IP路由器论文-盘古文库

IP路由器论文（精选8篇）

IP路由器论文第1篇

关键词：路由器,IP数据包,流量数据采集,方法,特点

1. 引言

路由器是实现网络互连的关键设备, 它担负着根据数据包的目的地址选择相应路由的任务, 网络间的通信都必须通过路由器来完成。因此, 基于路由器IP数据包统计出一种广为使用的计费方式, 这种计费方式使用路由器能够按照源IP地址和目的IP地址来记录流量的特性, 这些记录暂时存放在路由器内存中。计费服务使用SNMP协议命令定时从路由器获取流量记录, 通过分析这些记录得到IP的流量统计数据。

2. 基于路由器IP数据包统计的流量数据采集方法

因特网标准网络管理协议SNMP, 在定义了基本的网络管理操作的同时, 也定义了一系列支持操作语义的管理信息变量MIB, 其中就有与计费相关的MIB变量。只要对被管理对象 (通常是连接本网络和外部网络的边界路由器) 作适当的配置, 其将自动记录所有通过该路由器的进出流量。当一个数据包由路由器通过时, 路由器将搜索表中是否有与之匹配的Source Address和DestinationIPAddress对, 如果找到匹配的记录, 则将其累加, 否则创建一个新记录, 直到缓冲区满为止。这些记录可通过SNMP标准操作获得。

例如:利用Cisco路由器提供的“showIPaccount”命令查看当前的网络流量统计情况。不仅如此, Cisco还为流量统计功能提供了相应的SNMP访问和控制方法。在Sisco公司为其路由器产品定义的SNMP的MIB变量的IP组中, 提供了一个IP Check point Accounting Table变量表, 通过读取表中的值和重新设置数据过期标志, 可以连续获取流经该路由器的网络情况。

要利用该方法获取网络流量信息, 首先必须在路由器上进行必要的配置, 确保路由器对各端口的流量情况进行统计。另外, 由于获取流量信息和保存流量信息的需要, 还应该有一台计费服务器和相应的SNMP通信工具。此外, 由于该方法要求读取并重新设置路由器的SNMP变量, 因此还必须对路由器的SNMP参数进行相应的配置, 确保相应的community名字具有读写SNMP变量的权限。基于路由器IP数据包统计的数据处理流程如图所示。

3. 依据路由器的IP数据包统计功能来实现网络流量统计技术的特点

(1) 统计数据有效而准确, 由于获得的数据是路由器得到的, 因此它实际反映了路由器相应端口出入的网络流量。

(2) 基于标准的SNMP方法实现, 从而在数据采集手段上与其他网络管理功能保持一致。

(3) 计费服务器不受地点限制。

在监听方式中, 由于方法本身的特点, 计费服务器必须放在要计费的网段内。这样, 如果要对多个网段计费, 就需要多个计费服务器。依赖路由器IP数据包统计的网络流量数据采集方法只要求计费服务器能够通过网络访问到路由器即可, 计费服务器具体位于哪个地点, 哪个网段内并不重要。而且用一台计费服务器就可以完成采集所有的网络流量数据的任务。这种方式实现的计费系统特点是实现简单, 一般的路由器都可以做到, 并且不用增加过多的硬件。但是, 它仍然存在以下不足。

(1) 只能对IP地址进行流量计费, 不支持对用户的流量计费, 不能防止IP地址盗用, 虽然后来采用地址绑定技术来防止IP地址盗用, 但其防范IP地址盗用的功能却十分有限。

(2) 由于该方法依赖于路由器的IP数据包统计功能实现, 因此, 必然会额外占用路由器的CPU开销和内存。特别是对于通信流量比较大的网络, 存在的矛盾更加突出。在定期轮询周期过长的情况下, 可能会导致计费缓冲区的溢出, 进而导致流量数据丢失;如果轮询周期过短, 则无论是路由器的处理开销还是通信线路的开销都很大。

4. 结语

基于路由器IP数据包统计的流量数据采集方法的应用在网络的管理中已经得到广泛的应用, 同时也是局域网管理中的一种方便灵活的管理手段, 所以希望有更多的朋友能系统地料及和掌握基于路由器IP数据包统计的流量数据采集方法、特点等。本文从基于路由器IP数据包统计的流量数据采集方法、特点进行了简明的阐述, 希望能对网络研究和管理起到一定的作用。

参考文献

[1]徐敬东, 张建忠.计算机网络.清华大学出版社, 2003.

[2]安淑芝, 詹青龙.计算机网络.中国铁道出版社, 2006.

[3]思科网络技术学院教程.人民邮电出版社, 2006.

[4]赵立群, 车东军.计算机网络管理与安全.清华大学出版社, 2008.

路由器静态ip设置上网第2篇

那么您按照如下方式设置您的路由器：

一、物理连接

1、从猫引出来的网线接路由器WAN口，电脑使用网线连接到路由器的LAN的1-4端口

2、检查指示灯，路由器运行正常情况下，电源指示灯(PWR)常亮，系统指示灯(SYS)闪烁，WAN端口以及LAN端口常亮或者闪烁。

若连接正常但指示灯不亮，则可能是网线问题，建议您更换网线;若SYS等常亮或者熄灭，表明路由器出现故障;LAN或者WAN指示灯不亮，请检查物理连接是否接好，比如没有接网线或者是网线与接口接触不良。

二、设置路由器静态IP地址上网

1、在浏览器中输入路由器LAN口的IP地址，在弹出的框中正确填写路由器的管理用户名和密码后进入管理页面，

若路由器为默认设置，则其管理地址为：192.168.1.1;用户名与密码均为：admin

2、在左边框中选择“网络参数”→“WAN口设置”，然后在右边框中的“WAN口连接类型”选择“静态IP”，在相应栏目填入IP地址(IP Address)、子网掩码(Subnet Mask)、网关(Gateway)、以及DNS服务器地址。

3.设置完成之后，等路由器WAN口获取到IP地址之后您就可以上网了。

IP路由器论文第3篇

【关键词】路由器；iP数据包；流量数据采集方法

Methods router IP packets for traffic analysis， monitoring and statistics based on

Wang Xiao-wei

（Handan City， the fourth Construction and Installation Co. Handan Hebei 056000）

【Abstract】This paper packets through the router IP traffic statistics data collection methods and characteristics discussed in detail description， to be able to network research and network management and traffic data collection play a role.

【Key words】Router；iP packets；Traffic data collection method

伴随着计算机科学技术在当今社会的飞跃式发展，网络的发展前景不可预期，网络上传输的数据量也随着时代和技术的发展而越来越大，同时近几年来有关部门采用流量来计费的方式越来越普遍，如何统计网络流量已经日益成为人们普遍关注的一个问题。为此。迫切需要一种对网络性能进行分析、监控和诊断的工具，也需要一种对网络数据流量进行统计分析地、有效地工具。在此种情况下，各种对网络数据流量进行分析、监测和统计的方法应运而生。

1. 数据流量的统计方法

通常情况下，流量统计的方法主要有数据采集和数据分析两个方面，其中以数据采集最为重要。就目前来说，统计网络数据流量的方法有很多，最主要的是通过两个途径完成网络流量的数据采集：使用代理服务器对网络流量进行采集和直接使用路由器实现数据的流量统计。

