IP路由范文（精选8篇）
IP路由 第1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) 。
IP路由 第2篇
什么是IP地址？
Internet互联网上的每台主机(Host)都有一个唯一的IP地址。IP协议就是使用这个地址在主机之间传递信息，这是Internet 能够运行的基础。IP地址的长度为32位，分为4段，每段8位，用十进制数字表示，每段数字范围为0～255，段与段之间用句点隔开。例如159.226.1.1。IP地址有两部分组成，一部分为网络地址，另一部分为主机地址。IP地址分为A、B、C、D、E5类。常用的是B和C两类。
IP地址就像是我们的家庭住址一样，如果你要写信给一个人，你就要知道他（她）的地址，这样邮递员才能把信送到。计算机发送信息是就好比是邮递员，它必须知道唯一的家庭地址才能不至于把信送错人家，
只不过我们的地址使用文字来表示的，计算机的地址用十进制数字表示。
怎么查ip地址？
查看电脑IP地址的方法有很多种，下面我们简单介绍2种方法，这里需要注意的是如果你使用的是路由器上网那么在，开始运行里输入ipconfig进入查看到的IP地址是路由器器分配的IP地址，并不是外网IP地址，如下图：
路由器分配的IP地址
上图中我们看到的IP地址为：192.168.1.100并不是真正的互联网中的IP地址（公网IP地址），而是由路由器分配的内网地址（局域网IP地址）。需要查看公网IP地址我们可以在路由器中查看，在登陆路由器的运行状态中可见，如下图：
路由器中查看ip地址
如上图我们在路由器中查看到的IP地址就是真正互联网中有网络商分配给你的IP地址了，另外这里再告诉大家一个非常简单的方法快速知道自己电脑的IP地址，只要在百度搜索IP地址查询即可看到自己电脑IP地址了。如下图：
使用百度查看IP地址工具查看IP地址
IP路由 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）.
网络拓扑设计及IP网路由技术 第4篇
网络拓扑是网络主要组件互连及网络链路的总体结构。网络拓扑设计是网络工程重心,而IP网络编址方案设计是网络可运营服务的软件技术基础。远程登录,资源共享,文件下载/上传,Mail服务,Web服务是计算机互联网的基本应用功能.。一个企业网的网络设计应该遵循网络设计基本原则,按网络规模和功能设计可分为局域网,城域网,广域网,无线局域网,无线城域网,无线广域网,外部VPN,内部VPN,接入VPN,存储区域网络(SAN)等类型。企业局域网的扩展网络应用服务可配置两个主要协议:VLAN中继协议(VTP)和生成树协议(STP),主要用来防止网络环路和增加链路冗余以及虚拟局域网的创建和应用。企业局域网与局域网的连接以及局域网与广域网的连接应用至少一个路由器(或网关)。企业局域网的网络拓扑设计可根据网络功能和通信服务区域等条件决定匹配的网络拓扑,局域网的网络拓扑:总线型,环型,星型,扩展星型,层次型,网状型(图1)。无线局域网可以用作企业网的扩展部分,构网组件有无线网卡,无线接入点,以太网交换机和路由器,甚至无线路由器。
对于传统局域网应符合5-4-3规则和定时参数设置,目前,1OGBase-xx光纤以太网和10GBaesT非屏蔽双绞线以太网是企业局域网的带宽极高设计。接入层交换机,网桥,传输介质,集线器,各类型主机及网络操作系统等是组成局域网的基本网络组件。局域网传输介质:绝大多数以太网适用非屏蔽双绞线(UTP),UTP有交叉和直通之分,对于交换机到路由器端口或PC,集线器端口到PC连接使用直通UTP;对于两个路由器,两个交换机,两个集线器,两个PC的端口连接以及交换机到集线器,路由器到PC的端口连接使用交叉UTP,但UTP有衰减,串扰,EMI,RFI影响;更长传输距离和高带宽适用多模光纤(<2000米),数据传输距离2000米以上适用单模光纤,每条光纤由发送数据和接收数据两根光缆组成,光源使用激光,传输信号是光脉冲,不受EMI,RFI影响。无线广域网是企业网拓扑设计的发展方向,其先进性,便利性及拓扑设计正日新月异。广域网技术有租用线路(DSL,T1/E1,T3/E3,SONET,OC-1,OC-3,OC-12,OC-48,OC-192),线路交换(PSTN,ISDN),分组交换(X.25,中继),信元交换(ATM,SMDS)。广域网物理层标准:EIA/TIA-232(64kbit/s),EIA/TIA-449/530(2Mbit/s),EIA/TIA-612/613(52Mbit/s),V.35(48kbit/s),X.21。企业广域网的网络拓扑有:星型,部分网状,网状(图3)。
