建设城域网的最佳方法.docx
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建设城域网的最佳方法
建设城域网的最佳方法
分类:
学习
2008.4.2417:
33作者：
sampsonwx|评论：
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建设城域网的最佳作法
建设和运行实际城域网（MANs）不必再是一个痛苦的过程。
多年来，ExtremeNetworks?
一直与许多下一代千兆城域网供应商合作，提供真正的服务，签订了真正的服务水平协议（SLA），获得了真正的满意客户。
我们深知哪些技术行得通、哪些技术好用。
下面我们将讨论在处理不同的以太网城域网结构时的最佳作法。
以太网城域网并不是一门高不可攀的科学。
它们只是经过验证的网络设计的逻辑延伸。
综合考虑一下我们提供的服务、可用的光纤资源、所需的带宽和冗余水平等因素，ExtremeNetworks能够实现创收服务，使服务供应商取得成功，并为客户提供所需的性能！
主要特点：
带宽
·ExtremeNetworks为千兆位城域网提供了线速非阻塞第二层和第三层交换
·通过万兆以太网技术，ExtremeNetworks推动了高速城域网主干技术的发展
服务质量（分类服务等级）
·入口速率限制、线速业务分类、基于策略的排队及每个端口八个硬件队列，可以高度细致地控制业务
·支持IEEE802.1P、IETFDiffServ和MPLSEXP信令
·提供增值服务，如具有不同优先权和预订带宽的分类服务
第二层交换
·ExtremeNetworks屡获大奖的"i"系列芯片组性能
·基于策略的服务质量（QoS），每个端口八个硬件队列，双向速率整形，提供了带宽分割功能
·支持802.1D生成树、802.1w快速重置生成树、802.1s多生成树和802.1p业务分类
以太网自动保护交换（EthernetAutomaticProtectionSwitching-EAPS）
·当您可以在普通的第二层以太网环中获得SONET/SDH级故障切换能力时，为什么还要等待容错分组环（RPR）呢？
·在不到一秒内实现环形网的故障切换，而且不需使用专有硬件
·运行独立于MPLS或其它网络协议
·不需生成树（802.1D）
·支持空间重用（spatialreuse），提高了网络性能
第三层交换
·线速第三层性能
·支持DiffServ协议
·在所有"i"系列交换机上支持BGP
多协议标记交换（MPLS）
·MPLS提供了一个服务层，可以建立类似虚拟电路的标记交换路径（LSPs）
·RSVP-TE支持在网络中建立基于流量工程的路径
·增强了标准IP路由：
-非对等主干路由器不再需要整个路由表
-通过主干的业务简单地流经标记交换路径
-业务可以"指向"网络中的具体路径
-虚拟专用局域网服务（VPLS）在MPLS主干中创建点到点第二层隧道
-Extreme的多点VPLS为多址城域网服务提供了多点第二层VPLS服务
网络：
电路交换
[图示内容：
]
EthernetPOP：
以太网业务点
SONETTransport：
SONET传输
NoCapacity：
没有容量
GbESONETtoPOP：
千兆位以太网SONET到业务点
HighSpeedShelf：
高速机架
LowSpeedShelf：
低速机架
SONETTransportSingle-modeFiberSONET传输单模光纤
NoCapacity：
没有容量
应用：
电路交换技术的最大优点也是其最大的缺点。
这种技术称为租用线路或专线服务。
它是一种不能与任何其它客户业务共享的专用服务。
电路交换不支持超量开通带宽。
电路交换型服务的费用一般与距离有关，而分组型技术则一般根据传输的信息量收费或采用统一费率，而与距离无关。
共享服务提供了电路交换网络中没有提供的扩充能力和容错能力。
设备：
·ExtremeAlpine™交换机中的T3和T1模块
·ExtremeBlackDiamond®交换机中的POSOC3和POSOC12模块
技术：
服务供应商一般使用波分复用技术（WDM），以充分利用已经敷设的光纤。
这些WDM设备的前端采用分插复用器（ADM）和数字接入交连设备（DACS）。
通过ADM和DAC，可以将客户汇聚在高速链路上，提高利用率。
类型
带宽
电缆
连接器
电接口
拨号
56Kbs
双绞线
RJ-11
DS-0
64Kbs
双绞线
RJ-48
DS-1
