基于MPLS的流量工程要求
(RFC2702   Requirements for Traffic Engineering over MPLS)
 

1． 介紹
2． 流量工程
2.1 流量工程性能指標
2.2 流量與資源控制
2.3 現(xiàn)有IGP控制機制的局限性
3． MPLS和流量工程
 3.1MPLS導圖
 3.2 基于MPLS流量工程的基本問題
4．基于MPLS流量工程的增強功能
5．流量主干的屬性和特征
 5.1 雙向的流量主干
 5.2 對流量主干的基本操作
5.3 統(tǒng)計與性能監(jiān)測
5.4 流量主干的基本屬性
5.5 流量參數(shù)屬性
5.6 通用路徑選擇與管理屬性
5.6.1 通過網管指定的顯式路由
5.6.2多重路徑優(yōu)先級別
5.6.3資源類別親和屬性
5.6.4適應性屬性
5.6.5平行的流量主干之間的負載分配
 5.7 優(yōu)先權屬性
 5.8 搶占屬性
 5.9 彈性屬性
 5.10 策略屬性
6. 資源屬性
 6.1 最大分配因子
 6.2 資源等級屬性
7． 約束路由
 7.1 約束路由的基本特征
 7.2 對具體實現(xiàn)的考慮
1． 介紹

MPLS [1,2] 集成了標記交換框架和網絡層路由，基本的思路是在MPLS域入口節(jié)點處根據(jù)轉發(fā)等價類FEC（Forwarding Equivalence Classes）給數(shù)據(jù)報分配一個固定長度的短標記，在整個MPLS域內，和數(shù)據(jù)報相捆綁的標記將決定數(shù)據(jù)報的轉發(fā)，這時將不再考慮數(shù)據(jù)報本來的報頭。
　　依據(jù)這個相對簡單的規(guī)范，可以設計出一套有效的協(xié)議構架來解決當前Internet中區(qū)分服務面臨的許多關鍵問題。MPLS最重要的一項應用將是流量工程，這項應用的重要性已經逐漸為大家所認識。[1,2,3]
　　本文主要討論了MPLS在流量工程方面的應用。本文的目的是提出在大型因特骨干網上應用流量工程所需注意的問題和要求。我們希望MPLS的規(guī)范，或在此基礎上的實現(xiàn)，將會有助于實現(xiàn)這些目標。另外，我們還描述了MPLS實現(xiàn)所需的一些基本功能，以滿足流量工程的要求。
需要指出的是，盡管我們的討論主要是基于Internet骨干網的，但是本文所描述的功能同樣適用于企業(yè)網上的流量工程。一般來說，這些功能可以被用在應用同一技術的任何標簽交換網絡上，在這樣的網絡里，任何節(jié)點間至少有兩條路徑。
近期的一些文獻研究了基于MPLS的流量工程和流量管理，其中較著名的有Li和Rekhter的工作[3]，以及其他一些研究人員的研究。在[3]中，提出了一種利用MPLS和RSVP在因特網上提供可擴展的區(qū)分服務及流量工程的框架。本文對上述類似的工作進行了補充。它反映了作者管理大型因特骨干網的經驗。

2． 流量工程

這一部分描述了在目前的因特網上的自治系統(tǒng)內的流量工程的一些基本的功能。并且提出了目前的IGP在流量控制和資源控制方面的局限。這一節(jié)提出了MPLS的要求的必要性。
流量工程（TE）主要是優(yōu)化運行網絡的性能。一般來說，它包含了技術的應用、測量的科學準則、模型化、歸納和因特網流量的控制，以及如何將這些知識和技術應用到實踐中來獲取一些特定的性能指標。
流量工程的一個主要目的就是在促進有效、可靠的網絡操作的同時，優(yōu)化網絡資源的利用率和流量的性能。由于網絡資源的昂貴和因特網激烈的商業(yè)競爭的本質，流量工程已經成為大型自治系統(tǒng)中一個不可缺少的功能。這些事實都說明有必要最大限度的提高運行的效率。

2.1 流量工程性能指標

流量工程的主要性能指標可以分為兩種：
1． 面向流量
2． 面向資源
面向流量的性能指標包括了增強流量QoS功能的各個方面。在單一QoS等級，盡力而為的Internet流量模型中，面向流量的性能指標包括：對分組丟失的最小化、對時延的最小化、對吞吐量的最大化以及對服務等級協(xié)定的增強等。在這一流量模型中，使分組丟失最小化是最重要的性能指標。而在未來的區(qū)分服務的因特網中，一些與統(tǒng)計數(shù)據(jù)有關的面向流量的性能指標（如時延峰值變化、丟失率等）也將會越來越重要。
面向資源的性能指標包括了優(yōu)化資源利用的各個方面。高效的網絡管理是達到面向資源性能指標的重要途徑。通常我們都希望能夠確保在其他可選路徑上還有可用資源時，一條路徑上的網絡資源不會被過度的使用。帶寬是當前網絡上的一種非常重要的資源。因此，流量工程的一項中心任務就是對帶寬資源進行有效的管理。
無論是面向資源的還是面向流量的流量工程，它們首要的性能指標都是擁塞的最小化。這里所關心的擁塞主要是長時間的擁塞，而不是由突發(fā)的流量所造成的短時間擁塞。發(fā)生擁塞的情況主要有以下兩種：
1． 當網絡資源不足以滿足負載的要求時所發(fā)生的擁塞。
2． 當業(yè)務流量與可用資源之間的映射效率不高時，導致一部分網絡資源被過度使用，而另一部分資源卻未被充分利用時所造成的擁塞。
第一種類型的擁塞可以用以下方式解決：（1）對網絡進行擴充，或（2）應用經典的擁塞控制技術，或（3）同時使用以上兩種方法。經典的擁塞控制技術是試圖對業(yè)務請求進行控制，從而保證業(yè)務能夠和可使用的資源相匹配。用于擁塞控制的經典技術包括：速率控制、窗口控制、路由器隊列管理、流程控制以及一些其他的技術（見[8]以及它的參考文獻）。
第二種類型的擁塞，即由于資源的不合理分配而引起的擁塞，通?？梢杂昧髁抗こ虂斫鉀Q。
一般來說，不合理的資源分配所造成的擁塞都可以通過負載均衡來緩解。這類策略是通過有效的資源分配，減輕擁塞或者是減少資源的使用，使得擁塞最小化，或資源利用率最大化。當擁塞最小化時，將減少分組丟失，也將縮短傳輸時延，同時吞吐量將增大。這樣，終端用戶所感覺到的服務質量將會有顯著提升。
顯然，負載均衡是優(yōu)化網絡性能的重要策略。然而，提供給流量工程的策略必須是足夠靈活的，以便網絡管理員可以實現(xiàn)兼顧普遍成本結構和效用、稅收模型的其他策略。