1.1 使用代理服务器实现网络流量的统计。

代理服务器是一种介于客户端和Web服务器之间的服务器，有了它之后，浏览器不是直接到Web服务器去取回自己想要的网页，而是向代理服务器发出信息、网页请求，信号会被先送到代理服务器，然后由代理服务器来从web浏览器上取回所需要的信息并传送给你的浏览器。代理服务器有很多功能，如缓冲功能、安全功能、日志功能等等，另外，代理服务器还具有日志功能，能够实现对网络流量的数据统计就是因为其本身具有记录流量的日志功能。这样就可以直接读取代理服务器上的日志文件实现网络流量数据的采集工作。利用代理服务器取得流量数据的方法比较方便，但是有时候也会出现一些偏差，因为代理服务器会出现丢失数据包的现象，从而不能准确的记录网络的数据流量。

1.2 使用路由器实现网络流量的统计。

除了代理服务器外，路由器是实现网络流量数据采集的最重要、最便捷的方式。路由器一般利用其内部所具有的流量记载功能，如ShowIpAccouting命令、SNMP协议和Telnet程序来实现流量数据的分析和采集。使用路由器对网络流量的数据进行采集避免了使用代理服务器出现的数据包丢失问题，因此，网络流量的数据采集比较精确。下面将重点介绍基于路由器IP数据包统计的流量数据采集方法。

2. 基于路由器IP数据包统计的流量数据采集方法

众所周知，路由器是一种连接多个网络和网段的设备，它能将不同网络和网段的信息进行解码、然后重新编码，使其网络间能够互相连挠，路由器可以根据数据包的目的地址选择最有效、最简捷的路径与其他网络实现连接，然后形成一个更大的网络，这样就能够最大程度的实现网络问的资源共享。它是流量数据出入的咽喉，局域网中所有到因特网的网络流量都必须经过路由器。因此，路由器充当了数据采集的角色。通过路由器对网络流量的数据进行采集的方法也有很多种，如show IP account命令、SNMP协议和Telnet程序等。因为路由器的主要功能是帮助IP数据包选择正确的路由，时期更快捷的到达目的地址，因此，我们通常不使用其本身自带的记录功能获取网络流量的数据统计，否则就会大大降低路由器的选择功能。从路由器上获取数据包的流量统计我们一般使用SNMP协议和Telnet程序的方法。

图1

2.1 通过SNMP协议获取数据流量。

（1）SNMP协议是互联网的标准网络管理协议，在SNMP协议中定义了具有支持操作寓意的管理信息变量，这些变量被称为MIB变量，MIB变量是与计费有关的一种变量。因为路由器是网络间互联的关键设备，因此只要对边界路由器作适当的配置，当一个数据包进人路由器后，路由器奖会寻找记录内是否有与之相匹配的源IP地址和目标IP地址，如果找到一直相匹配的记录，程序就会自动将其累加到记录上，这样一来就会获得网络的数据流量。例如：在Cisco公司为其路由器产品定义的SNMP的MIB变量的IP组中，提供了一个IPCheck pointAccountingTable变量表，通过读取表中的值和重新设置数据过期标志，可以连续获取流经该路由器的网络情况。Cisco为流量统计功能提供了相应的SNMP访问和控制方法，利用cisco路由器提供的“show IP account”命令查看当前的网络数据流量的统计情况。

（2）基于路由器IP数据包统计的数据处理流程如图1所示。

（3）采用SNMP对数据流量进行采集的应用最广泛的就是使用网络流量负荷的监测工具即MRTG。这是一个有Perl script和一个C程序组成的监测工具。前者在其中的作用是可以使用SNMP获得路由器上的数据流量，后者的功能是记录数据流量并生成一些可以表示网络数据流量的图标，使其更形象、生动。MRTG最大的优点就是它保存的数据时间较长并可以随时查看。它能够保留过去两年之内的从路由器上获取的所有数据，可以产生一个周、一个月甚至是一年的流量的可视化图表。

（4）目前国内大多数的ISP都采用SNMP进行数据的采集，它能够保护路由器的操作13令，可以提高数据采集的速度，但同时也增加了系统的复杂性，有利有弊。

2.2 使用Telnet程序实现网络数据的流量采集。

使用Telnet程序登陆到路由器上获取网络的流量数据的方法比SNMP的方法简单。它主要通过编码模仿，把Telnet在终端设备上输出的数据重新定向到另一个临时文件中，然后对这个临时文件进行分析，这样就可以得到一个关于数据流量的清单。这种通过编码模仿得到数据流量的方法类似于前面所说的利用代理服务器上的日志文件获取数据流量的方式。使用Telnet程序获取网络数据流量的速度很快，但它的局限性在于通用性不是很好。

3. 路由器IP数据包流量统计方法的特点

通过对网络的数据流量进行统计的方法还有很多，每种方法都有其利弊之处，通过路由器实现网络数据流量的统计方法具有以下特点：

3.1 数据流量的统计精确。

因为路由器是流量数据出入的咽喉，是实现网络间相互连接的重要的设备，网络间的通信都必须通过路由器的转换来完成。路由器的任务就是根据数据包的目的地址选择相应的路由，然后与其他的网络连接。因此，路由器可以准确的反映除了出入的网络数据流量。

3.2 使计费服务器不受地点限制。

我们知道，对网络的数据流量进行统计和监测的最终目的就是对其进行收费，由于各种统计方式本身的局限性使得计费的服务器必须要放在计费网段之内。结果就导致了有多少个计费网段就需要多少个计费服务器，大大增加了工作量。而如果使用路由器就会大道事半功倍的效果，我们只要计费服务器能够通过网络访问到网段所在的路由器就可以实现通过一个计费服务器完成所有网络流量的数据采集丁作，至于计费服务器位于哪个计费网段并不重要。而且，这种计费所使用的路由器并不需要太复杂，也不需要增加其他硬件，实现起来比其他的计费方式简单。

3.3 与其他网络管理功能的一致性。

因特网采用的是标准的网络管理协议SNMP，而路由器也主要通过SNMP协议的L些命令对网络数据流量进行统计和监测。这样就保证了在数据采集手段上与其他网络管理功能的一致性。

3.4 利用路由器统计网络数据流量的缺点。

利用路由器实现网络数据流量的统计采集方法虽然有很多的有点，大大提高了网络流量计费的速度，但是，对待任何事物都要用一分为二的观点，用路由器计算网络数据的流量也是有利有弊的，它必然存在一些不足、需要改进的地方。一方面，路由器的主要功能是实现数据的路由选择，帮助数据包选择最快捷的路径，使其尽快把数据出送到目标地址。然而，使用路由器对网络数据流量进行统计就会额外的占用路由器的内存和CPU开销，特别是对于通信流量比较大的网络，其矛盾会更加突出。严重的会导致计费缓冲区出现溢出的情况，导致出入的流量数据的丢失，最终也会影响网络的速度。另一方面，路由器是针对IP地址进行流量计费的，因此它不支持对用户的流量计费，也不能防止有心人士对IP地址的盗用，所以也会影响对网络数据流量的统计与监测。

4. 结束语

伴随现代科学技术的迅猛发展，网络计费已经成为网络管理中的重要组成部分，如何最有效的完成网络计费的工作也成为网络管理部门的一大难题。而网络计费的前提是如何统计网络的数据流量，本文就对网络流量的数据采集方法进行了简要的论述分析，基于路由器IP数据包统计流量的数据采集方法在目前的网络管理中已经应用的十分广泛了。因此本文重点讲述了基于路由器IP数据包的数据采集方法及其各种方法的利弊之处，随着网络设备的不断更新、发展，网络流量的数据采集方法会越来越多，基于路由器IP数据包统计的流量数据采集方法也会越来越成熟。

参考文献

[1] 杨晓朋，李雄，董栋，等.TRUNK技术在IP数据网络中的应用[A]//2009通信理论与技术新发展——第十四届全国青年通信学术会议论文集，2009.

