重慶郵i e 人學(xué)碩l 論叟=摘要 摘要 o b g p ( 光邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議：o p t i c a lb o r d e rg a t e w a yp r o t o c 0 1 ) 作為創(chuàng)建跨域的 e n d - t o e n dl i g h t p a t h 的解決方案之一，近年來受到廣泛關(guān)注。它通過在多域光網(wǎng)絡(luò) 中綜合傳遞路由信息和信令信息，為網(wǎng)絡(luò)邊緣的客戶提供一種跨過多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)域來 創(chuàng)建e n d - t o e n dl i g h t p a t h 的機(jī)制。然而，就目前為止，o b g p 并未標(biāo)準(zhǔn)化，除了提 供了一個(gè)創(chuàng)建e n d - t o e n d l i g h t p a t h 的解決方案外，其他很多問題還亟待進(jìn)一步深入 研究，例如資源分配問題，安全性問題，l i g h t p a t h 的保護(hù)與恢復(fù)等。本文主要針對(duì) 多優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求環(huán)境中的資源分配問題展開研究。 文章第一部分首先介紹了在光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下創(chuàng)建跨域的e n d - t o - e n dl i g h t p a t h 的 相關(guān)研究背景和發(fā)展動(dòng)力。第二部分討論了o b g p 能夠在多域光網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建 e n d - t o - e n dl i g h t p a t h 需要具備的條件，并對(duì)目前的o b g p 實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)描述。 在以上分析基礎(chǔ)上，在第三部分中對(duì)傳統(tǒng)的o b g p 協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展，創(chuàng)新地提出了 一種新的多域協(xié)同的e n d - t o - e n d 的l i g h t p a t h 提供機(jī) | 6 1 - - d i f f s e r v - a w a r eo b g p 。第 四部分進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明：1 ) d i f f s e i v a w a r eo b g p 不僅能夠?yàn)榭蛻?請(qǐng)求創(chuàng)建所需的e n d - t o e n dl i g h t p a t h ，而且在l i g h t p a t h 創(chuàng)建過程中能夠根據(jù)客戶請(qǐng) 求的不同優(yōu)先級(jí)別來提供區(qū)分服務(wù)。2 ) d i i t s e r v a w a r e0 b g p 能在一定程度上解決 地理位置相對(duì)較遠(yuǎn)的源的資源請(qǐng)求競爭問題。3 ) 資源請(qǐng)求競爭激烈的情況下，與 d i f f s e r v a w a l eo b g p 兩步法：亡作模式相比較，d i f f s e r v a w a r e0 b g p 四步法： 作模 式下各優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求的l i g h t p a t h 創(chuàng)建成功率更能得到保障。 總體來看，本文主要貢獻(xiàn)點(diǎn)如下： 基于i e t f 的口d i f f s e r v 體系結(jié)構(gòu)，對(duì)o p t i c a lb g p 協(xié)議在區(qū)分服務(wù)上進(jìn)行 了有效的擴(kuò)展，主要包括對(duì)o p t i c a lb g p 協(xié)議中o b g pm e s s a g e 的報(bào)文格 式以及波長表的基本擴(kuò)展。 在擴(kuò)展的o p t i c a lb g p 協(xié)議基礎(chǔ)上，引入瘩戶請(qǐng)求接入控制以及虛預(yù)留資源 的方法，提出了一種新的多域協(xié)同的e n d - t o e n d 的l i g h t p a t h 提供機(jī)制即 d i 丘s e r v a w a r e0 b g p ，該機(jī)制既能有效地分配資源，又能提供區(qū)分服務(wù)。 該研究成果己形成論之一篇，并被e i 檢索。 基于上述機(jī)制，提出了兩種簡便的實(shí)現(xiàn)方法，即d i f l s e r v a w a r eo b g p 四步 法和d i f f s e r v a w a r eo b g p 兩步法。源o b g p 路由器能夠根據(jù)當(dāng)前的資源競 爭狀況，選擇相應(yīng)的乓現(xiàn)方式來為客戶創(chuàng)建e n d - t o e n d 的l i g h t p a t h 。 