2.2 流量與資源控制

網絡的性能優(yōu)化本質上是一個控制的問題。在流量工程中，由一位流量工程師或一臺控制設備來充當一個自適應控制系統(tǒng)的控制者。該系統(tǒng)包括一系列相互連接的網絡元素，一個網絡性能監(jiān)測系統(tǒng)以及一整套網絡配置與管理工具。流量工程師制定出一整套控制策略，利用網絡性能監(jiān)測系統(tǒng)對網絡的狀態(tài)進項觀察，然后對業(yè)務流量進行描述，最后通過控制措施使網絡達到與控制策略相符的、理想的狀態(tài)。這一過程可以針對網絡的現(xiàn)有狀態(tài)實時進行，或者，借助預報技術對網絡狀態(tài)的發(fā)展加以預測并采取相應的措施來提前進行。而后一種技術可以提前避免網絡產生不良狀況。
理想情況下，上述控制措施應包括：
1． 對各種流量管理參數(shù)的修改，
2． 對與路由有關的參數(shù)的修改，
3． 對與資源有關的屬性與約束條件的修改。
如果可能的話，流量工程的過程中應盡量避免手工參與。上述的控制措施可以以一種分布式的，可擴展的方式自動完成。

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2.3 現(xiàn)有IGP控制機制的局限性

這一小節(jié)闡述了IGP在流量工程方面的較為明顯的局限性。
現(xiàn)有的因特網內部網關協(xié)議簇并沒有提供流量工程的能力。因此，很難針對網絡的性能問題實現(xiàn)有效的策略。事實上，基于最短路徑算法的IGPs是造成AS網絡中的擁塞的主要原因。最短路徑算法是簡單的基于附加值的優(yōu)化算法。這些協(xié)議都是拓撲驅動的，因此它們都不考慮網絡可用的帶寬和流量的特征。當出現(xiàn)以下情況時，就會發(fā)生擁塞：
1． 多個業(yè)務流的最短路徑匯聚到一條特定的鏈路或者路由器接口上時，或
2． 某條業(yè)務流的最短路徑將通過某條帶寬不足以支持該業(yè)務的鏈路或接口時。
在這兩種情況下，即使存在著擁有充足帶寬的其他路徑，擁塞仍然會發(fā)生。這種擁塞問題（資源未合理分配的癥狀）正是流量工程所要避免的。對于第二種原因造成的擁塞，可以用“等開銷路徑負載分攤”技術來解決，但是對于由第一種原因造成的擁塞，特別是對于擁有復雜拓撲結構的大型網絡，這種技術就沒什么幫助。
目前，解決IGP協(xié)議簇的上述缺陷的較流行的方式是使用重疊模型技術，例如IP over ATM、IP over FR等。重疊模型在網絡的物理拓撲結構上提供了一個自由的虛擬拓撲結構，從而擴展了網絡設計的空間。這種虛擬拓撲結構由虛電路構成，在IGP路由協(xié)議看來，這些虛電路就相當于過去的物理鏈路。重疊模型還提供了許多其他重要的業(yè)務來支持流量與資源控制，它們包括：（1）VC級的約束路由，（2）可由網絡管理人員進行配置的顯式路由，（3）路徑壓縮，（4）呼叫允許控制功能，（5）流量整形和流量策略功能，以及（6）VC的生存功能。依靠這些功能可以實現(xiàn)許多流量工程策略。例如，可以很容易的將過度使用的網絡資源上的業(yè)務流量轉移到較為空閑的網絡資源上。
對于大型網絡來說，它所使用的MPLS必須擁有至少和重疊模型同樣水平的功能。所幸，這種功能在MPLS中可以較容易的實現(xiàn)。