[2] 王晓东.动态分组传输技术（DPT）在天津教育科研宽带城域网中的成功应用[A]//第十八届中国（天津）'2004IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集，2004.

[3] 张军伟，罗红，乔向东.基于路由器的访问控制列表保护内部网络安全[J].计算机与信息技术，2008（9）.

[4] 刘宴兵，李秉智，尚明生，等.基于IP信源模型的数据包丢失分析的研究[J].重庆邮电学院学报：自然科学版，2001（4）.

广电何时进入全IP路由流程第4篇

视频路由与IP路由器是全然不同的。进一步讲, IP路由是基于包的。包可以通过不同的路径传输, 同样, 对包的接收也是随机的。而且, 丢包在IP路由中是一种常见现象, 从而导致需要重新发送。由于IP路由是双向的, 因此包的重新发送方便易行。结果, 通过IP的包交换, 使视频路由的实时性不复存在了。

尽管所有这些看上去颇为负面的看法会使人感觉IP路由对于广播设施而言是100%不受欢迎的, 但是, 只要我们能够充分利用更高的以太网带宽的优势, 小心地配置和规划IP路由及切换设备, IP路由的未来依然一片光明。

二阻塞与非阻塞视频切换

基带或交叉点式切换 (crossbar routing) 指的是设备中从每路输入至每路输出经由矩阵的专用信号路径。基带路由器通常是非阻塞 (non-blocking) 的, 即任一路输入可以同时传送至任一或所有的输出。由于通过这些基带路由设备的信号路径从根本上来讲类似于设备间的电缆传输, 因此系统中不存在带宽共享。每条通过路由器的路径都是经由专用交叉点芯片的一组“独有路径”, 并有着自己的专属带宽。绝大多数宽带矩阵设备目前都能为每条信号路径提供3Gbps的带宽。

广播电视系统中的每一个非阻塞矩阵都可被看作一个“岛”, 使用专线级联方式可以将之与其他非阻塞矩阵连接起来。在矩阵之间建立了一定数量的物理交叉连接, 从而支持一定数量的信号在矩阵之间的传递。这种专线级联式拓扑是一种阻塞式 (blocking) 架构, 即在任一给定时刻只有一定数量的连接可用。为了克服这些限制, 技术人员设计出了更大规模的基带矩阵能在一个非阻塞的环境内支持逾20002000个信号。即便有了这些超大规模的基带矩阵, 大规模专线级联仍然在系统之间得到部署, 通常用光纤来实现远距离信号交换。

交叉点切换技术允许超大容量的数据吞吐。它允许切换无压缩的信号同时从任一来源至任一或所有目的地, 且延时不超过几个纳秒。这一功能对于电视播出十分关键, 因为馈送给发射机的信号必须是实时、无误的, 意即不允许延时、差错或抖动。比较而言, 包式IP路由从其最初设计而言是共享可用带宽的, 并在必要时对信号进行延时以确保100%的服务质量。这一固有的延时可能特性正是阻碍广电行业全面迈向IP基础架构的主要因素之一。要使得IP基础设施能够提供对无压缩信号的无延时传输, 对系统带宽容量的要求将是极其巨大的。

与前所未有之大规模基带矩阵同时出现的另一种现象是对各种处理功能的集成。传统上, 诸如独立信号的帧同步、嵌入式音频的解嵌 (和加嵌) , 以及用于电视墙的多画面显示处理功能都是由外部设备完成的。现在, 这些功能都可以直接集成在切换矩阵内, 这便大大减少了连接电缆线的使用, 实现了多种功能共处一个较小的机箱内的目标, 从而大大降低了电耗、系统尺寸和复杂度。

更为重要的可能是, 将这些功能集成入矩阵内使得它们可以由控制矩阵本身的交叉点设置的同一个控制系统来控制。使用一个一体化的控制系统使得操作人员的操控工作大为简化。例如, 使用外部视频处理设备时, 操作人员需要先将信号切换至该外部处理设备, 然后再创建一条连接该外部处理设备与目的地的第二条信号通路。操作人员很可能需要使用另一个控制面板来控制外部处理设备才能取得想要的结果。操作人员必须手动跟踪他已经使用的处理设备以便确保和控制正确的信号路径。

有了一体化的控制系统, 所有的处理工作都在矩阵中完成。对正确处理设备的跟踪是自动进行的, 正确的控制也是自动呈现于操作人员面前而无需人工干预。这便减少了代价不菲的播出差错, 大大改善了整个播出设施的工作流程。

三被“塞入”以太网的SDI信号

表1给出了能放入一个以太网链路的全带宽通道的数量 (各种标准的数据率) 。此表非常清楚地显示出, 要想在台内实现路由, 10Gig E的以太网络是最低要求。

让我们来考察一些IP路由的初步要求。首先, 我们需要大胆地假定所有的终端设备 (包括摄像机) 都具有以太网端口 (无疑, 在过渡期内将需要一些外部转换器, 正如从模拟向并行或串行数字转换的情况那样) 。现在, 将6个高清通道通过一根10Gig E电缆传送的情况下, 我们需要某种类型的复用。在IP域, 这一般是使用一个简单的以太网交换机来实现的。

矩阵尺寸当然不是一成不变的;然而, 针对此例来说, 让我们来创建一个1.5G高清视频的6060的中型矩阵。对照表1, 在每个10Gig E链路中跑6路高清视频, 这要求使用一个20端口的10Gig E IP路由器 (注意:IP是双向的;我们只需考虑端口数量, 而不必担心端口是输入端口还是输出端口) 。看上去很简单, 只需要一台20端口的10Gig E路由器, 如图1所示连上以太网交换机即可希望情况真的如此简单!!

IP路由是典型的点到点的, 意即一个数据包或数据包组, 如来自摄像机或其他设备的信号输入, 被路由至一个目的地。在制作演播室中, 这意味着摄像机输出只能被路由至一个目的地, 如制作切换台。这在实际应用中显然是不可接受的, 因为摄像机输出至少还需要被路由至多个视频监视墙和CCU区域。在本例中 (见图1) , 我们创建了一个理想而又简单的6060路由矩阵, 它不仅是阻塞式的, 而且容量非常非常有限不能将一路信号复制/传送给其他目的地。在视频切换应用中, 这实际上比一个阻塞式矩阵架构还要糟糕。阻塞式架构常常在使用专线级联方式将多台矩阵系统联接起来使用的场合才派上用场。一旦级联通道被占用, 切换就无法进行。

IP路由的确有一些将同一个“流”分配给多个目的地 (与标准点到点单播分配不同) 的模式。这些模式被称为组播和广播。由于广播模式很有可能不会在IPV6中沿用, 我们将聚焦于组播模式的讨论。在组播模式中, 包 (或者, 在我们的例子中, 由一系列连续性包组成的包组) 在路由过程中通过复制被传送给一组目的地。这些包的副本只用于要求加入组播的网络编组, 从而使流量隔离于所有路径之外。虽然组播在通过互联网面向数百上千用户传播时存在着许多限制和变数, 但在台内设施中, 这一般被限制在面向一千个或更少数量的目的地端口的情况, 因此它是针对阻塞问题的一个理想的解决方案。