1.544Mbs
双绞线
RJ-48
DS-3
信道化为DS-1
同轴电缆
BNC
DS-3
45Mbs
同轴电缆
BNC
光接口
OC-3
155Mbs
单模或多模光纤
SC
OC-12
622Mbs
单模或多模光纤
SC
OC-48
2.488Gbs
单模或多模光纤
SC
OC-192
9.953Gbs
单模或多模光纤
SC
SONET环的一般带宽分解如下：
·OC-12将由4条OC-3s电路组成
·OC-48将由4条OC-12s电路或16条OC-3s电路或两者的组合组成
·OC-192将由4条OC-48s电路或16条OC-12电路或64条OC-3电路或其组合组成
电接口专线：
一般使用下面4种线路编码中的一种：
·AMI-一般用于语音。
采用交替传号反转编码（AMI）可提供24条DS-O信道。
·PRI-一般用于语音和调制解调器。
主速率接口（2B1Q-2位1象限）由23条承载信道和1条数据信道组成。
·B8ZS-ESF一般仅用于数据或互联网接入。
双极性8零替换-扩展超帧。
·B3ZS-一般用于非信道化DS-3。
双极性3零替换。
优点：
·保证每个客户都获得全程的带宽。
不可能超量开通带宽。
·时延和丢包一般不可能发生。
因为这是一条专用电路，因此没有存储转发排队。
业务只会到达一个目的地。
·可用性可以根据运行时间衡量。
·一般通过查看引入错误的点来诊断问题。
·安全问题一般很小，因为几乎不可能侵入电路。
没有任何队列拥塞，因此拒绝服务攻击将占用整个带宽，但电路仍将运行。
·可提供各种不同的带宽。
缺点：
·不可能超量开通带宽。
·扩充困难。
轮轴和轮辐（星形）设计本身具有单一故障点。
·网状设计消除了单一故障点，但其成本和复杂性呈几何级数提高。
·节点数量的增加将导致电路的数量按n（n-1）/2的公式增加。
·整条电路的带宽必须相同。
·升级要求的工作量大。
·没有办法限速专线的速率。
·地域覆盖范围可能是一个问题，不是在所有地方都提供所有带宽。
·在美国专线一般有统一的定价，因此IXC或LEC必须经过认证才能提供专线服务。
节点数
全网状电路
2
1
5
10
10
45
20
190
40
780
100
4,950
[图示内容：
]
Mesh:
网状
HubandSpoke:
轮轴和轮辐（星形）
成本：
·布线成本高。
·接口成本高。
·管理成本低。
服务：
·点到点
·使用RFC2878实现以太网桥接，因此透明局域网服务能够在SONET/SDH电路交换网络上运行
·使用RFC2878进行路由，因此IP骨干可以在SONET/SDH电路交换网上实现
目标客户：
已经拥有电路交换设施、希望提供IP或透明局域网服务的服务供应商。
网络：
分组交换
[图示内容：
]
EthernetPOP：
以太网业务点
Packet：
分组网络
应用：
数据分组交换用于经济型点到点服务。
分组交换的最大优点也是其最大缺点。
这种技术称为"数据"技术。
它是一种共享技术，网络设备必须检查每个分组，并把分组从一个端口发送到另一个端口。
电路型服务的价格一般与距离有关，分组型技术则一般根据信息量或统一费率定价，而与距离无关。
共享服务提供了电路交换网络中无法提供的扩充能力和容错能力。
然而，各种分组交换技术又有着不同的特点。
分组交换分成两种基本类型：
·面向连接的协议，如多协议标记交换（MPLS）帧中继和ATM，它们依赖LSP或永久虚拟电路实现端口间的连接。
·无连接的协议，如IP和以太网。
以太网基本上是自行开通的，因为它是一种第二层协议，可以学习MAC地址，并能够根据这些信息交换分组。
在设备发生故障或变化时，IP可以动态学习网络中的路径。
设备：
·ExtremeAlpine™交换机中的T3和帧中继T1模块
·ExtremeBlackDiamond®交换机中的POSOC3、ATMOC3和POSOC12模块
技术：
服务供应商一般使用波分复用技术（WDM），以充分利用已经敷设的光纤。
这些WDM设备的前端采用分插复用器（ADM）和数字接入交连设备（DACS）。
通过ADM和DAC，可以将客户汇聚在高速链路上，提高利用率。
类型
带宽
电缆
连接器
电接口-PPP,BCP或DS-1帧中继,DS-3ATM
DS-1
1.544Mbs
双绞线
RJ-48
DS-3
信道化为DS-1
同轴电缆
BNC
DS-3
45Mbs
同轴电缆
BNC
电接口-以太网
以太网
10/100/1000Mbs
五类、七类
RJ-45
光接口-以太网
以太网
100MbsFX