3． MPLS和流量工程

這一節(jié)闡述了MPLS在流量工程上的應用。接下來的章節(jié)闡述了為了達到流量工程的要求，MPLS所應具備的功能。
MPLS本身就具備了完成重疊模型所實現(xiàn)的各種流量工程功能的潛力。不同的是，它使用的是集成模型，其成本與可擴展性較之重疊模型以及現(xiàn)有的其他同類技術都更為理想。同樣重要的是，它將有可能實現(xiàn)流量工程功能的自動化。這一點將有待進一步研究，它已經超出了本文的范圍。
關于術語的說明：在本文余下的部分將會廣泛使用流量主干（traffic trunk）的概念。根據(jù)Li和Rekhter[3]，流量主干是指被放在同一條標簽交換路徑的具有相同類型的業(yè)務流。本質上，流量主干是某種特定的流量特征的抽象。將流量主干看作被路由的對象將會很有益處，也就是說，流量主干經過的路徑可以被改變。在這種意義上說，流量主干同ATM網和幀中繼網上的虛電路很相似。然而，我們必須強調，流量主干同它所經過的路徑，也就是LSP之間有著根本的區(qū)別。LSP是流量所經過的一個特定的標簽交換路徑。在實踐中，術語LSP是和流量主干當作同義語使用的。在5.0節(jié)中總結了本文所使用的流量主干的其他特性。
MPLS的吸引人之處可以被歸結為以下幾點：（1）通過手工的網管配置或是下層協(xié)議的自動配置，可以很容易的建立起不受傳統(tǒng)逐跳路由協(xié)議限制的顯式LSP，（2）LSP可以被高效的維護，（3）流量主干可以被使用并被映射到LSP上，（4）可以給流量主干規(guī)定一套屬性來調整流量主干的行為，（5）可以給各種網絡資源規(guī)定一套屬性，以便對以上建立的LSP通過的流量主干加以限制，（6）既可以對業(yè)務進行組合，也可以對業(yè)務進行分割，而基于傳統(tǒng)的路由協(xié)議的IP轉發(fā)只支持對業(yè)務的組合，（7）可以較容易的實現(xiàn)“約束路由”，（8）MPLS流量工程的開銷要比其他的流量工程技術小的多。
另外，通過顯式標簽交換路徑，MPLS可以在現(xiàn)有的Internet路由模型中實現(xiàn)準電路交換功能。許多現(xiàn)有的關于基于MPLS的流量工程的建議都是著眼于建立顯式的標簽交換路徑。盡管它是流量工程的基本功能，但光有它并不足夠。要實現(xiàn)大型網絡的現(xiàn)有網絡的性能優(yōu)化，流量工程技術還需要有其他功能。本文描述了其中一些必要的功能。

3.1 MPLS導圖

這一小節(jié)介紹了“MPLS”導圖的概念。它是MPLS流量工程的核心。MPLS導圖類似于重疊模型中的虛擬拓撲圖。通過為流量主干選擇LSP，MPLS導圖被邏輯映射到物理網絡上。
一個MPLS導圖包含一組LSR和LSP，LSR組成了MPLS導圖中的節(jié)點，而LSP則為LSR提供點到點的邏輯連接，從而充當MPLS導圖的連接。我們有可能建立起基于標簽棧的概念的分層的MPLS導圖（見[1]）。
MPLS導圖之所以重要，是因為MPLS中的帶寬管理的基本問題就是如何有效的將一個MPLS導圖映射到物理網絡的拓撲圖上。MPLS導圖的抽象描述如下：
令G=（V，E，c）代表物理網絡拓撲結構的圖。這里，V是網絡中一系列的點，而E是一組連接：這就是說，對于V中的點v、w來說，如果v和w在G中直接相連，那么對象（v，w）就在E中。 參數(shù)c是與E、V相關的一組帶寬或者其他的約束條件。我們將用G來指代基本的網絡拓撲結構。
令H=（U，F(xiàn)，d）為MPLS導圖，這里U是V的子集，它代表網絡中的一組LSR，或者更精確的說，它代表至少一條LSP的端點。F是指一組LSP，對于U中的x、y來說，如果有一個LSP是以x、y為端點的，那么對象（x，y）就在集合F中。參數(shù)d是同F(xiàn)相聯(lián)系的一組要求和限制條件。顯然，H是有向圖。我們可以看出，H依賴于G的傳遞特性。

3.2 基于MPLS流量工程的基本問題

在MPLS上實現(xiàn)流量工程面臨著下面三個基本問題：
 如何將分組映射到轉發(fā)等價類（FEC）上。
 如何將轉發(fā)等價類映射到流量主干上。
 如何將流量主干映射到標記交換路經上。
盡管前兩個問題非常重要，但本文并不是針對它們的。本文所關心的是第三種映射功能的執(zhí)行能力，通過這種映射使得網絡操作既高效又可靠。這實際上就是將MPLS導圖（H）映射到基本網絡拓撲結構（G）上的問題。

4．基于MPLS流量工程的增強功能

前一節(jié)講述了目前網絡上的流量工程的基本功能。同時也討論了將MPLS用于流量工程的可行性。 本文余下的章節(jié)將要描述為了充分支持在大型網絡上的基于MPLS的流量工程，MPLS所需要的功能。
它所需的功能包括：
1． 一組與流量主干相關，并對流量主干的行為特征進行描述的屬性。
2． 一組與資源有關的屬性，它們將對使用各種資源的流量主干進行限制。這些屬性也可以看作是一種拓撲屬性的限制。
3． “約束路由”。借助于這一技術與前面兩點中的各種屬性，MPLS將可以對流量主干所選擇的路徑進行限制。另外，雖然約束路由技術只是MPLS技術的一項可選功能，但是，它與MPLS應該能夠緊密的結合在一起。
在通過網管活動或某種自動化技術驅使網絡達到理想狀態(tài)的過程中，與流量主干、資源相關的一系列屬性和與路由器相關的參數(shù)一起，構成了可以修改的全部控制參數(shù)。
在一個網絡中，理想的情況是，網絡操作者能夠對上述參數(shù)進行動態(tài)的改變而無須中止網絡的操作。

