吐量的最大化特點和性能發(fā)揮。

3.2面向網(wǎng)絡(luò)資源性能目標(biāo)的控制

面向網(wǎng)絡(luò)資源目標(biāo)控制是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在MPLS技術(shù)的基礎(chǔ)之上對網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況進行分析，利用有效的網(wǎng)絡(luò)管理資源來優(yōu)化控制流量，這對于網(wǎng)絡(luò)運營商的工作而言有著重要意義和不可忽視的作用。

4MPLS技術(shù)在流量工程之中的應(yīng)用

目前基于逐條轉(zhuǎn)發(fā)的無線連接方式逐步應(yīng)用，成為互聯(lián)網(wǎng)之中廣泛應(yīng)用的路由方式，因此在研究之中對于路由協(xié)議功能的要求日益增加，使得其在工作之中具有支持流量工程能力的同時保留對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特性控制，同時要對其具有的現(xiàn)實意義進行衡量。

以最短路徑為最佳原則的路由方式是目前網(wǎng)絡(luò)流量工程探究的重點，這種協(xié)議的引用使得傳統(tǒng)的路由協(xié)議流量工程受到嚴峻的挑戰(zhàn)。但是基于現(xiàn)有路由協(xié)議實現(xiàn)流量工程的影響，使得其在工作之中對于MPLS系統(tǒng)的應(yīng)用存在著一定的無連接特性和影響，對其帶來的簡單性和良好的擴展原理進行分析，這就造成其中務(wù)管理眾多復(fù)雜虛擬連接不斷涌現(xiàn)，引發(fā)系統(tǒng)工程的復(fù)雜與繁亂。

MPLS工程對流量業(yè)務(wù)而言有著強大的控制能力，可以在工作之中實現(xiàn)多種流量工程控制能力和自動化促進能力，其優(yōu)勢措施主要表現(xiàn)在工作之中對流量工程的管理，其主要有以下幾點：

1)能夠在網(wǎng)絡(luò)流量控制中實現(xiàn)路由的約束控制力，賦予業(yè)務(wù)流量一定的束形，并且能夠在工作的時候?qū)I(yè)務(wù)流的聚集與分解提供合理的控制和管理依據(jù)。可以講業(yè)務(wù)流映射到特點的標(biāo)簽之中進行轉(zhuǎn)換和分析，并且提出合理的優(yōu)化控制措施。

2)在工作中支持LSP路徑方式，通過顯示路由來明確業(yè)務(wù)流量的控制傳送要求和傳送路徑的分配方法，從而實現(xiàn)流量工程的有效合理管理。顯式路由在目前可以建立起不同于GPS的路徑形式，并且采用最短路徑來避免網(wǎng)絡(luò)堵塞的出現(xiàn)和形成。

3)MPLS技術(shù)的應(yīng)用可以在入口與出口的節(jié)點指出對其連接點之間建立其多條并行的顯示路徑來分擔(dān)目前流量，針對不同服務(wù)器要求建立不同的流量輸出路徑，以保證在工作之中網(wǎng)絡(luò)流量的輸出能夠滿足工作要求，同時提高了網(wǎng)絡(luò)流暢度和降低故障出現(xiàn)率。

4)在網(wǎng)絡(luò)流量工程之中可以實現(xiàn)流量工程的質(zhì)量，同時也減少了流量工程的開銷。

5)在工程制定與完善之中通過引入流量中繼措施，對每個業(yè)務(wù)流量進行嚴格處理和控制，使得各種計算開銷較大，為了能夠確保系統(tǒng)的擴展性和良好功能的發(fā)揮，在目前通過對流量聚合控制措施來對流量粒度和衡量依據(jù)進行分析和管理。

5MPLS流量工程的應(yīng)用

可以說在當(dāng)前社會之中最短的網(wǎng)絡(luò)路徑流量控制措施就是IP路由協(xié)議，由于其在控制之中對路由器協(xié)議不做考慮和分析，使得各種資源的利用率較高和流量特征家完善，而且誒在測量的方面缺乏獲取網(wǎng)絡(luò)流量的能力，因此對流量工程而言，要采用矩陣來進行參考，使得目前網(wǎng)絡(luò)輸入?yún)⒖紨?shù)據(jù)的主要方式。MPLS的利用在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之中能夠增強IP結(jié)構(gòu)的功能和數(shù)據(jù)估測和預(yù)算能力，對流量工程的控制提供了基本方式和措施。

MPLS流量工程功能結(jié)構(gòu)包括信息發(fā)布與接收模塊，路由選擇模塊，以及信令模塊三個主要部分，其中路由的選擇是整個模板的核心。網(wǎng)絡(luò)流量工程中，是利用占空比作為傳感器中的主要節(jié)省能量的技術(shù)，在這種技術(shù)下是每個傳感器節(jié)點進行同步和異步工作的重點。然而，在網(wǎng)絡(luò)流量工程中，數(shù)據(jù)包會遇到很大的端到端時延。除此之外，近期的實驗研究結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)流量工程中的鏈路極不可靠，并且信號的不規(guī)則性對路由協(xié)議也有負面的影響。因此，作為一種動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它將異步占空比和實際的鏈路模型結(jié)合在一起。與其他大多數(shù)路由協(xié)議不同的是，在網(wǎng)絡(luò)動態(tài)傳輸協(xié)議中，每個節(jié)點先選出一個候選節(jié)點集合，然后再把數(shù)據(jù)包發(fā)給集合中先醒來的節(jié)點。

6結(jié)束語

MPLS經(jīng)過近幾年的發(fā)展，已經(jīng)逐步從開始的基于軟件轉(zhuǎn)發(fā)引擎的傳統(tǒng)路由器衍生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換手段轉(zhuǎn)變成為以互聯(lián)網(wǎng)為控制平臺的流量工程控制技術(shù)方式。在網(wǎng)絡(luò)流量工程中已經(jīng)逐步由傳統(tǒng)的IP路由協(xié)議進行擴展，突破了廣播性能和鏈路的約束。MPLS流量工程能夠支持各種屬性在網(wǎng)絡(luò)流量中的分配，具有支持相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源的容量約束能力，為流量管理提出了一種易于管理，性價比較高的解決方案，基于MPLS的流量工程已成為目前最具有發(fā)展?jié)摿Φ囊蛱鼐W(wǎng)流量工程解決方案。