關(guān)鍵詞：區(qū)分服務(wù)，虛預(yù)留，e n d - t o e n d l i g h t p a t h ，o b g p 重慶郵電大學(xué)碩士論文 a b s t r a c t a b s t r a c t o b g p ( o p t i c a lb o r d e rg a t e w a yp r o t o c 0 1 ) i so u eo ft h es o l u t i o n sf o re s t a b l i s h i n g e n d - t o - e n dl i g h t p a t hf o rc u s t o m e r si no p t i c a ln e t w o r k s , t h u si th a sb e e ng o tal o to f a t t e n t i o nt h e s ey e a r s i tp r o v i d e st h ee d g en e t w o r kc u s t o m e r se s t a b l i s h i n ga n dm a n a g i n g l i g h t p a t h st h r o u g hm u l t i - h e t e r o g e n e o u sd o m a i n sb yt r a n s m i t t i n gi n t e r - d o m a i nr o u t i n g | s i g n a l i n gi n f o r m a t i o n h o w e v e r , o b g ph a sn o tb e e ns t a n d a r d i z a t i o nb yn o w , a l s ot h e r e a r em a n yp r o b l e m sf o rf a r t h e rr e s e a r c h i n ge x c e p tt h es i m p l ye s t a b l i s h i n gl i g h t p a t h sf o r c u s t o m e r s , s u c h 觴r e s o u r c ea l l o c a t i o n , s e c u r i t y , p r o t e c t i o na n dr e c o v e r yo fl i g h t p a t h t h i sp a p e rm a i n l ya i m sa tr e s e a r c h i n gh o wt oa l l o c a t er e $ o u r c ei nt h ec a s eo f m u l t i p r i o r i t yr e q u e s t s t h i s p a p e rf i r s t l y i n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n do fr e s e a r c h i n gf o re s t a b l i s h i n g e n d - t o - e n dl i g h t p a t hi no p t i c a ln e t w o r k s , t h e nw ed i s c u s st h er e q u i r e m e n t sf o rt h et e r m s o fo b g pt oe s t a b l i s he n d - t o - e n dl i g h t p a t ha n da l s ot h ee s t a b l i s h i n gp r o c e s s i no r d e rt o p r o v i d ed i s t i n g u i s hs e r v i c ei nt h ep r o c e s so fe s t a b l i s h i n ge n d - t o - e n dl i g h t p a t h , an o w s c h e m ec a l l e dd i f f s e r v - a w a r eo b g pi sp r o p o s e d t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a t ：1 d i f f s e r v - a w a r eo b g pc a i lp r o v i d ed i s t i n g u i s hs e r v i c ef o rd i f f e r e n tp r i o r i t yr e q u e s t si nt h e p r o c e s so fe s t a b l i s h i n ge n d - t o - e n dl i g h t p a t h sb e s i d e se s t a b l i s h i n gt h ee n d - t o - e n d l i g h t p a t hf o rc u s t o m e r s 2 d i f f s e r v - a w a r eo b g pc a ns o l v et h ep r o b l e mo fr e s o u r c e c o m p e t i t i o nf o rr e q u e s t sf r o md i s t a n ts o u r c ep a n m3 t l l ef o u r - s t e po p e r a t i o n a lm o d eo f d i 懿e 一a w a r ec a np r o v i d em o r eg u a r a n t e et h a nt h et w o - s t e po n ei ns u c c e s s f u l l y e s t a b l i s h i n gt h el i g h t p a t hu n d e rt h ef u r i o u sr e s o u r c ec o m p e t i t i o n t h ec o n t r i b u t i o n so f t h i sp a p e ra r ca sf o l l o w i n g ： i pd i