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5．流量主干的屬性和特征

這一節(jié)描述了與流量主干相關的可以控制它們的行為的屬性。
首先，流量主干的基本屬性歸納如下：
（1） 流量主干是屬于同一類的業(yè)務流的“匯集”。在某些情況下，我們可能希望放松這種定義，以便流量主干可以包含多種類型的流量。
（2） 在一個單獨的業(yè)務類型模型中，比如說目前的Internet網，流量主干可以封裝一對入口-出口LSR之間或一個子網的所有流量。
（3） 流量主干是可路由的對象（類似于ATM的虛擬電路）。
（4） 流量主干同它所經過的LSP有著明顯的不同。在操作環(huán)境下，流量主干可以從一條路經轉移到另一條路徑上。
（5） 流量主干是單向的
實際應用中，流量主干可以由其入口與出口LSR、它所映射到的轉發(fā)等價類以及決定其行為特征的一套屬性來表示。
這里有兩個問題非常重要：（1）流量主干的參數(shù)配置。（2）流量主干的路徑選擇與保持規(guī)則。

5.1 雙向的流量主干

盡管流量主干在概念上是單向的，但在很多實際情況下，在同一個端點同時初始化兩個相反方向的流量主干是非常有用的。一個主干，稱為前向主干，載著流量從源點到終點。另一個主干，稱為后向主干，載著流量從終點到源點。在以下兩個條件成立的情況下，我們稱這兩個主干的匯集為雙向流量主干（BIT）。
（1） 兩個流量主干都是通過源點或網絡管理站的原子操作初始化的。
（2） 兩個流量主干必須同時存在。也就是說，它們同時初始化，同時被拆除。
BITs的拓撲特性也應當被考慮。一個BIT可以是拓撲對稱的，也可以是拓撲非對稱的。如果組成BIT的流量主干是沿著同樣的物理路徑路由的，即使它們是沿著不同方向，我們就說這個BIT是“拓撲對稱”的。相反，如果組成BIT的流量主干是沿著不同的物理路徑路由的，那么這個BIT就是“拓撲非對稱”的。
必須指出，雙向的流量主干只是為了管理上的方便。在實踐中，大部分的工程功能都可以僅用單向流量主干來實現(xiàn)。

5.2 對流量主干的基本操作

對于流量工程來說，對其重要的基本操作歸納如下：
 建立：建立一個流量主干。
 激活：使一個流量主干開始傳送流量。流量主干的建立與激活從邏輯上說是兩個分離            的事。然而，它們也可以作為一個原子操作來實現(xiàn)和發(fā)起。
 去激活：是一個流量主干停止傳送流量。
 更改屬性：使一條流量主干的屬性發(fā)生改變。
 重路由：使一條流量主干的路徑發(fā)生改變。這一過程可以通過網管實現(xiàn)或下層協(xié)議自動實現(xiàn)。
 拆除：從網絡中拆除一條流量主干并回收為其分配的所有網絡資源。這些資源包括標記空間、可用帶寬等。
以上介紹的是流量主干上的基本操作。除此之外，還可能會有一些附加的操作，如流量規(guī)劃與流量整形等。

5.3 統(tǒng)計與性能監(jiān)測

統(tǒng)計與性能監(jiān)測功能對于網絡的計費和流量特征描述功能來說是非常重要的。從統(tǒng)計與性能監(jiān)測系統(tǒng)上獲得的統(tǒng)計數(shù)據(jù)將可以用于進行流量描述、性能優(yōu)化、流量工程中的容量規(guī)劃等工作。
由于從流量主干上獲得統(tǒng)計數(shù)據(jù)的能力的重要性，在MPLS的流量工程實現(xiàn)中，這一功能是一項最基本的要求。

5.4 流量主干的基本屬性

流量主干的屬性是與一條流量主干相關并影響其行為特征的參數(shù)。
流量主干的屬性可以通過網管明確的分配，也可以在MPLS域的入口LSR上，通過下層協(xié)議對分組進行分類，并將它們映射到轉發(fā)等價類上時，進行默認的分配。然而，不管這些屬性是如何分配的，為了達到流量工程的要求，應當能夠通過網管對這些屬性進行修改。
在流量主干的基本屬性中，流量工程的實現(xiàn)有如下特別重要的基本屬性：
 流量參數(shù)屬性
 通用路徑選擇與管理屬性
 優(yōu)先權屬性
 搶占屬性
 彈性屬性
 策略屬性
流量參數(shù)與策略屬性的組合類似于ATM網中的應用參數(shù)控制。上述屬性中的大多數(shù)都可以在現(xiàn)有的某種成熟技術中找到類似的概念。因此，將流量主干的屬性映射到許多現(xiàn)有的交換與路由機制上都將是十分簡單的。
優(yōu)先權和搶占屬性可以看成是相關的屬性，因為它們表示流量主干之間的相關性。因此，這些相關性決定了在建立和維持路徑的過程中，流量主干相互間的競爭網絡資源的行為。

5.5 流量參數(shù)屬性

我們可以用流量參數(shù)屬性來獲取要在流量主干中傳輸?shù)牧髁康奶卣鳎ǜ鼫蚀_的說是轉發(fā)等價類）。這些特征包括峰值速率、平均速率、突發(fā)大小容許值等。從流量工程的角度來看，流量參數(shù)之所以重要，是因為它們反映了流量主干的資源需求。它們對于使用預期策略來進行資源分配與擁塞防止是十分有用的。
 從帶寬分配來看，一個單獨的所需帶寬的規(guī)范值可以從流量主干的流量參數(shù)中計算出來。執(zhí)行這些計算的技術是眾所周知的。其中一個例子就是有效帶寬的理論。