单模或多模光纤
MT-RJ
以太网
1Gbs
单模或多模光纤
SC或LC
以太网
10Gbs
单模光纤
SC
光接口-BCP,PPP-SONET/SDH（OC-3及ATM）
OC-3
155Mbs
单模或多模光纤
SC
OC-12
622Mbs
单模或多模光纤
SC
OC-48
2.488Gbs
单模或多模光纤
SC
OC-192
9.953Gbs
单模或多模光纤
SC
优点：
面向连接的协议：
MPLS、帧中继和ATM
·每个客户在整条LSP或PVC的带宽可得到保证保证。
·时延和丢包一般与约定信息速率（CIR）有关。
CIR是客户可接受的在高峰使用时间内可获得的最低端到端连接的带宽。
业务只能到达事先配置了PVC的地方。
尽管交换虚拟电路在技术上也是可行的，但通常没有计费系统能够对这种服务计费。
因此PVC是默认配置。
·可用性可以根据运行时间衡量。
·可提供各种不同的带宽。
·端口升级要求大量的工作。
·LSP和PVC可以通过软件升级。
缺点：
面向连接的协议：
MPLS、ATM和帧中继
·扩充困难。
·轮轴和轮辐（星形）设计本身具有单一故障点。
·网状设计消除了单一故障点，但其成本和复杂性呈几何级数提高。
·节点数量的增加将导致电路的数量按n（n-1）/2的公式增加。
节点数
全网状电路
2
1
5
10
10
45
20
190
40
780
100
4,950
[图示内容：
]
Mesh:
网状
HubandSpoke:
轮轴和轮辐（星形）
·帧中继相对宽松，允许客户的突发速率超过CIR，达到端口最大速率。
帧中继交换机将这些分组标记为DE（可丢弃），并依赖系统重新发送任何丢掉的帧。
根据PVC类型（CBR,VBRrt,VBRnrt,UBR和ABR），ATM对峰值信元速率、持续信元速率和平均信元速率有着严格的标准。
·地域覆盖范围可能是一个问题，不是在所有地方都提供所有带宽。
成本：
·布线成本低。
·接口成本高。
·管理成本中等。
服务：
·点到点
·ExtremeNetworks使用RFC1483和2684实现以太网桥接，因此透明局域网服务能够在帧中继或ATM网络上运行
·ExtremeNetworks支持RFC1483和2684路由，因此IP骨干可以在帧中继或ATM网络上实现
·互联网接入
目标客户：
现有帧中继或ATM基础设施、希望提供IP或透明局域网服务的服务供应商。
网络：
高级以太网分组交换
[图示内容：
]
EthernetPOP:
以太网业务点
Layer2MPLS:
第二层MPLS
应用：
以太网分组交换的最大优点也是其最大缺点。
这种通用的局域网技术已经发展成一种电信级技术。
以太网是一种共享技术，必需对每个分组进行检查，并把分组从一个端口发送到另一个端口。
电路型服务的价格一般与距离有关，分组型技术则一般根据信息量或统一费率定价，而与距离无关。
共享服务提供了电路交换网络中无法提供的扩充能力和容错能力。
但是，各种分组交换技术又有着不同的特点。
设备：
·ExtremeSummit™
·ExtremeAlpine™
·ExtremeBlackDiamond®
技术：
以太网分组交换分成两种基本类型：
·无连接的以太网（ethertype为8100）。
以太网基本上是自行开通的，因为它是一种第二层协议，可以学习MAC地址，并能够根据这些信息交换分组。
在设备发生故障或变化时，IP（ethertype为0800）可以动态学习网络中的路径。
·面向连接的以太网是第二层MPLS（ethertype为8847和8848），它依赖标记交换路径（LSP）实现端口间的连接。
服务供应商一般使用波分复用技术（WDM），以提高光纤的扩充能力。
由于万兆位以太网已经全面上市，千兆位以太网的光缆传输距离已达100公里，服务供应商可以先部署以太网，然后在必要时转向WDM。
使用GBIC允许交换机灵活地选择单模光纤或多模光纤，因此这是一种非常可行的部署方式。
许多WDM厂商（物理传输层）还在自己的产品上提供千兆位以太网接口，但必需依靠以太网交换机实现第二层桥接和第三层路由功能或实现高层服务。
类型
带宽
电缆
连接器
电接口-以太网
以太网
10/100/1000Mbs
五类、七类
RJ-45
光接口-以太网
以太网
100MbsFX
单模或多模光纤
MT-RJ
以太网
1Gbs
单模或多模光纤
SC或LC
以太网
10Gbs
单模光纤
SC
VLAN
无连接协议
优点：
·第二层支持桥接，这是一种自行开通的技术，可以扩展到支持数十万台主机（PC、服务器、VoIP电话等等）。