2 组网硬件设备和网络流统计分析
无论企业局域网还是企业广域网,都采用标准兼容网络硬件,他们工作在OSI/RM对应的网层。(详见表1)。
分析网络数据流量是进行网络拓扑设计的必要条件,是网络管理设计的基础(见表2)。
3 计算机互联网络组成企业网
计算机网络通信其实就是网络终端主机或服务器间的信息按IP地址寻址方式,经调制解调处理以电脉冲或光脉冲通过网络链路及网关,路由器,
交换机等网络组件的处理作业完成双向信号传输和转换功能。企业网拓扑设计是网络物理结构总体规划,是不同网络硬件设备通过传输介质互连的计算机网络。网络运营要进行IP网编址设计,及在PC,服务器,网关,路由器,交换机上安装对应软件及配置网络命令,在路由器上应用IP NAT的动态地址转换(DAT)或伪装协议,子网划分(VLSM),路由聚合(CIDR)等网络路由技术,可连接因特网进行远程登录,网页浏览,文本文件或图像数据下载/上传,软件下载,网络电话,视频会议,网络电邮等网络服务。
路由协议算法主要是:距离矢量,链路状态,混合三种,IP路由协议是网络路由数据处理和转发的基础,其包括有类路由,无类路由及IPv6路由。计算机网络拓扑结构可扩展性好,互连性强,注重实用性和安全性的原则,所以大型网络就是多局域网和广域网,内部网,专用网,存储区域网络按照分层网络设计原则和网络冗余设计原则互连组成的计算机通信网络。网络应用服务共同点是主机间利用信号传输(数字或模拟)进行网络通信,以端点通信划分网络:广播多路访问网络(如以太网);非广播多路访问网络(如复合拓扑型网);点对多点计算机网络(如企业内部网,存储区域网络);点对点通信网络(如广域网);虚拟链路网络(如虚拟专用网)。
4 网络拓扑图设计IP网络地址分配设计IP网子网划分技术
企业网物理拓扑设计举足轻重,他的IP网恰似整个网络工程设计画龙点睛之笔。网络拓扑图的网络结构分析:总计25个局域网,4个广域网链路,进行了IP网子网化,层次型路由器网络拓扑设计及思科局域网三层网络拓扑设计,但省略链路冗余设计。
4.1 IP网地址计算及地址分配原则
IP地址是分配给计算机网络主要网络设备的接口地址,是网络层的逻辑地址,而网卡MAC地址(由12个十六进制数组成)是硬件物理地址。IPv4地址计算公式:设地址的子网掩码=n,则可分配IP网子网数=2(n-k)[k=8(A类网),16(B类网),24(C类网)],每个子网主机IP地址数=2(32-n)-2。所以n=24则这个局域网可分配主机IP地址=254,因此子网掩码=24的每个子网的主机数=254个。局域网IP地址是DHCP服务器动态分配,也可人工配置,对于同一局域网的设备IP网络ID相同,不同局域网IP地址不同,局域网用IP ARP/RARP,以太网帧按MAC地址寻址和传输数据。IP网络核心技术有VLSM子网化,CIDR路由汇总,私有IP地址集,IP NAT/PAT协议。
4.2 IP路由依据及路由表
带宽(BW),延迟(DLY),可靠性(Reliability),负载(Load)是网络性能衡量指标,而度量(Metric),消费(Cost),管理距离(AD)是IP路由优先转发的依据。网络流路由是静态路由或动态路由或IPv6路由。路由协议有外部和内部之分,对于广域网之间或多自治系统之间数据路由应用边界网关路由协议(BGP),内部路由协议主要有增强内部网关路由协议(EIGRP),开放最短路径优先(OSPF)和中间系统到中间系统协议(IS-IS),主要应用在计算机区域网络,比如局域网间数据路由,多区域网络路由及一个自治系统之内路由。增强内部网关路由协议是矢量距离无类路由协议,主要应用扩散更新算法(DUAL),与路由信息协议不同:不使用跳数作为路由度量,而使用带宽,延迟和公式计算的复合度量。OSPF协议和IS-IS协议是无类路由链路状态协议,使用最短路径优先算法,应用链路状态数据包进行网路通信,利用链路开销进行路由和转发。
计算机网络路由器的路由表实时反映相连的网络环境(如直连,静态,RIPv2,VLSM,CIDR,BGP,自治系统,EIGRP,OSPF及区域)信息是IP路由基础,路由表还汇总路由配置,更新,汇总,管理距离/度量或可行距离,后继路由IP地址信息,父路由及子路由,路由时间,还有各设备接口的IP地址,子网个数,掩码等信息。
5 IP路由主要过程及计算机网络通信信息流程分析
网络IP路由技术是网络服务基础,网络路由主要有:直连网络,静态网络,有类路由协议网络,无类路由协议网络及IPv6网络路由等。