5.6 通用路徑選擇與管理屬性

通用路徑選擇與管理屬性定義了為流量主干選擇路徑的規(guī)則以及維持已經建立的路徑的規(guī)則。
對路徑的計算可以通過下層的協(xié)議自動完成或者是由網管來完成。如果某一流量主干沒有與之相關的資源要求或約束條件的話，則可以使用傳統(tǒng)的拓撲驅動技術來進行路徑選擇。然而，如果對流量主干有一定的要求或策略限制的話，在路徑選擇中就要使用約束路由技術了。
在第7節(jié)中，我們描述了一個可以自動針對一系列的約束來計算路由的約束路由框架。通過管理行為來確定顯示路由的一些問題，我們將在下面的5.6節(jié)進行討論。
路徑管理將包括與保持流量主干流經的路徑有關的所有問題。在某些情況下，可能希望MPLS技術能夠對自身進行動態(tài)的重新配置，以便能夠適應網絡狀態(tài)的一些變化。
為了對路徑的選擇過程與管理過程加以控制，需要有一整套的各種屬性。與流量主干的路徑選擇與管理有關的基本屬性和行為特征將在下一小節(jié)中描述。

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5.6.1通過網管指定的顯式路由

通過網管為流量主干指定的顯式路由是指通過網絡操作員的活動而進行配置的路徑。通過網管指定的顯式路由可以是部分指定的或者是完全指定的。當只有一部分中間節(jié)點被指定時，這條路徑是部分指定的。在這種情況下，需要由下層協(xié)議來完成完整的路徑。由于操作上的錯誤，由網管指定的顯式路由可以是矛盾的或是非法的。下層協(xié)議必須能察覺這些錯誤，并提供正確的反饋，
由網管指定的顯式路由應當具有一個“路徑優(yōu)先法則”屬性。路徑優(yōu)先法則屬性是一個二進制變量，它表明一條根據(jù)管理要求指定的顯式路由是“強制性”的還是“非強制性”的。
如果某一通過網管指定的顯式路由的屬性為“強制性”的話，那么有且只有這條路徑能被使用。如果一條強制路徑是不可行的，或者這條路徑由于缺乏足夠的資源而不能被建立的話，那么這條路徑的建立過程就會失敗。換句話說，如果一條路徑被指定為強制性的話，那么不管周圍環(huán)境如何，都不能使用替代路徑。一旦這條路徑被建立起來，那么路徑就不可能改變，除非撤銷路徑或者建立一條新的路徑。
但是，如果一條通過網管指定的顯式路由是“非強制性”的話，那么在這條路徑可用的情況下，它將會被使用。否則，將由下層協(xié)議選擇一條替代路徑。

5.6.2多重路徑優(yōu)先級別

在一些情況下，可能需要通過網絡管理活動為一個給定的流量主干指定多條候選的顯式路由，并為這些候選路由定義一套優(yōu)先級。在路徑建立的過程中，將依據(jù)優(yōu)先級從候選路徑列表中選擇合適的路徑。當網絡發(fā)生故障時，也將根據(jù)優(yōu)先級從候選路徑列表中選擇一條替代路徑。

5.6.3資源類別親和屬性

 資源類別親和屬性用于確定某一流量主干在其路徑上能夠使用或者不能使用的網絡資源類別（參看第6節(jié)）。這些策略屬性將對某一流量主干能夠使用的路徑做出進一步的限制。某一流量的資源類別屬性具有以下格式：
 〈資源類型，親和性〉；〈資源類型，親和性〉；…
 其中資源類型參數(shù)將表明一條流量主干的親和屬性的對象是哪一種資源類型；親和屬性參數(shù)表明該流量主干與某一種資源的親和關系，也就是說，在該流量主干流經的路徑上是否一定要使用或者一定不使用某一資源。特別地，親和屬性可能是一個二進制數(shù)，它具有下列兩者之一：（1）確定包含，和（2）確定排出。
 如果親和屬性是一個二進制數(shù)，那么它可能使用布爾表達式來指明某一流量主干的資源類別親和屬性。
 如果某一流量主干沒有資源類別親和屬性的話，則該流量主干與所有網絡資源之間的親和關系是“無關”，那就是說，它對于是否一定要使用或者不使用某一類型的資源沒有要求。在實際應用中，這應當是默認的情況。
 資源類別親和屬性是一種非常有用而且非常強大的工具，使用這些屬性可以實現(xiàn)許多流量工程的策略。比如，可以使用這一屬性將某些流量主干限定在網絡某一特定的拓撲區(qū)域。
 對于具有某種資源類別親和屬性的流量主干，用約束路由的方法（參看第7節(jié)）為它計算一條顯示路由時，可以采用以下的方法：
1． 對于確定包含屬性，在計算路徑之前，刪去所有不屬于指定的資源類別的所有資源。
2． 對于確定排除屬性，在計算路徑之前，刪去所有屬于指定的資源類別的所有資源。