·使用和配置简便。
·局域网的默认标准。
·支持电接口和光接口（单模和多模），可提供10Mbs、100Mbs、1Gbs和10Gbs带宽。
·可以实现超量开通带宽，可以有效利用可用带宽。
·独立于协议，可以运行IP和IPX。
·VLAN可用于将自行开通功能进行隔离，为跨越多台交换机将网络中的主机分成多个组群提供了一种手段（802.1q）。
·光纤以太网在单模光纤上支持的最大距离是100公里。
缺点：
·运营商和服务供应商很少部署以太网。
·10/100/1000Mbs的电接口以太网支持的最大距离为100米。
·电信级环境中不能接受象生成树（802.1D）那样的故障切换机制。
·学习每台主机的MAC地址可能会有扩充问题。
vMAN
无连接协议
具有VLAN的所有优点和缺点，并能够在运营商网络中建立隧道传送客户业务，而不需查看任何客户隔离（VLAN）信息或任何其它路由功能。
IEEE对vMANs的注册值是0x88a8。
第二层多协议标记交换（MPLS）
面向连接的协议
·第二层MPLS把以太网功能与路由功能结合在一起。
它把扩充能力提高到数百万用户，因为它使用路由，降低了交换机所需处理的MAC地址数量。
·第二层MPLS不需要使用生成树作为运营商网络中的故障切换机制。
·第二层MPLS允许通过第三层路由域传送二层的信息，而传统的路由一般会剥除VLAN或vMAN信息。
·第二层MPLS在提高了扩充能力和增加了流量工程能力的同时，增加了成本和复杂性。
IP
无连接协议
·IP具有以太网的特点，但它使用IP地址作为信源/信宿信息，而不是使用MAC地址。
它把扩充能力提高到数百万台主机，因为它使用路由技术，减少了必须学习的MAC地址数量。
·IP不能转发第二层信息，除非使用某种封装技术，如GRE（GenericRoutingEncapsulation--通用路由封装协议）或第二层MPLS。
成本：
·布线成本低。
·接口成本低，万兆位以太网成本中等。
·管理成本低。
服务：
·点到点
·线速第二层桥接以太网
·线速第三层路由以太网
·互联网接入
目标客户：
希望提供IP或透明局域网服务的服务供应商。
第二层：
环形城域网
[图示内容：
]
CentralOffice：
局端
TransitNodes：
传输节点
MasterNode：
主节点
MetroEAPSRing：
城域网EAPS环
Layer2Network：
第二层网络
应用：
服务供应商必需以电信级容错能力为客户提供线速的透明局域网服务（TLS）。
这种要求对于使用基于标准以太网协议的IEEE802.1D和802.1w是不可能的。
尽管容错分组环（RPR）802.17可望在将来实现这种功能，但以太网自动保护交换（EAPS）技术现在就在环形拓扑基础上提供了这种功能。
设备：
·所有ExtremeNetworks®"i"系列交换机。
技术：
·EAPS是一种低于一秒的先于标准的RPR故障切换/故障恢复技术，它可以在网络中开通虚拟局域网（VLAN），而不需生成树协议（IEEE802.1D）。
·运行EAPS时不会由于采用多台交换机而产生传播延迟，同时也没有对网络中交换机数量的限制（IEEE802.1D具有最多七台交换机的限制）。
EAPS可以与符合IEEE802.1Q标准的任何交换机互操作。
优点：
·对现有的Extreme设备，EAPS可以在不到50毫秒内实现故障切换。
·使用EAPS对交换机的数量没有限制！
802.1D的上限是七台交换机。
802.1w必须与802.1D兼容，因此也具有这种限制。
·EAPS在环形拓扑上运行，节约了部署光纤的数量和成本。
·EAPS支持多个域（与802.1s多生成树类似）。
·EAPS支持空间重用（流量工程）。
·EAPS和QoS、802.1p和DiffServ完全兼容。
这与802.17中的公平算法类似。
·EAPS在不同速率的链路上运行，包括：
10Mbs,100Mbs,1Gbs,10Gbs，及T1,T3,OC-3,OC-12TDM接口。
所有这些链路都可以位于同一个环上！
802.17在整个环中要求速率完全相同。
·EAPS可以通过第二层多协议标记交换（MPLS）和任何支持802.1Q的设备隧道传送。
·EAPS可以作为MPLS的一种传输机制，使MPLS运行于EAPS之上，而不再需MPLSRSVP备份路径。
·EAPS不局限于特定的传输介质（EAPS可在以太网、SONET、ATM、TDM上运行）。
·EAPS可与限速和巨帧（最多9000字节）一起使用。