f i f s e r vw h i c hi sb a s e do nm t fh a se x t e n d e dt h eo p t i c a lb g pi n d i s t i n g u i s h i n gs e r v i c e ，i n c l u d i n gt h ee x t e n s i o no ft h em e s s a g ef o r m a ta n dt h e w a v e l e n g t ht a b l e t h ep r o p o s e dd i t t s e r v - a w a r eo b g pc a np r o v i d ed i s t i n g u i s hs e r v i c ef o r d i f f e r e n tp r i o r i t yr e q u e s t si nt h ep r o c e s so fe s t a b l i s h i n ge n d - t o - e n dl i g h t p a t h si n o p t i c a ln e t w o r k s , a l s oc a na l l o c a t er e s o u r c e se f f i c i e n t l yb e s i d e sd i s t i n g u i s h s e r v i c e t h i si d e ah a sb e e ni n v o l v e di nap a p e rw h i c hi si n d e x e db ye i b a s e do i lt h e s ep r o t o c o l s ，t h ef o u r - s t e po p g 礎(chǔ)o nm o d ea n dt w o - s t e po p e r a t i o n m o d ef o ro r i g i no b g pr o u t e rh a v eb e e np r o p o s e d o b g pr o u t e rc a nc h o o s e e f f e c t i v e o p e r a t i o n m o d et oe s t a b l i s he n d - t o - e n dl i g h t p a t hf o rc u s t o m e r 重慶郵電大學(xué)碩士論文 a b s t r a c t k e yw o r d s ：d i 儡o r v - a w a f e , v m u a lr e s e r v a t i o n , e n d - t o - e n dl i g h t p a t h , o b g p 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研 究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人 已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得重麼壑電太堂或其他教育機(jī)構(gòu) 的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已 在論文中作了明確的說明并表示謝意。 學(xué)位論文作者簽名：鷹1 l簽字日期：2 0 。7 年r 月2 f 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解重廢整電太堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī) 定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱 和借閱。本人授權(quán)重廢邙曳太堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān) 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。 ( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書) 學(xué)位論文作者簽名：七f l 導(dǎo)師簽名： 降吁 簽字日期：2 0 0 7年歲月2 r l t i簽字日期：“降月f 日 霞j 火郵電人學(xué)碩。 j 論文 第一章緒論 1 1 研究背景 第一章緒論 光網(wǎng)絡(luò)巨大的傳輸能力和較低的傳輸時(shí)延，一直以來，就被認(rèn)為是最合適的傳 輸網(wǎng)絡(luò)。在過去的幾年時(shí)間里，因特網(wǎng)成為了光網(wǎng)絡(luò)空前擴(kuò)張的推動(dòng)力【l l l 2 】，在光 網(wǎng)絡(luò)上，不僅能夠傳輸?shù)蜁r(shí)延的語音業(yè)務(wù)，還被用于傳送包括因特網(wǎng)業(yè)務(wù)在內(nèi)的其 他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著如g r i d f t p 、s a n 等大容量數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)量的不斷增加，創(chuàng)建 e n d t o e n dl i g h t p a t h 的需求量呈現(xiàn)出了快速增長的趨勢p l l 4 l 。智能光網(wǎng)絡(luò)不僅要求 能夠動(dòng)態(tài)、分布式并且快速可靠的建立光通路，還需要進(jìn)一步提高其可管理性和互 動(dòng)能力。 目前世界上許多地區(qū)都有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商，能夠?yàn)榭蛻艋蛘邞?yīng)用提供一些 局部的高帶寬連接。