互联网技术的发展趋势和中国电信CN2实践[5]

  2.3 网络可用性技术

  根据ITU Y.1540的定义，网络可用性是指网络节点之间在能够保证质量要求的前提下传输数据的时间占总时间的百分比，是衡量网络质量的最重要的指标。决定网络可用性的关键技术包括路由快速收敛技术、快速重路由（FRR）技术、软硬件在线升级技术、协议平稳重启技术、设备自身可靠性技术，另外还与传输网络的可用性有关。

  路由器和传输链路的可用性是IP网络可用性的基础。目前路由器本身的可靠性仅为99.9%,离电信级的5个9要求还有不少差距。路由器的可靠性不是靠简单地增加备用板就能解决的，是一种设计原则，从一开始就需要纳入产品的体系架构中。硬件可靠性的主要改进措施包括从单平面交换向多平面交换演变；关键部件采取冗余设计；控制平面与数据转发平面分离等。软件可靠性的主要改进措施包括采用轻型kernel核心软件；软件功能模块化设计，使每个软件模块在不同的运行空间中运行不同的协议，改进了软件系统的稳定性和可用性；进程最佳化以实现快速故障恢复；数据最佳化以减少子系统间必须传送的数据量，改进系统整体性能等。

  IETF提出了针对ISIS、OSPF、BGP、LDP、RSVP等协议的平稳重启协议。平稳重启就是在路由器控制平面故障重启、软件升级、主备切换等情况下，数据转发平面正常工作，尽量不影响业务的正常提供。平稳重启技术是在网络稳定也就是拓扑没有变化的情况下，尽量保证业务提供。如果在协议重启期间网络拓扑发生变化，由于控制引擎不能及时进行路由计算和更新，可能造成网络路由不同步，产生路由黑洞。平稳协议重启与快速路由收敛从不同的出发点减少业务的中断，但是存在一定的矛盾，所以在实际网络设计中要谨慎使用。

  影响快速路由收敛和快速重路由切换时间的关键因素是故障检测和判断技术。目前主流路由器厂家已经支持IETF提出的双向故障检测（bidirection  forwarding detection， BFD）协议。BFD协议通过在点对点的链路之间定期(以10 ms为单位)发送故障检测包，不但可以检测和判断传输链路、光接口和设备端口等硬故障，还可以检测和判断传输层、链路层、IP层和应用层由于误码造成的丢包等软故障，弥补了目前基于SDH故障检测只能实现传输层故障检测的不足。采用BFD后故障检测时间在30 ms左右。BFD技术已经是新一代路由器端口故障检测的基本常用功能，不依赖于任何其它协议或者应用，由于采用硬件实现，不影响设备性能。采用BFD后，结合其他技术的进步，大型网络路由收敛时间可小于500 ms，快速重路由时间可小于50 ms。

  BFD协议目前主要在路由器上支持，通过发送UDP包检测故障，主要为IGP路由协议服务。由于BFD协议只定义了消息格式，可以采用多种传送层协议，扩展到以太网、MPLS网络等。以太网是宽带接入网的主要汇聚技术，由于采用SPT实现保护切换，切换时间在10 s左右，不能满足下一代互联网承载多业务的需求。在以太网交换机、DSLAM和BRAS等设备上引入BFD，支持基于端口的单跳（single hop）BDF和基于VLAN子端口的多跳（multi-hop）BDF，能够实现毫秒级的以太网的故障快速切换，实现BRAS、交换机和传输链路的保护。

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