5.6.4適應性屬性

 隨著時間的變化，網絡的特征與狀態(tài)也會發(fā)生變化。例如，產生了新的可以使用的資源，發(fā)生故障的資源重新恢復正常，已分配的資源被釋放等等。通常情況下，有時還會有更高效的路徑產生。因此，從流量工程的角度來看，需要有一些管理控制參數(shù)來規(guī)定流量主干對于上述變化的反應。有些情況下，針對網絡狀態(tài)的變化，可能會希望能夠對流量主干的路徑進行動態(tài)的變化，這種過程稱為重新優(yōu)化（re-optimization）。而在另外一些情況下，也可能不希望進行這種重新優(yōu)化。
 適應性屬性是流量主干的路徑保持參數(shù)的一部分。流量主干的這部分屬性表明對某一流量主干能否進行重新優(yōu)化。適應性屬性也可以使用一個二進制數(shù)來表示，它具有下列兩者之一：（1）允許重新優(yōu)化，（2）禁止重新優(yōu)化。
 當允許重新優(yōu)化時，下層協(xié)議就可根據(jù)網絡狀態(tài)的改變（主要是資源可用性方面的改變），將流量主干重新路由到不同的路徑上。相反，如果是禁止重新優(yōu)化，那么流量主干就像被“釘”到這條路徑上，是不可以根據(jù)網絡狀態(tài)的改變而進行重新路由的。
 當允許進行重新優(yōu)化時，穩(wěn)定性是一個主要的問題。為了保證穩(wěn)定性，MPLS的實現(xiàn)方案對于網絡狀態(tài)的變化不能過于敏感。同時，它也要具有足夠的反應速度，以便最有效地利用網絡資源。這意味著，應當能夠用網管手段對重新優(yōu)化的頻率進行配置與改變。
 還應當注意的是，重新優(yōu)化是不同于彈性的。有一個不同的屬性專門用來指明流量主干的彈性特性（參看5.9節(jié)）。在實踐中，如果允許流量主干重新優(yōu)化，則意味著流量主干對路徑上的故障具有彈性恢復。然而，如果一條流量主干不允許重新優(yōu)化，且它的路徑并沒有被網管指明是“強制性”的，那么它也需要對路徑上的鏈路和節(jié)點故障具有彈性恢復。
 正式地說，通過重新優(yōu)化來適應網絡狀態(tài)的發(fā)展，意味著對故障具有彈性恢復，而對故障具有彈性恢復，并不意味著是通過重新優(yōu)化來對網絡狀態(tài)的改變進行適應。

5.6.5平行的流量主干之間的負載分配

在兩個節(jié)點之間多條平行的流量主干上進行負載分配是一個十分重要的問題。在許多情況下，可能兩個節(jié)點之間的某一業(yè)務量無法只有任何一條單獨的鏈路或路徑來承擔。然而，該業(yè)務流量所需的資源可能低于網絡中所有可用路徑能夠提供的總量。此時，唯一的方法是將業(yè)務流量分解為一些流量子集，在將這些流量子集通過多條路徑來加以傳輸。
在一個MPLS區(qū)域內，上述問題可以通過在兩個節(jié)點之間發(fā)起多條流量主干來解決，這樣，總的業(yè)務量將可以分擔到各條流量主干上。要實現(xiàn)這一過程，就必須要設計一種能夠對多條平行的流量主干靈活地進行負載分配的技術。
特別地，從操作的角度來看，如果允許有多條平行的流量主干存在，那么需要有某個屬性來表明每條流量主干所攜帶業(yè)務量的相對比例。下層協(xié)議將根據(jù)所指定的比例把負載映射到流量主干上去。并且，最好能夠維持屬于相同宏流（相同源地址，目的地址和端口號）的數(shù)據(jù)包之間的次序。

5.7 優(yōu)先權屬性

 優(yōu)先權屬性定義了流量主干之間的相對重要性。在MPLS的約束路由技術中，優(yōu)先權屬性十分重要。利用這一屬性可以決定連接建立與故障恢復過程中為流量主干進行路徑選擇的順序。
 在允許資源搶占的實現(xiàn)中，優(yōu)先權屬性也十分重要。使用這一屬性可以為要實施搶先策略的流量主干指定一定的順序。

5.8 搶占屬性

 搶占屬性將決定一條流量主干能否搶占另一條流量主干的路徑，或者是該流量主干的路徑能否為其他流量主干所搶占的性質。該屬性對于實現(xiàn)面向流量的性能指標與面向資源的性能指標都是十分重要的。在區(qū)分服務的環(huán)境中，搶占屬性能夠保證高優(yōu)先級的流量主干總是能夠使用較為理想的路徑。
 在故障處理過程中，可以使用搶占屬性來實現(xiàn)許多具有優(yōu)先級的恢復策略。
 搶占屬性有以下4種模式：（1）允許搶占，（2）不允許搶占，（3）允許被搶占，(4)不允許被搶占。 一條具有允許搶占屬性的流量主干可以搶占一條具有允許被搶占的，低優(yōu)先級的流量主干。而一條具有不允許被搶占屬性的流量主干是不允許被任何流量主干搶占的，不管他們的相對優(yōu)先權如何。一條具有允許被搶占屬性的流量主干可以被比它優(yōu)先權高的，具有允許搶占的流量主干所搶占。
 值得注意的是，有些搶占模式是互斥的。使用上述的編號，任一給定的流量主干的可行性的搶占模式組合可以是：（1，3），（1，4），（2，3）和（2，4）。其中（2，4）組合應該是默認組合。
 只有當下列5個條件全都滿足時，才可以說，一個流量主干“A”能夠搶占另一個流量主干“B”的路徑：（1）A搶占優(yōu)先級比B高，（2）B所使用的網絡資源能夠滿足A的需要，（3）按照某種判決標準，已經得出了網絡資源不能同時滿足A與B需求，（4）A具有允許搶占的屬性，（5）B具有允許被搶占的屬性。
 雖然搶占屬性是非常有用的，但是在現(xiàn)在盡最大努力的網絡服務模式下，搶占屬性不能被認為是一個強制性的屬性。然而，在區(qū)分服務環(huán)境中，搶占屬性就變得非常有必要了。而且，隨著光纖互聯(lián)網體系的出現(xiàn)，某些保護和存儲功能可能需要從光纖層遷移到數(shù)據(jù)網絡元素中（像一些千兆和兆兆的標記交換路由器）以減少成本，這樣就需要用到搶占策略以便在發(fā)生故障的情況下，減少具有高優(yōu)先權的流量主干的存儲時間。