6 网络拓扑与IP网互配互用
移动IP应用始于IPv4网络,在IPv6应用扩大,他们共性是:位置变动的网络终端用不变IP地址进行网络数据传输。IP安全是IP网保证数据传输的技术基础,是网络安全的重要协议。网络服务应用IP路由,IP路由技术是数据传输工具,网络路由协议是计算机网络通信传输技术基础。端点数据传输是计算机网络的通信特征,网络拓扑是IP网络物理结构基础,IP网是软件兼容的IP地址以网络技术分配的逻辑结构。完整先进的IP地址分配设计是实现网络应用服务基础,IP网是网络运行服务的基础结构,是可视信息的传输载体。
摘要：标准的局域网拓扑类型和适用的广域网拓扑是计算机互联网拓扑结构设计的理论基础,本文描述各网络类型及应用功能时,分析组网基本硬件单元,网线物理层连接技术标准和相关网络技术特性。网络信息流分析是网络管理和网络应用功能设计的依据。IP地址分配就是要建立IP网,必须遵循因特网的IPv4和IPv6地址分配原则及技术协议。本文的网络拓扑图设计包含广域网结构,体现分层网络设计原则,综合应用星型网络拓扑等网络技术。同时把它作为IP网设计的网络物理结构,分析网络IP路由技术和路由协议,按照IP网子网划分原理分配路由器接口IP地址和交换机的局域网IP地址,定义网络路由协议。以图描述IP网络路由过程和分析多种路由协议,从原理上分析计算机网络通信数据传输过程。深入浅出地说明了网络拓扑设计技术原则和全面分析了IP网路由技术。
关键词：网络拓扑,网络组件,网络数据流,网络拓扑图,IP网络,IP网子网划分,IP网络路由
参考文献
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路由器的IP地址如何分配 第5篇
有这么一种情况：拉的联通的带宽，分配的IP只能在联通内部访问，移动网络不能访问。这个IP最多只能算是“联通内的公网IP”，不是真的公网IP。
有多种方法都可以判断本地(路由)IP是否公网IP，以下一一罗列以供小伙伴们参考。
一，经验法：
1，一般电信adsl带宽在未升级大带宽前是(动态)公网IP。如果花费很少的钱给你升级为100M光纤上网，99.99%是内网IP，那0.01%是我还没有发现过案例。
2，代理网络运营商99.99%都是内网IP，如长城带宽、聚友E家等。
3，光纤上网的99.99%都是内网IP。很多人是100M独享上网，经测试有时候下载速度可以有10MBps(即100Mbps)。注意，这里说的下载速度。还有一个名词叫上行速度，请知晓。
二，直观法：
1，10开头的IP都是内网IP。即10.0.0.0 到 10.255.255.255是内网IP。不少自家拉的带宽路由分配的都是10开头的IP，这类都是内网IP。
2，以下IP段的地址都是内网IP地址。
(1)10.0.0.0 到 10.255.255.255
(2)172.16.0.0 到172.31.255.255
(3)192.168.0.0 到192.168.255.255
三，对比法：
1，登录自己的路由看自动分配的IP
2，登录网站看获取的IP地址
3,登录看获取的IP地址
4，登录万网查看获得的IP地址
(如万网获取IP是二个，则是IP经运营商转换的内网环境)
5，登录多个知名查IP网站查看IP地址结果对比，只要其中有一个结果IP不一致，即可说明是内网IP。注意，ip查询网站只是获得到你本地出口的IP，即使它是经过转发的IP。
四，询问法：
1，直接问自己的网络提供商，问他分配的IP是不是公网IP，跨网能不能访问到这个IP。如果网络运营提供商不肯定，或不能保证是公网IP，或说只提供你上网用，则意味着是内网IP。
五，亲测法：
1，本地开启远程桌面，并确保局域网内可以正常远程。然后在外网和跨网环境看看能不能通过IP进行访问。
2，本地部署一个网站应用或其他应用，并确保内网可以正常访问。然后在外网和跨网环境看看能不能通过IP访问。
IP多媒体子系统网络路由策略研究 第6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 第7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
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IP路由 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。
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