在相同區(qū)域的客戶之間建立高帶寬的直接連接比較容易，但處 于不同自治域的客戶之間建立e n d t o e n d 的連接則比較困難。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中， e n d - t o - e n d 的連接都是基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商，由他們來管理和連通不同客戶之間的 通信業(yè)務(wù)，所有光設(shè)備、l i g h t p a t h 資源的管理和控制權(quán)都掌握在網(wǎng)絡(luò)提供商手中。 需要網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商使用設(shè)備制造商開發(fā)的網(wǎng)元管理系統(tǒng)( e m s ) 和自己開發(fā)的網(wǎng) 絡(luò)管理系統(tǒng)( n m s ) 來為客戶提供e n d - t o e n d 的連接。e m s 和n m 都使用專有技術(shù)， 并且需要進(jìn)行煩瑣的手工配置。因?yàn)楦鲝S家獨(dú)自開發(fā)管理系統(tǒng)，導(dǎo)致很難迅速有效 地將新技術(shù)集成至0 現(xiàn)存的體系中。更重要的是，邊緣客戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)具有不可見性，無 法真正參與到l i g h t p a t h 的創(chuàng)建中去，不能對(duì)自己所需的l i g h t p a t h 進(jìn)行靈活地管理 和控制。 密集波分復(fù)用( d w d m ) 1 6 技術(shù)進(jìn)一步挖掘了光纖的頻帶資源，出租波長以及 各種光設(shè)備端口成為了越來越多運(yùn)營商選擇的帶寬運(yùn)營方式。和傳統(tǒng)的固定帶寬租 用和光纖租用這另外兩種帶寬運(yùn)營方式相比，波長租用業(yè)務(wù)具有兩個(gè)明顯的優(yōu)勢： 一方面可以提高光纖資源的利用率；另一方面可以降低客戶的租用費(fèi)用。最重要的 是波分復(fù)用上每個(gè)波長可以承載的業(yè)務(wù)十分靈活，可完全滿足客戶的各種需要，也 利于網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)。隨著這些租用業(yè)務(wù)的發(fā)展，客戶有了從多個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供商中租用波 長以及各種光設(shè)備端口的可能，相應(yīng)地，也促進(jìn)了一種新的被稱為 “c u s t o m e r - c o n t r o l l e d ”網(wǎng)絡(luò)體系的產(chǎn)生1 7 】。在這種網(wǎng)絡(luò)體系中，客戶( 如研究機(jī)構(gòu)， 政府部門，銀行，醫(yī)院等) 或者應(yīng)用，能夠更加靈活地根據(jù)自己的需要，動(dòng)態(tài)地跨 過多個(gè)獨(dú)立的自治域去建立，管理和控制它們所需要的e n d - t o e n d 的l i g h t p a t h ，另 重慶郵l u 人7 # 碩 。論文第一搴緒論 外還可以根據(jù)自己的需要來建5 1 io p t i c a lv p n s ，并能將網(wǎng)絡(luò)的控制和管理權(quán)轉(zhuǎn)移給 其他客戶。 在光網(wǎng)絡(luò)中建立跨域的e n d - t o e n d 的l i g h t p a t h ，需要一種域間的協(xié)議來完成各 個(gè)域之間信息的交換。目的，將成熟的邊界網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議( b g p ) i s 擴(kuò)展到多域光 網(wǎng)絡(luò)的光邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議( o b g p o p t i c a lb o r d e rg a t e w a yp r o t o c 0 1 ) 1 1 9 】【1 0 】以及域間路 由協(xié)議( d d r p d o m a i nt od o m a i nm u t i n gp r o t o c 0 1 ) l 和分層路由協(xié)議 ( 玎廿h i e r a r c h i c a lr o u t i n gp r o t o c 0 1 ) 是廣受關(guān)注的解決方案。其中，d d r p 和h r p 主要用于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商管理的不同域之間的信息交換，o b g p 用于不同的網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)提供商之間信息的交換l l 。由于b g p 在i n t e m e t 上的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，對(duì) 一種已經(jīng)被證明是成功的，并兒被廣泛應(yīng)用的協(xié)議進(jìn)行一些必要的擴(kuò)展后，相對(duì)于 創(chuàng)建一種全新的協(xié)議，更容易被i n t e m e t 所接受i l4 】。 邊界網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議( b g p ) 是一種外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議( e g p ) ，用于在各個(gè)系統(tǒng) 之間傳送“可達(dá)性信息”，這種可達(dá)性信息只是一種用于表示經(jīng)由哪些特定的自治系 統(tǒng)( a s ) 可到達(dá)哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息。