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5.9 彈性屬性

彈性屬性決定了流量主干在發(fā)生故障時的行為特征。也就是說，當流量主干流經的路徑上發(fā)生故障時，需要解決以下幾個基本問題：（1）故障檢測，（2）故障通知，（3）鏈路復原與業(yè)務恢復。很明顯，MPLS的具體實現(xiàn)將需要具有解決上述問題的機制。
如果流量主干流經的路徑發(fā)生了故障，那么可以為它們指定許多恢復策略，下面給出的是一些可行策略的實例：
1． 不對流量主干重新進行路由選擇。例如，具體實現(xiàn)中已經具有了某種保證生存性的技術，這種技術能夠保證當發(fā)生故障時，不必對流量主干進行重新選路就可以確保業(yè)務繼續(xù)進行。這種技術的一個例子是（當然還有其他很多技術存在），如果在節(jié)點之間有多條平行的路徑，根據(jù)某種控制策略，發(fā)生故障時，使得在一條LSP失敗后，其上的流量主干轉移到其他的LSP上。
2． 將流量主干重新路由到具有充足資源的路徑上。如果沒有所需的路徑的話，則不進行重新路由。
3． 不再考慮各種資源約束參數(shù)，將流量主干重新路由到任意一條可用路徑上。
4． 還有許多其他的解決策略，包括上述策略的一些組合形式。
一個“基本”彈性屬性，決定了流量主干流經的路徑發(fā)生故障時，所使用的恢復過程。特別地，“基本”彈性屬性是一個二進制數(shù)，它決定一條流量主干在發(fā)生故障時是否要進行重新選路?！皵U展”彈性屬性用來決定發(fā)生故障時對流量主干的細節(jié)處理過程。比如說，擴展的彈性屬性可能規(guī)定發(fā)生故障時某一流量主干所能使用的一組替換路徑，以及該組路徑之間的優(yōu)先級關系。
彈性屬性所控制的是MPLS與路由之間的相互作用過程。

5.10 策略屬性

當某一流量主干不再符合路徑建立時的約定時，也就是說，當某一流量主干的特性超過了其流量參數(shù)所指定的數(shù)值時，由策略屬性決定下層協(xié)議對其采取的處理方式。通常情況下，策略屬性表明對相應的違約流量主干是實施速率限制，做出標記，還是不做任何處理繼續(xù)轉發(fā)。如果確實要使用某種策略的話，則可以直接使用一些已有的算法，如ATM論壇的GCRA[11]來執(zhí)行這一功能。
在許多場合下，是必須要有一定的策略機制，但是在另一些場合下，是不適合用策略機制的。一般而言，是希望能夠在網絡的入口處實施一定的策略機制（以便符合SLA），而在網絡的核心則要盡力避免使用策略機制，除非容量的約束條件又明確的要求。
因此，從流量工程的角度來看，必須具有能夠通過網管對每一條流量主干的流量策略機制進行允許或禁止操作的能力。

6. 資源屬性

 資源屬性是拓撲狀態(tài)屬性的一部分，它們的作用是對特定資源上的流量主干選路過程加以限制。

6.1 最大分配因子

某一資源的最大分配因子（MAM）是一個可以通過網管來進行配置的屬性，它決定該資源可以被流量主干所使用的比例。這里所說的資源最常用的就是帶寬資源。然而，該資源也可以是LSR上的緩沖資源。MAM的概念類似于幀中繼或ATM網絡中的預定與注冊因子（subscription and booking factors）。
對于MAM的選擇可以使得某一資源處于不完全分配或過量分配兩種狀態(tài)。如果所有參與某一資源分配的流量主干（可以由流量主干的流量參數(shù)來表述）的資源需求的總和不超過該資源的總容量的話，則我們說對該資源的分配為不完全分配。如果參與某一資源分配的流量主干的資源需求的總和超過該資源的總容量的話，則稱對該資源的分配為過量分配。
 不完全分配可以用來限制資源的使用。然而，相對于電路交換，MPLS的環(huán)境更為復雜，因為在MPLS環(huán)境下，一些數(shù)據(jù)流可以不考慮資源限制，根據(jù)傳統(tǒng)的逐跳協(xié)議（也可使用顯示路由）來進行路由。
過量分配可以利用流量的統(tǒng)計特性以實現(xiàn)更有效的資源分配策略。特別地，當流量主干的瞬時峰值的要求不重合時，適合使用過量分配。