当HD-SDI视频中出现传输差错时, bit数据的丢失通常不会在屏幕上显示出。然而, 若是IP的话, 则整个包都会丢失。这就是组播的缺陷之一包永远丢失了!而且, 出现这种情况时, 是不会像单播那样还有重试的机会的。SMPTE-2022-5/6作为HD-SDI封装标准, 一个差错或丢包会导致1376字节的HD-SDI视频数据丢失。考虑到我们的IP路由架构非常紧凑且路径较短, 出错的机会不是很大。作为一个额外的预防机制, SMPTE-2022还有一种使用前向纠错 (FEC) 发送额外数据包的方式。每225个包最少需要一个FEC包, 即0.4%的裕量。FEC包与视频包大小相同。这些额外开销不会影响表1中的带宽要求。

四预测广电系统部署时间点的基础

假定我们已经建立起了一个理论上的IP 6060 HD视频切换矩阵, 我们需要弄清楚何时这种技术可以部署于日常的广播电视系统中。IT业界的人都知道有个摩尔定律 (简单说就是集成电路中的晶体管数量大约每两年就要翻一倍, 性能也将提升一倍) 。各类论文和讨论都认为这一周期实际上是18个月 (最近有人提出这一周期放缓至三年) 。不管怎样, 对摩尔定律的理解有助于我们预测IP路由将会在何时以何种方式成为全带宽视频设施中的主要信号交换手段。在这里不讨论从1Gig E到10Gig E需要多少年, 因为广播电视制播机构无法负担得起最新的连网技术。要想使IP路由变得可行, 接口与连网工具需要降低成本并且大容量技术得以普及。

图2显示了今后几年端口发货量的发展趋势。对于上文讨论的简化的6060切换矩阵示例, 我们需要1Gbps端口已从计算机服务器中消失, 且至少被10Gbps所取代。这使我们有理由相信到2017年, 10Gbps将可被用于制作环节和一些新建的制作站点。这也符合摩尔定律, 每端口的成本得以大大降低。

图3给出了“大量采用40Gig E交换设备的预测时间线”。它再次指向了2017年这个时间节点, 即100Gig E开始进入主流市场的时间。

10Gig E与100Gig E之间的区别之一是后者不具有向前兼容性这对于广电制播机构而言绝对是一个希望避免的噩梦!10Gig E Base-T标准允许的CAT6屏蔽电缆线长度为100米 (使用RJ-45接口) , 这使之非常适合我们目前使用的典型HD-SDI设施。

五压缩视频

目前, HEVC压缩标准的文件起草工作已经完成, JPEG2000的低延时模式也即将得以标准化, 这意味着在不久的将来信号在进入切换矩阵之前可以只进行轻微 (中等程度) 的压缩处理。当然, 仍有一些有关压缩的隐患需要引起注意:

压缩痕迹;

压缩与解压缩产生的延时;

每个信号源和目的地端口要求采用的压缩硬件/软件也会对信号质量造成不良影响;

流视频和基带视频混合运行时的误判会带来高风险。

虽然压缩可以增加表1中的通道数量, 同样的设计理念也可以被运用于IP HD视频切换矩阵的创建。

六优势举例

目前, 在一些已经建立起的应用环境如有线前端和一些监控系统中, IP信号分发已经十分盛行。像美国国家航空航天局 (NASA) 这样的大规模监控环境中已经开始使用IP高分辨率摄像机来采集信号。在这种情况下, 如能在不需要信号转换的前提下自然地切换高分辨率的IP视频将可以节省大量资金。

目前的矩阵切换基础结构已经发展到了融多种处理功能于一身的程度。要使IP路由顺利普及, 这些处理功能需要被纳入IP域。这些功能中包括视音频分离切换、帧同步、音频加嵌/解嵌以及多画面监看处理等。

将IP基础结构无缝地集成入基带视频设施的时代终将来临至少在可预见的将来是如此。允许操作人员将任何信号源切换至任何目的地而不管信号的格式、传输类型及连通性为何的智能式专线级联控制将成为必要。例如, 操作人员可能需要接收一路来自一体式卫星接收机 (IRD) 的IP信号并将之切换给制作切换台用于新闻制作。这种情况下, 智能式矩阵切换基础结构的做法应该是先将接收到的IP信号转换成基带信号, 然后再将其分配给制作切换台。

另一个例子是, 自动播出系统请求在空挡期间播放一段视频。那么首先要将正确的素材放入正确的服务器播出通道, 并且在恰当的时间点发出播放命令, 将IP流转为基带格式送入播出切换控制设备并最终送至发射端。

七矩阵控制

使所有这些变得可行的关键是拥有一个通用的能实现无缝操作的矩阵控制架构。操作人员无需关心信号当前的格式和所处的传输结构如何, 仅需选择信号的来源和目的地。这便要求控制架构能够考虑到转换及智能式专线级联管理以执行一些常规性的工作从而确保信号在整个台内设施中的无缝流动。最先部署这一拓扑结构的将是那些在矩阵之外的转换设备。随着越来越多的处理工作被迁移到切换矩阵本身, 转换设备也将逐渐被集成入矩阵的I/O。这为利用第三方信号路径进行元数据、水印及其他信号跟踪处理铺平了道路。在各种情况下, 控制界面都应该是相同的而无需关心信号源或目的地信号类型如何。所有的转换工作都应根据实际信号在数据库中定义的属性来进行。

八结语

虽然在过去几十年间广电行业发生了翻天覆地的变化尤其是IT/IP对广电行业的渗透, 但很清楚的是:100%的IP基础结构仍然离我们很远!IP视频技术的大范围采用则为向“全IP”的过渡铺平了道路, 但正像许多本质上类似的大规模变化一样, 向全IP的转变与其说是隔夜即成现实般的革命, 毋宁说是一个长时间的过渡过程。与模拟/数字混合式系统曾经存在了好多年以及今天的标清/高清系统共存于广电制播环境内的情况十分相似, IP/基带融合式广电制播架构也将长期存在下去。对这些混合式系统的无缝集成以及使它们的运行对于操作人员透明、易控, 对于为向未来的“全IP”基础结构的过渡铺平道路是至关重要的。

参考文献

[1]“10Gb/s Server Migration:The Post-Romley Era”, 作者Dell’Oro Group公司的高级分析师Sameh Boujelbene。原文见:《网络世界》 (Network World) 。

Cisco路由器ip nat命令第5篇

ip nat inside destination

ip nat inside source list

ip nat inside source static

ip nat outside source list

ip nat outside source static

ip nat pool

ip nat translation

ip nat 语法：

ip nat {inside | outside}

no ip nat {inside | outside}

本命令用于设置应用NAT的内网和外网的接口，使用 no 选项可使接口不再应用NAT。

参数：

inside：表示该接口连接内部网络。

outside：表示该接口连接外部网络。

缺省值：接口上没有应用NAT。

命令模式：接口配置模式。

说明：数据包只有在 outside 接口和 inside 接口之间路由时，并且符合一定规则的，才会进行NAT转换。所以实现NAT的路由器必须配置至少一个 outside 接口和一个 inside 接口，也可配置多个。

范例：

Router(config)#interface f0/0

Router(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0

Router(config-if)#ip nat inside

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#interface f0/1

Router(config-if)#ip address 200.19.12.17 255.255.255.0

Router(config-if)#ip nat outside

Router(config-if)#no shutdown

本例路由器的 fastethernet 0/0 连接的是内网，被定义为 inside 接口， fastethernet 0/1 连接的是外网，被定义为 outside 接口。

IP路由器论文第6篇

1 网络结构

MISN采用分层网络结构，由3层组成，即核心层、骨干层和接入层。为保证网络的可靠性，网络拓扑设计按照N-1的电路可靠性和N-1的节点可靠性设计原则构建，在任何一条单一传输电路或单一节点设备故障情况下，整个MISN的其他节点不受任何影响。