b g p 的運(yùn)作主要通過消息來進(jìn)彳亍【引，定義了四 種類型的消息：初始消息( o p e nm e s s a g e ) ，更新消息( u p d a r em e s s a g e ) ， 通知消息( n 0 1 1 f i c a t l 0 n m e s s a g e ) 和保持激活消息( k e e p a l e m e s s a g e ) 。 初始消息是建立傳輸協(xié)議后發(fā)送的第一個(gè)消息，為對(duì)等設(shè)備之間打開一個(gè)b g p 通信 會(huì)話，只有等到雙方確認(rèn)后才可以交換更新，通知和保持激活消息。更新消息用于 提供其他b g p 系統(tǒng)的路由更新。路由器根據(jù)接收到的更新消息可以從路由表中清除 一條或者多條失效路由，同時(shí)發(fā)布若干路由。通知消息在檢查到有錯(cuò)誤發(fā)生( 如連 接中斷，磋商出錯(cuò)，報(bào)文出錯(cuò)) 時(shí)發(fā)送。保持激活消息主要用于保持兩個(gè)路由器會(huì) 話連接的激活狀態(tài)。兩個(gè)b g p 系統(tǒng)之間首先建立一條t c p 連接，然后開始交換整 個(gè)路由表，不需要對(duì)整個(gè)路由表進(jìn)行定期的更新，只有路由表發(fā)生變化以后才發(fā)送 其他的更新報(bào)文。路由器通過這些信息構(gòu)造出自治系統(tǒng)連接圖，根據(jù)連接圖刪除環(huán) 路，制定選擇路徑策略。 自治系統(tǒng)( a s ) 的經(jīng)典定義5 惺，一組路由器在同一管理之下，在a s 內(nèi)部使 用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議( i g p ) 和統(tǒng)度量來路由數(shù)據(jù)包，通過外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議將數(shù)據(jù)包路 由到其他a s 。本論文中的自治系統(tǒng)和域的概念可以相互替換，指在一個(gè)統(tǒng)一管理 下的一組路由器和網(wǎng)絡(luò)的集合。在生成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中，節(jié)點(diǎn)表示單域中的用于處 理域問路由和信令信息的o b g p 路由器，邊代表相鄰o b g p 路由器之間的連接。 利用b g p 的域間交換特性，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行一些必要的擴(kuò)展后，o b g p 能夠 在多域光網(wǎng)絡(luò)中綜合傳遞建立l i g h t p a t h 所需要的路由和信令信息，最終為網(wǎng)絡(luò)邊緣 的客戶提供種跨過多個(gè)光網(wǎng) 域建立，管理和控制e n d t o e n dl i g h t p a t h 的機(jī)制。 基于o b g p 如何更好地為客戶提供所需要的e n d - t o - e n d 的l i g h t p a t h ，無論從技術(shù)本 重慶郵l b 人。碩卜論文第章絎論 身或者應(yīng)用價(jià)值方面都有重要的意義。 然而，到目i 為止o b g p 并未標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)機(jī)制主要有兩種卅。一種是 c a n a r i e 在c a * n e t 4 t l 光網(wǎng)絡(luò)中提出的并且向i e r f 提交的相關(guān)草案早描述 的，通過對(duì)傳統(tǒng)b g p 的更新報(bào)文( u p d a r em e s s a g e ) 里的網(wǎng)絡(luò)層可達(dá)信息屬性 域( n l r i ) t 1 9 1 2 0 1 進(jìn)行擴(kuò)展，并引入多協(xié)議擴(kuò)展屬性m p b g p ( m u l t i p r o t o c o le x t e n s i o n s f o r b g p ) f 2 j 】和擴(kuò)展團(tuán)體屬性b g p c o m m ( b g p e x t e n d e dc o m m u n i t i e s a a f i b m e ) i 2 2 來實(shí)現(xiàn)l i g h t p a t h 的創(chuàng)建。其中在l i g h t p a t h 標(biāo)識(shí)類型屬性域( t y p e ) 里，通過o x a l 0 1 和0 x a l 0 2 這兩個(gè)值指明當(dāng)前處于l i g h t p a t h 創(chuàng)建的哪個(gè)階段。路由器接收到擴(kuò)展的 u p d a l 限報(bào)文后，進(jìn)行相應(yīng)的處理。實(shí)踐證明，這種對(duì)傳統(tǒng)b g pu p d 婀報(bào)文格 式進(jìn)行修改的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，并不會(huì)影響到b g p 目前的應(yīng)用，同時(shí)能為客戶建立跨過多 個(gè)光網(wǎng)絡(luò)域的e n d - t o e n d 的l i g h t p a t l l 。 