6.2 資源等級屬性

資源等級屬性是由網管分配的參數(shù)，它表明資源的“等級”。資源等級的概念可以看作是一種“顏色”的概念?？梢赃@樣認為，具有相同“顏色”的資源都屬于相同等級。利用資源等級屬性，可以實現(xiàn)許多流量工程策略。這一屬性最關心的資源是鏈路資源。鏈路資源的等級屬性是“鏈路狀態(tài)”參數(shù)中很重要的一個方面。
資源等級屬性是一個很有用的抽象概念。從流量工程的角度來看，可以使用這一屬性來實現(xiàn)許多與面向流量和面向資源的性能優(yōu)化有關的策略。特別地，資源等級屬性可以用于：
1． 可以為不在同一拓撲區(qū)域中的一組資源應用相同的策略。
2． 為一組建立流量主干路徑所需的網絡資源指定相互之間的優(yōu)先級關系。
3． 將流量主干明確地限于一組特定的網絡資源上。
4． 實現(xiàn)一組通用的包含/排出策略。
5． 增強本地流量包容策略。本地流量包容策略是指將本地流量限制在特定的網絡拓撲區(qū)域中的策略。
此外，資源等級屬性還可以用于用戶認證。
通常可以為某一資源分配多個網絡資源屬性。例如，可以為某一網絡中所有的OC-48鏈路分配某一種屬性。此外，還可以給這些鏈路中屬于某一網絡區(qū)域的一部分鏈路再分配一個屬性，以便實現(xiàn)某種特定包容策略或者是以某種方式來配置該網絡。

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7． 約束路由

這部分討論MPLS域內和約束路由有關的問題。在現(xiàn)在的術語中，約束路由常常是指“QOS路由”[5,6,7,10]。本文使用“約束路由”這一名稱是因為它能更好地體現(xiàn)這種技術的本質，QOS路由只是這一技術的一個子集。
約束路由技術是一種命令驅動并具有資源預留能力的路由算法，它能夠和現(xiàn)有的拓撲驅動的，逐跳的Internet內部網關協(xié)議(IGP)共存。
一個約束路由框架利用下面的屬性作為輸入：
 和流量主干有關的屬性
 和資源有關的屬性
 其他的拓撲狀態(tài)信息
在上述信息的基礎上，各個網絡節(jié)點上的約束路由機制將對該節(jié)點上發(fā)起的每一條流量主干自動地計算出一條顯示路由。在這種情況下，每個流量主干的顯示路由是一條詳細的標記交換路徑，滿足流量主干的需求條件，服從由資源可用性，管理策略和其他的拓撲狀態(tài)信息提出的各種約束。
一個約束路由技術可以極大的減少在流量工程策略實現(xiàn)中的手工配置和人工干預。
實際上，流量工程師或者是一個自動機將為一個流量主干指定端點，并為它分配一個屬性集，包含了流量主干的預期性能和行為特性。約束路由框架可以發(fā)現(xiàn)一個滿足期望的可行路徑。如果必要，流量工程師或流量工程支持系統(tǒng)就能利用手工配置的顯示路由來完成更好的優(yōu)化。

7.1 約束路由的基本特征

 一個約束路由至少應當具有這樣一種能力，即自動地為流量主干建立一條可行路徑的能力。
 對于大多數(shù)約束路由參數(shù)來說，一般都認為要使用約束路由技術是非常困難的。然而，在實踐中，如果該路徑存在，就可以用一種非常簡單的，著名的啟發(fā)式算法[9]來找到這條可行路徑：
 首先，刪除所有不能滿足流量主干屬性要求的資源；
 其次，在剩下的拓撲圖上使用最短路徑算法。
 很明顯，只要有可行的路徑存在，使用上述簡單的算法就可以找到這條路徑。我們還可用其他的規(guī)則來去除糾結（ties），對計算的結果進行進一步的優(yōu)化。一般來說，去除糾結的目的是為了是擁塞最小化。然而，如果有多條流量主干要同時進行路由計算的話，即使有可行路徑存在，上述算法也可能得不出結果。

7.2 對具體實現(xiàn)的考慮

 許多幀中繼和ATM交換設備的商業(yè)實現(xiàn)已經可以支持一定的約束路由。對于這些設備以及各種MPLS設備而言，為了滿足MPLS的要求，對現(xiàn)有的約束路由進行擴展將是比較簡單的。
 而對于使用拓撲驅動、逐跳的IGP協(xié)議的路由器而言，要實現(xiàn)約束路由，至少可以采用以下兩種方法：
1． 對現(xiàn)有的IGP協(xié)議如OSPF, IS-IS協(xié)議等進行擴展，使之能夠支持約束路由。現(xiàn)在  正在努力提供這樣的方法，比如對OSPF的擴展。[5,7]
2． 在每一個路由器中加上一個能夠與現(xiàn)有的IGP協(xié)議共存的約束路由進程。這一方法如圖1所示：
          ----------------------------------------------------------
         |              管 理 接 口               |
          ---------------------------------------------------------

     -------------------    ---------------------------   -----------------------
    |    MPLS    |<->|   約束路由進程   |  |  傳統(tǒng)IGP進程  |
     -------------------    ---------------------------   -----------------------

                -------------------------------------   -----------------------

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               | 資源屬性，可用性數(shù)據(jù)庫  |  | 鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫 |
                -------------------------------------   -----------------------
圖1  LSR中第三層的約束路由進程

在第三層上實現(xiàn)約束路由的過程，有許多重要的細節(jié)問題我們這兒沒有討論。這些包括：
 在約束路由進程之間交換拓撲狀態(tài)信息（如資源可用性信息，鏈路狀態(tài)信息，資源屬性信息等）的機制
 對拓撲狀態(tài)信息進行維護的機制
 約束路由進程與傳統(tǒng)的IGP進程之間的互操作
 滿足流量主干適應性要求的機制
 滿足流量主干彈性與生存性的機制
總之，約束路由通過對滿足流量主干的一套約束參數(shù)要求的可能路徑的自動搜索，將大大有助于對營運網的性能優(yōu)化。它還能大大降低流量工程過程中的通過網管進行顯示路徑配置的工作量和手工干預。

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