按照地理位置的分布，省电力公司SJ以及LY、XX、LH供电公司4个节点各部署了2台核心路由器，2台核心路由器通过2条1G的链路(捆绑为一条逻辑链路)背靠背连接。4个节点由核心路由器及其之间的高速(622M)互联通道构成形成双平面。一般业务既可利用双平面的特点采取对称的业务组织模式，通过2个平面同时承载相同业务，完成业务负荷自动均衡，使网络承载能力增大一倍;也可以采取非对称的业务组织模式，不同业务由不同平面进行承载。2个平面之间可互为备份，故障时具备为另一个平面进行备份的容量和能力。

MISN有CE路由器和PE路由器两种类型，为节省造价，没有设置专用的P路由器。其中，CE路由器是客户端路由器，为各地市供电公司提供到PE路由器的连接;PE路由器是MISN边缘路由器，是MPLS网络中的标签边缘路由器(LER)，它根据存放的路由信息，将来自CE路由器或标签交换路径(LSP)的VPN数据处理后进行转发，同时负责和其他PE路由器交换路由信息。全网拓扑图如图1所示。

2 骨干路由协议

MISN采用ISIS作为骨干层、汇聚层和接入层网络的内部IGP路由协议。

ISIS是一种收敛迅速、消耗系统资源很少的高效链路状态路由协议，采用ISIS作为IGP构建骨干路由，近年来在越来越多的大型骨干网环境中得到了成功的应用。

MISN的ISIS区域ID设置为10。全网ISIS采用L2一级结构，本次工程的全部设备，包括核心节点设备和地市供电公司的接入设备全部规划在L2之中。本工程区域划分如图2所示。

本次工程，Metric设计按照真实链路带宽进行布署。

对于A、B平面，AR-CR间故障时，利用平面间的备份，CR-CR间故障时，利用链路间的备份，在IGP收敛过程中不影响本平面内的其它业务。引导语音和视频流量由A平面承载，业务MIS、DMIS等由B平面承载。在链路或节点出现故障的时候，流量在平面间疏导，不会对同平面其他业务造成影响。

3 I-BGP路由协议选择

MISN的PE路由器使用BGP相互分发VPN路由信息。BGP是一种外部网关协议(EGP)，与OSPF、RIP等内部网关协议(IGP)不同，其着眼点不在于发现和计算路由，而在于控制路由的传播和选择最佳路由。当BGP运行于同一自治系统内部时，被称为IBGP;当BGP运行于不同自治系统之间时，称为EBGP。

由于公用信息数据网属于私有网络，本工程PE和CE互连采用直连路由方式，只需给MPLS网络分配一个AS号即可。

3.1 路由的过滤与广播

为防止无用的路由信息在MISN内传播，控制城域网导入路由是一个很重要的问题。本次工程PE中联结城域网路由CE主要采用2种方式。

(1)将CE使用的OSPF路由信息，使用import-route ospf命令，导入BGP (MISN)中;

(2)在PE路由器上配置相应的静态路由，利用import-route命令，将此CE使用的路由，导入BGP路由。

第1种方法配置语句简单，但是由于CE内网路由的复杂性，可能会导入一些CE使用的私有内网路由，从而影响BGP (MISN)路由的稳定性，耗费路由器资源。因此在引入OSPF路由时，必须对引入的路由信息，在向外发布的时候进行过滤，滤掉与公共信息网无关的路由。此方法用于PE和CE的多路联结。

第2种方法配置语句较多，但是可以很好的控制CE路由的导入，有效的控制CE路由导入，适用于PE和CE的单路联结。

3.2 流量控制

由于MISN采用A、B平面的网状结构，为了充分利用网络的有效带宽，利用BGP4的LOCAL PREFERENCE属性，设置出口流量控制策略，使网络链路的带宽得到充分利用，优化出口不同业务流量分布。

3.3 LOOPBACK地址的应用

对于运行IBGP的MISN来说，在向邻居宣告其邻居关系时，使用LOOPBACK地址，这样，当对应接口链路发生故障时，LOOPBACK地址仍然可达，使BGP邻居关系仍然能够形成。

4 MISN业务的接入

公用信息数据网业务包括省公司信息MIS、D-MIS和各地市供电公司网站发布系统等, 其业务一般通过局域网交换机，接入到骨干网PE。各应用系统通过其服务器与本地交换机连接，一般主机或业务系统通过默认路由指向本地局域网的路由网关而与MISN通信，并利用网关的三层特性隔离局域网的本地流量及广播报文不进入MISN设备，并在局域网内采用802.1Q标准的VLAN技术实现不同应用系统的隔离。为保证业务可靠和方便管理，不同业务(如D-MIS)采用不同业务交换机接入PE设备。

目前，本项目一般均采用本地三层交换机与本地PE设备进行三层连接，对于存在冗余链路的局点，为了保证自动故障恢复，采用OSPF动态路由协议接入;对于不存在冗余链路的局点采用静态路由协议接入。

4.1 核心层节点业务系统接入方案

为提高网络的可靠性，省电力公司以及LY、XX、LH公司均有2台NE80E设备，根据各节点局域网设备配置数量的不同，其业务接入分为双PE联双CE和双PE联单CE两种连接方式，如图3。

4.2 骨干和接入节点业务接入方案

因在接入层均只有1台PE设备，因此根据局域网设备的不同，分为单PE联双CE和单PE联单CE两种情况，前者使用OSPF协议动态交换路由，PE和CE1、CE2之间运行OSPF协议，

为防止与公共信息网无关的路由导入到BGP，在引入OSPF路由时加载路由策略;后者在PE上配置静态路由，将与公用信息网相关的地市局域网网段的下一跳指向CE的对端地址。

5 特殊工程问题的处理

5.1 反射器布署

MISN所有节点都作为MPLS VPN的PE节点，运行BGP协议，实现VPN路由及信息的传递。由于所有路由器运行在同一个BGP的AS中，按照BGP协议的要求，所有这些路由器必须保证是全连通的，建立IBGP全连接，这样会导致联结设置的N平方问题。为了解决这个问题，MISN使用BGP反射器技术。MISN路由器数量较多，要实现IBGP全连接，需要建立较多的IBGP连接，为了减少MP-iBGP连接的数量，将省电力公司的两台核心路由器设置为路由反射器，在4个核心节点的核心路由器和15个接入节点的接入路由器上运行MP-BGP协议。

采用路由反射策略后，IBGP连接数量大量减少，降低了管理难度，同时也便于以后的业务扩展。为了减少BGP邻居的数量，省公司2台核心路由器NE80E-1和NE80E-2作为BGP路由反射器，其他骨干路由器、接入层路由器均为反射器的客户端，所有反射器的客户端都只与省公司的2台NE80E建立BGP邻居即可。将省公司2台路由反射器配置为一个cluster，2台路由反射器都配置为相同的cluster标识符2000，并可以实现2台路由反射器的相互备份。在网络正常的情况下，将VPN中省公司SGS-NE80E-2作为主反射器，所有的反射客户端都接收此反射器反射的路由信息，SGS-NE80E-1作为备份反射器，在SGS-NE80E-2出现故障，则由SGS-NE80E-1来接管路由反射的功能。