缺点：
·EAPS一般局限于一个城域网。
·城域网环必须开通足够的带宽，以在故障切换情况下支持空间重用。
·EAPS要求环形拓扑结构。
尽管802.1w可以在任何拓扑结构上运行，但它必须向下兼容802.1D。
成本：
·购买成本-无，在软件中免费提供。
·光纤-环形拓扑结构的成本低，特别是与星形拓扑的高成本相比。
·管理-成本低。
每个城域网只需一个控制环。
服务：
·第二层VLAN服务。
·对等中心/光交连/关键事务型应用。
·专用IP服务和/或互联网接入。
·分类服务，提供多种不同的超量开通水平和有保障的时延。
目标客户：
·在众所周知的环形结构上提供非路由式本地环路（interLATA）的本地交换运营商（ILEC）和区域性电信运营商（RBOCS）。
·对等中心、提供网络服务的酒店、提供主机托管/虚拟主机服务的运营商。
·任何大型企业或服务供应商网络。
第二层：
EAPS与RPR
[图示内容：
]
图示内容：
Client1-Clockwise:
客户机1-顺时针
Client2-CounterClockwise:
客户机2-逆时针
Spatialreuse:
空间重用
Master:
主节点
应用：
快速从设备故障或光纤损毁事故中恢复过来对保持客户网络运行至关重要。
传统的以太网的二层冗余解决方案，如生成树协议，需要45秒或更多的时间才能从故障事件中恢复过来，而网络管理员几乎不能控制自己的网络拓扑。
创建容错以太网络的较好方式是采用双环形拓扑，这有点类似于传统技术，如光纤分布式数据接口（FDDI）。
目前提倡的一种流行方法是容错分组环（RPR）。
RPR的目标是提供故障切换时间低于50ms的以太网环，较生成树是一个明显改进。
RPR的另一个优点是空间重用（沿着环以不同方向路由客户流量的能力），从而充分使用所有光纤连接、为客户提供有保障的带宽。
遗憾的是，RPR目前仍处在标准制订阶段。
更重要的是，所有网络硬件厂商需要生产新的硬件，以支持标准。
参与RPR的每个以太网端口都将需要这种新的硬件。
希望采用RPR特性的网络管理员现在就可以部署以太网自动保护系统（EAPS）。
EAPS目前支持所有这些关键RPR特性，不必进行硬件升级，并可在所有ExtremeNetworks?
交换机上运行。
设备：
EAPS在所有ExtremeNetworks"i"系列交换机上运行，不需额外的硬件或软件。
为构成环，要求使用每台交换机上的两个以太网端口。
技术：
EAPS的工作方式是创建一个由以太网端口构成的环。
每台交换机上的两个端口连接到另两台交换机上的端口，依此类推，直到构成一个环。
主节点把其中一个端口设成阻塞，另一个端口设成转发。
用户流量被沿着环发送。
主节点在控制VLAN上沿着环发送控制分组，各个节点在异常事件发生时也会发送故障检测分组。
如果主节点未能检测控制分组返回，或如果检测到一个故障分组，那么主节点将打开被阻塞的端口，并命令所有节点刷新其转发数据库。
可以设置两个或多个EAPS例程，但传送方向相反。
这可以实现空间重用，一台客户机的业务可以沿着环顺时针传送，另一台客户机的业务则可以逆时针传送。
优点：
EAPS依赖环形拓扑结构，在不到一秒的时间内实现故障切换。
在城域网（MAN）中采用环形拓扑具有多种优点。
最主要的优点是节约光纤链路。
通过将站点顺序连接，而不是将每个节点都汇集上连到一个单一的节点，可以大大减少构建网络所需的链路数量，同时供应商的设备投资也将大大降低。
缺点：
环形拓扑结构的缺点是，一个用户的业务必须流经其它用户的设备。
这意味着一个或多个用户端的故障可能会影响其它地点的用户。
EAPS从故障中迅速恢复的能力使这一风险达到最小，但它不能防止可能将环"分割"的多个同时的故障。
单中心星形结构可以防止这类边缘故障，但在星形网络中要实现快速故障恢复能力，则要求采用第三层路由协议。
成本：
·无。
EAPS不要求额外的硬件或软件投资。
服务：
EAPS为实现透明局域网服务（TLS）建立快速容错的第二层网络，或作为互联网接入的本地环路技术使用。
目标客户：
·在众所周知的环形结构上提供非路由式本地环路（interLATA）的本地交换运营商（ILEC）和区域性电信运营商（RBOCS）。
·对等中心、提供网络服务的酒店、提供主机托管/虚拟主机服务的运营商。
·任何大型企业或服务供应商网络。
第二层：
vMAN（虚拟城域网）
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