5.2 Peer的设置

在MISN的网络中，一个PE路由器会有多个相同类型BGP的Peer，其BGP的策略相同或类似。由于MISN的PE数量比较多，BGP的配置比较庞大，一旦有路由的更新，路由器需要针对每个Peer做一次策略计算(虽然策略都相同)，因此会大大加重路由器CPU的负载。为避免此类问题，使用了2类Peer，即HNPOWER-DR (客户组) 和HNPOWER-RR (反射器组) 。采用这种方法降低了对路由器设备的资源消耗，在路由器对同一Peer更新路由时，由于使用相同策略，只进行一次路由计算即可，从而大大减少了占用CPU的时间。

事实上，在实际的网络维护中，即使当同一类的Peer很少时，我们也采用PeerGroup的方式，因为这样具有很好的扩展性。采用PeerGroup方法，不但适用于I-BGP的Peer，也适用于E-BGP的Peer。

5.3 华为设备特有的RD路由标识问题

值得注意的是，一般在同一VPN中，RD保持一致。同一PE上不同的VPN有不同的RD，不同PE上相同VPN的RD可以相同或不同。本网络项目中有2台路由反射器，这2台路由反射器的RD必须设置不同，这是华为设备特有的技术问题，否则当省公司CE连接到省公司PE之间的链路断掉之后，失去私网路由的路由反射器会在远端PE上删除相关路由，而保存有私网路由的路由反射器由于本端链路没有变化，不会发送路由更新消息通知远端，导致远端PE设备会丢失私网路由，无法实现冗余备份。

5.4 网络路由振荡问题

BGP属于增量更新的路由协议，当有新的路由要发布时 (如路由重启，路由删除，路由策略的修改等) ，路由器会向邻居发送Update信息，如果要删除某条路由时，就会发送Withdraw信息。BGP路由的Flap的定义是：当一条路由在被收回(Withdraw)后又被广播(Update)出来，视为一次Flap。由于任何一条路由的收回和更新都会导致一台路由器整个路由表重新计算，因此当Flap的情况比较多时，对路由器设备的负载将产生巨大的压力。事实上，在路由实际的调试中，多次发现，一台高端路由器在计算BGP路由的时候，CPU的负载有可能高达上在80%～95%左右，有时甚至达到100%，占用了几乎所有的CPU资源，在这种情况下路由器无法正常工作。虽然NE80路由器都将路由计算的模块与转发模块分布在不同的模块上，可以减少一些由于主CPU忙导致的路由器性能下降的问题，但是路由表的频繁变化和更新，对整个设备的运行影响的非常大，而且这样的计算会随着路由的收回或广播，继续向自治域内部扩展，使内部的路由器PE和CE产生同样的问题。

在路由器的调试过程中，利用命令dampening控制RouteFlap路由衰减参数。应该注意的是, 在配置路由衰减时，所指定的reuse、suppress、ceiling3个阈值必须是依次增大的，即满足：reuse

6 结语

MISN为电力企业信息传输提供一个有高质量、可靠的、可控业务承载平台。我们认为，广域网路由的设计和部署是网络顺利实施、可靠运转前提，目前MISN已连通20余个地市，网络运行稳定、可靠，它充分表明IP/MPLS多业务融合网络能够实现承载包括电力企业VPN互联、软交换、IPTV、视频会议、视频监控、电力营销等有QoS保证需求的关键业务。MISN的建设成功，将加快传统IP的网络与技术转型，也将促进电力企业专有网络向融合网络的的全面转变，大大减小电力企业网络建设和维护费用。

摘要：公用信息数据网 (以下简称MISN) 是由省公司覆盖全省20余个地市供电公司、省公司属直调厂站的广域数据网络, 有20多个节点, 网络拓扑和路由比较复杂。主要介绍了MISN路由的设计和布署, 并着重对BGP反射器布署、Peer的设置、RD标示符问题、网络路由振荡等特殊工程技术进行了详述。

IP多媒体子系统网络路由策略研究第7篇

现阶段, 国内各大运营商基本都建立了覆盖全国的软交换架构的移动核心网;但对于固网而言, 由于接入层改造困难、投资较大、需求不明确等原因, 各大运营商的固网基本为PSTN (公众电话交换网) 设备、固网软交换设备混合组网。

但随着国务院决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合工作, 第一批南方8省10城市试点城市地区的确定, 大大刺激了各大电信运营商对固网改造工作的建设力度。而由于现有固网软交换设备先天能力的不足, 以及市场对多媒体业务的紧迫需求, 也迫使各大电信运营商首选IMS (IP多媒体子系统) 网络作为固网核心层应对市场竞争需求的主要建设手段。

1 固定电话网智能化改造方式

目前电信运营商固网主要基本为大量PSTN端局用户, 并存在部分固网软交换用户。同时各大区或本地网建有汇接局, 汇接局是网络的关键网元, 提供话务汇聚和业务;汇接局存在软交换汇接局或者PSTN汇接局2种制式。

对于现网普遍完成的固网智能化工作, 各电信运营商一般采用以下2种方式:

1) 汇接局访问SHLR (综合智能归属位置寄存器) 方案:由软交换/PSTN汇接局查询SHLR并进行后续的业务触发或接续, 该方案是固网智能化实施中的主流方案。

2) 端局加汇接局代理访问SHLR方案:该方案是指固网SHLR作为新建网元与各层次交换机 (端局、汇接局、长途局、关口局) 及SSP (业务交换点) 保持信令关系。此种方案组网结构复杂, 不便扩展和维护, 极少采用。

对于固网智能化改造方式2, 现网采用较少;而对于固网智能化改造方式1中的软交换汇接局与PSTN汇接局, 现网采用PSTN汇接局的情况较多;因此本文以PSTN端局、软交换端局共存, 同时采用PSTN汇接局汇聚全网话务, 并且以PSTN汇接局访问SHLR作为网络现状;而对于软交换汇接局, 仅将话务疏通方式由TDM (时分复用) 互通方式更改为SIP-I[带有ISUP (综合业务数字网用户部分) 封装的会话启动协议]互通方式, 其余路由及查询方式与PSTN汇接局保持一致。

以固网接入作为IMS网络建设切入点时, IMS网络终端一般使用固网号码;因此固网会形成PSTN端局、固网软交换及IMS网三网混合放号, 因此三张网络的用户数据都需要存储在SHLR中, 由SHLR判断用户属性及签约信息。

下面描述现网PSTN/SS (软交换) 用户A和IMS用户B之间的基本呼叫流程。

PSTN/SS用户A呼叫IMS用户B的路由流程:

1) PSTN/SS用户A呼叫IMS用户B, 呼叫接续到PSTN汇接局, 主叫为A的物理号码66890001, 被叫B为52870002;

2) PSTN汇接局查询SHLR, SHLR将主叫A的物理号码66890001转化成逻辑号码52870001, 并在SHLR查询到B用户为IMS用户, 返回B用户的IMS改号接入码;

3) PSTN汇接局根据改号接入码将呼叫路由至IMS网络的MGCF (媒体网关控制功能) 设备, 主叫A为52870001, 被叫B为52870002, MGCF将呼叫送至S-CSCF (服务呼叫状态控制功能) 接续被叫。

IMS用户A呼叫PSTN/SS用户B的路由流程:

1) IMS用户A呼叫PSTN/SS用户B, 呼叫接续到S-CSCF, 主叫A为52870001, 被叫B为52870002;

2) S-CSCF到ENUM (电话号码映射) 服务器查询被叫号码对应的SIP URI (统一资源标识) , 由于被叫B不是IMS用户, ENUM服务器查不到被叫号码所对应的SIP URI, 返回一个默认路由给S-CSCF;

3) S-CSCF根据ENUM服务器返回的默认路由将呼叫送至MGCF;

4) MGCF将呼叫送至PSTN汇接局, 被叫仍为逻辑号码, PSTN汇接局根据被叫逻辑号码查询SHLR, 查询物理号码完成接续。

2 IMS网络路由策略

为尽可能地减少现网数据配置, 减少IMS网络建设对全网网络整体架构的影响, IMS域与其他网络间的互通话路组织应最大可能地基于现网已有路由方式。因此, IMS域与其他网络互通的去话路由采用就近入网方式, 来话路由选择就远入网方式。IMS域互通话务进入其他网络后的路由遵循其他网现有路由原则的相关规定。

2.1 方式一

2.1.1 IMS域内

IMS域内用户互拨, 在IMS域内互通。

2.1.2 运营商内部

IMS用户拨打运营商内部其他固网用户 (PSTN及固网软交换) 的话务通过IMS域内MGCF与固网PSTN汇接局疏通, 再由固网PSTN汇接局按照原来路由方式查询被叫。

运营商内部其他固网用户 (PSTN及固网软交换) 拨打IMS用户的话务通过固网PSTN汇接局与IMS域内MGCF疏通。

IMS用户拨打运营商内部移动用户:通过IMS域内MGCF至运营商内部移动网汇接局接续, 就近入运营商内部移动网。

运营商内部移动用户拨打IMS用户:运营商内部移动用户拨打IMS用户新放独立号段用户通过运营商内部移动网汇接局至IMS域内MGCF接续;运营商内部移动用户拨打IMS用户混合放号 (现网号段) 通过运营商内部移动网汇接局至PSTN汇接局, 再由PSTN汇接局查询SHLR, 判断为IMS用户后再送到IMS域内MGCF接续。

2.1.3 其他运营商

IMS用户拨打本地其他运营商用户:通过IMS域内MGCF至本地关口局接续。

IMS用户拨打外地其他运营商用户:通过IMS域内MGCF至PSTN汇接局, 延续现有固网拨打外地其他运营商用户接续方式。

其他运营商用户拨打IMS用户:其他运营商用户拨打IMS新放独立号段用户通过本地关口局至IMS域内MGCF接续;其他运营商用户拨打IMS混合放号 (现网号段) 用户通过本地关口局至固网PSTN汇接局, 再由PSTN汇接局查询SHLR, 判断为IMS用户后再送到IMS域内MGCF接续。

2.2 方式二

2.2.1 IMS域内

IMS域内用户互拨, 在IMS域内互通。

2.2.2 运营商内部

IMS用户拨打运营商内部其他固网用户 (PSTN及固网软交换) 的话务通过IMS域内MGCF与固网PSTN汇接局疏通, 再由固网PSTN汇接局按照原来路由方式查询被叫。

运营商内部其他固网用户 (PSTN及固网软交换) 拨打IMS用户的话务通过固网PSTN汇接局与IMS域内MGCF疏通。

IMS用户拨打运营商内部移动用户:通过IMS域内MGCF至运营商内部移动网汇接局接续, 就近入运营商内部移动网。

运营商内部移动用户拨打固网用户 (含IMS用户) :运营商内部移动用户拨打固网用户 (含IMS用户) 通过运营商内部移动网汇接局至IMS域内MGCF, 由MGCF设备查询IMS域内ENUM设备, 将非IMS域固网用户 (PSTN及固网软交换) 话务再疏通至PSTN汇接局疏通。

2.2.3 其他运营商

IMS用户拨打本地其他运营商用户:通过IMS域内MGCF至本地关口局接续。

IMS用户拨打外地其他运营商用户:通过IMS域内MGCF至PSTN汇接局, 延续现有固网拨打外地其他运营商用户接续方式。

其他运营商用户拨打固网用户 (含IMS用户) :其他运营商用户拨打固网用户 (含IMS用户) 通过本地关口局至IMS域内MGCF, 由MGCF设备查询IMS域内ENUM设备, 将非IMS域固网用户 (PSTN及固网软交换) 话务再疏通至PSTN汇接局疏通。

采用方式二, IMS域内MGCF设备必须支持查询ENUM功能。

2.3 方式一与方式二的优缺点分析

方式一对现网影响最小, 也最容易通过工程实现。此方案中, 将IMS设备作为一个端局, 仅负责用户接入, 对现网网络架构基本无影响。方式二对现网影响较大, 工程实施有一定难度。此方案中, IMS设备不仅负责用户接入, 同时承担部分话务汇接功能, 但此方案在IMS网络建设后期, 当PSTN端局完成全部退网, 并且固网软交换设备升级成为IMS网络中的AGCF (接入网关控制功能) 设备纳入IMS网络后, 整个固网自然过渡到统一的IMS架构时, 话务疏通路由不需要再作大的调整, 固网可以顺利完成至IMS架构的演进。

3 结束语

基于IMS的FMC (固网移动融合) 解决方案已经得到了全球业界的一致认同, IMS将是下一代网络体系架构中最重要的组成部分, 是固网与移动网融合的技术基础, 是电信运营商实现全业务运营、提供IP多媒体业务、重塑全新运营模式的推动力。面对IMS发展、固网与移动网的融合、IP多媒体业务的发展而带来的挑战和机遇, 以及现有网络资源的盘活利用, 电信运营商在网络建设期间, 应依据现有网络的基本特点, 找出适合自身网络发展的网络建设方法, 找出适合自身网络发展的路由发展策略, 保证网络的顺利过渡、演进。

摘要：介绍了在IMS (IP多媒体子系统) 网络建设期, IMS网络与它网互通的路由策略, 并分析了其优缺点。

IP路由器论文第8篇

RFC2373对Anycast地址的分配作出如下限制:1)Anycast地址不能作为源地址使用;2)Anycast地址不能分配给IPv6主机使用,而只能分配给IPv6路由器。

由于以上限制,如果一个用户要获取Anycast服务,它必须先获取此Anycast地址所标识的一个Anycast服务器的Unicast地址,然后用户再利用获取的Unicast地址与Anycast服务器建立连接以获取Anycast服务。这个过程通常由如下两个步骤完成:1)用户发送一个ICMP ECHO Request消息(以下简称Req),其源地址是用户的Unicast地址(如果此用户为移动节点,那么源地址就是移动节点在当前网络内的转交地址),目的地址是Anycast地址;2)具有Anycast地址的路由器接收到此消息之后,将其转发给一个最优的Anycast服务器,然后由此Anycast服务器发送一个ICMP ECHO Response消息(以下简称Resp),源地址是它本身的Unicast地址,目的地址是Req的源地址。

1 移动IP网络中的Anycast路由协议

一个移动节点可以在本地网和外网之间移动,如果移动节点位于外网,它如何申请Anycast服务呢?

通过对移动IP转交地址以及Anycast路由的研究和分析,得出如下结论:如果一个位于外网的移动节点请求Anycast服务,它首先要获取其在外网的转交地址(care-of address),然后在根据步骤1中所描述的过程获取Anycast服务器的Unicast地址,如图1所示。

图中四个步骤描述如下:1)移动节点发送一个Agent Solicitation消息;2)外网移动代理返回一个Agent Advertisement消息给移动节点,并告知其转交地址;3)移动节点发送一个Req消息给Anycast服务器,此消息的源地址为在2)中获取的转交地址;4)Anycast服务器返回一个Resp消息给移动节点。至此,移动节点就可以利用获取的转交地址,以及Anycast服务器的Unicast地址与Anycast服务器建立连接,从而获取Anycast服务了。

在上述过程中,位于外网的移动节点获取Anycast服务需要两次交互过程。这些过程所需要交换的消息不仅浪费了网络的有限资源,而且也产生了服务响应时间的延迟。因此,本文提出了一种改善的Anycast路由方案,此方案可以使位于外网的移动节点可以通过一次交互过程来获取Anycast服务。

2 移动IP网络中改善的Anycast路由协议

2.1 移动代理

在本方案中,网络内的每个移动代理具有正常路由器功能,自己的Unicast地址,同时它们还都作为一个Ancyast组的成员存在,并且此Anycast组被赋予一个知名Anycast地址,记做GA。如图2所示。

在此模型中,所有移动代理都作为一个知名Anycast组的组成员。这样,代理/移动节点无需多播或者广播Router Advertisement/Solicitation Advertisement(以下简称RA/SA),而移动节点无论是在本地还是在外区,都可以直接通过知名Anycast地址进行注册操作,这样就解决了传输RA/SA等消息所带来的资源消耗问题。

2.2 消息结构

本方案对现存的Req和Resp消息进行了修改和优化,定义了两种新类型的消息:Complex Request消息(以下简称CReq)与Complex Response(以下简称Cresp)消息。通过这两种新类型的消息,位于外网的移动节点通过一次交互过程就可以获取Anycast服务。

CReq消息结构是建立在原有Req消息结构基础之上的,它增加了两个域:转交地址域以及提供Anycast服务的Anycast地址域,如表1所示。

CReq消息从Data域中划分出来两个新的域:转交地址域以及Anycast地址域,分别用来记录发送CReq消息的移动节点的转交地址以及提供Anycast服务的Anycast地址。由于Anycast地址是从Unicast地址空间中分配而来的,所以,Anycast地址结构与Unicast地址结构没有任何区别。因此,在CReq消息中必须设置一个标识位用来区分CReq消息与正常的Req消息,以便有区别地进行处理。本方案中采用Code域作为标识位,当Code域的值为1的时候,此消息类型为CReq类型,否则为正常的Req类型。

CResp消息结构同样是建立在原有Resp消息结构基础之上的,它增加了三个域:转交地址域、Anycast地址域以及Anycast服务器的Unicast地址域,如表2所示。

CResp消息从Data域中划分出来三个新的域:转交地址域、Anycast地址域以及Anycast服务器的Unicast地址域,分别用来记录发送CReq消息的移动节点的转交地址、提供Anycast服务的Anycast地址以及提供Anycast服务的Anycast服务器的Unicast地址,其中,转交地址域的值以及Anycast地址域的值必须与CReq中的转交地址域以及Anycast地址域的值相同。在CResp消息中,同样采用Code域作为标识位,当Code域的值为1的时候,此消息类型为CResp类型,否则为正常的Resp类型。

2.3 路由过程

本方案通过采用CReq消息与CResp消息这两种新类型消息,位于外网的移动节点通过一次交互过程就可以获取其在外网的转交地址以及Anycast服务器的Unicast地址,从而获取Anycast服务,如图3所示。

1) 如果一个位于外网的移动节点请求Anycast服务,它首先需要发送一个CReq消息,此消息的Code域值被设置为1,Anycast地址域被设置成提供Anycast服务的Anycast地址,目的地址是所有移动代理的知名Anycast地址,源地址为其自身的Unicast地址。这样此消息就会到达距离移动节点最近的移动代理,也就是其所在外网的移动代理,此移动代理接收到CReq之后,它会分配给此移动节点一个转交地址并将其写入到CReq的转交地址域中,同时完成移动节点和转交地址的绑定关系,然后将此CReq消息的目的地址值设置为Anycast地址域中的Anycast地址值,源地址设置为此移动节点的转交地址,最后将此CReq消息发送出去;

2)这样,由外网移动代理处理之后发送的CReq会到达具有Anycast地址的路由器,它接收到此Request消息之后,会选择一个最优的Anycast服务器,并且构造一个CResp消息,将CReq中的Anycast地址域以及转交地址域中的地址值复制到CResp的相应域中,将最优Anycast服务器的Unicast地址值写入到CResp的Anycast服务器的Unicast地址域中,并将其Code值设置为1,源地址设置为此路由器的Unicast地址,目的地址为CReq消息中的源地址,即移动节点的转交地址,然后将其发送出去。

最后,位于外网的移动节点接收到返回的CResp消息之后,它可以通过相应的域值同时获取其转交地址以及Anycast服务器的Unicast地址,从而获取Anycast服务。

3 性能分析

本方案将所有移动代理都作为一个知名Anycast组的组成员,并且提出两种新消息类型,它们可以使位于外网的移动节点只通过一次交互过程同时获取其在外网的转交地址以及Anycast服务器的Unicast地址,大大缩短了Anycast服务的响应时间。总结起来,本方案具有如下特点和优点:1)代理/移动节点无需多播或者广播RA/SA,移动节点都可以直接通过知名Anycast地址进行注册操作,这样就解决了传输RA/SA等消息所带来的资源消耗问题;2)目前,位于外网的移动节点要通过两个交互过程获取Anycast服务。而在本方案中,移动节点只需要一个交互过程就可以获取Anycast服务,大大缩短了移动节点获取Anycast服务的响应时间;3)本方案用一次交互过程取代了原来的两次交互过程,需要在网络中传输交互的消息量大大减少,从而有效地节省了网络带宽资源;4)本方案所提出的新类型消息是建立在现有的Req/Resp基础之上的,它只是在原有的Data域中划分出了新的域,所以,此消息在结构上没有原则性的变化,其它路由器以及主机仍然可以对其进行处理;5)本方案只是在应用层稍作一些修改,并没有影响IPv6本身的地址结构,所以,本消息具有一定的通用性。

从用户的角度来看,发送服务请求到接收到服务应答之间的这段时间间隔(即TRT)越短,用户认为服务质量越好。方案的性能分析是通过比较在IPv6模拟环境下在本方案中位于外网的移动节点获取Anycast服务的TRT与正常情况下其获取Anycast服务所用的TRT来完成的。通过在两种实现方式下交互同等数据量的TRT比值,如图4所示,得到TRT性能分析图:R=TRTNormal/ TRT。

其中,R为位于外网的移动节点分别在正常情况下以及本模型中获取Anycast服务的TRT比值,其中TRTNormal为在正常情况下位于外网的移动节点获取Anycast服务的TRT值,TRT为其在本模型中获取Anycast服务的TRT值。从图4可以看出,R的比值趋于1.24,这个试验结果表明,在本模型中位于外网的移动节点获取Anycast服务的整体响应时间优于在正常情况下其获取Anycast服务的响应时间。

4 结束语

本文在IPv6的模拟环境下,提出了一种改善的Anycast路由方案,该方案可以使位于外网的移动节点获取高质量以及响应时间短的Anycast服务。由于Anycast服务以及移动IP技术的研究都处于初级阶段,所以它们还都存在一些问题,有待进一步探讨和研究。

参考文献

[1] Afergan M,Wein J,LaMeyer A.Experience with some Principles for Building an Internet-Scale reliable System.In WORLDS,Dec.2005.

[2]Ballani H,Francis P.Towards a Global IP Anycast Service.In SIG-COMM,Aug.2005.

[3]Weber S,Cheng L.A Survey of Anycast in IPv6Networks.IEEE Com-munications,Jan.2004.

[4] Dilley J,Maggs B,et al.Globally Distributed Content Delivery.IEEE Internet Computing,2002,6(5).

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