另外一種實(shí)現(xiàn)機(jī)制是考慮到光網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)發(fā)展，以及今后研究工作的進(jìn)一步開 展，在將b g p 擴(kuò)展應(yīng)用到多域光網(wǎng)絡(luò)的思想基礎(chǔ)上【1 4 】【1 耵，對(duì)原有b g p 引入了一種 新的報(bào)文格式t i p o b g p m e s s a g e ，專門用于創(chuàng)建跨域的e n d - t o - e n d 的l i g h t p a t h ”j 。 在這種新的報(bào)文格式中，定義了l i g h t p a t h 創(chuàng)建的階段，波長信息，操作模式以及其 他一些相關(guān)信息。同時(shí)，在每個(gè)o b g p 路由器里增加了一張波長表，用于記錄與鄰 居o b g p 路由器間的波長信息。在資源發(fā)現(xiàn)和預(yù)留過程中，o b g p 路由器根據(jù)該表 來判斷當(dāng)前是否有可用的波長資源。研究證明，這種通過添加新的o b g p m e s s a g e 的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，不會(huì)對(duì)其他四種報(bào)文格式以及b g p 的應(yīng)用產(chǎn)生影響，同時(shí)能夠滿足客 戶創(chuàng)建跨域的e n d - t o e n dl i g h t p a t l l 的需求。由于本論文的工作是在該機(jī)制上做的進(jìn) 一步擴(kuò)展，所以還將會(huì)在下一章中對(duì)該機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)地描述。 然而，就目前的研究現(xiàn)狀來看，無論哪種機(jī)制都只是實(shí)現(xiàn)了在多域光網(wǎng)絡(luò)中， 利用o b g p 為客戶創(chuàng)建e n d t o e n d 的l i g h t p a t h ，還有其他一些關(guān)鍵性問題，比如； 當(dāng)發(fā)生資源請(qǐng)求競爭時(shí)，如何更加有效地分配有限的資源：當(dāng)有多個(gè)源向同一目的 節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求，并且請(qǐng)求需要占用部分相同鏈路資源時(shí)，如何使地理位置相對(duì)較遠(yuǎn) 的源的請(qǐng)求能有較高的成功率建立l i g h t p a t h ；根據(jù)當(dāng)前資源請(qǐng)求競爭狀況是否激烈， 如何采取不同的機(jī)制來有效地創(chuàng)建e n d t o - e n d 的l i g h t p a t h 等方面，并沒有進(jìn)行更 深層次的研究。 為此，本文針對(duì)以上需要進(jìn)行的工作做了一定的探討，對(duì)第二種實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行 了迸一步擴(kuò)展，定義了對(duì)目前o b g p 協(xié)議中0 b g p m e s s a g e 報(bào)文格式以及波長表 的基本擴(kuò)展，引入客戶請(qǐng)求接入控制以及虛預(yù)留資源的方法，提出了一種新的多域 協(xié)同的e n d - t o - e n d 的l i g h t p a t h 提供機(jī)制即d i f f s e r v a w a r eo b g p 。在該機(jī)制中，每 個(gè)自治域能夠根據(jù)預(yù)先制定的接入控制策略】，接受或者拒絕某個(gè)客戶的l i g h t p a t h 創(chuàng)建請(qǐng)求；對(duì)客戶請(qǐng)求進(jìn)行了優(yōu)先級(jí)的區(qū)分，當(dāng)發(fā)生資源請(qǐng)求沖突時(shí)，能夠根據(jù)客 重慶郵電人中頌十論文 第一章緒論 戶的優(yōu)先級(jí)別來有效地分配有限的資源， 低優(yōu)先級(jí)的客戶請(qǐng)求虛預(yù)留的波長資源， 高優(yōu)先級(jí)的客戶請(qǐng)求將肯更多的機(jī)會(huì)搶占 從而在一定程度上提高獲得每段鏈路上所 需要的波長資源的成功率。d i f f s e r v a w a r e o b g p 具有兩種工作模式：四步法和兩步 法。在資源競爭不激烈的情況下，使用兩步法工作模式能相對(duì)快速地創(chuàng)建e n d - t o e n d 的l i g h t p a t h ，而且不同優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求的l i g h t p a t h 創(chuàng)建成功率也能夠得到保證。在資 源競爭激烈的情況下，四步法工作模式創(chuàng)建e n d - t o e n d l i g h t p a t h 的時(shí)間開銷相比于 兩步法稍多一些，但各個(gè)優(yōu)先級(jí)客戶請(qǐng)求的l i g h t p a t h 創(chuàng)建成功率( 尤其是高優(yōu)先級(jí) 客戶請(qǐng)求) 比兩步法更能得到保障。源o b g p 路由器根據(jù)當(dāng)前的資源請(qǐng)求競爭激烈 狀況，選擇有效的工作模式來創(chuàng)建e n d - t o - e n d 的l i g h t p a t h 。 論文的最后部分使用o p n e t m o d e l e r1 0 0 網(wǎng)絡(luò)仿真工具對(duì)d i f f s e r v a w a l e o b g p 的有效性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并對(duì)資源請(qǐng)求競爭逐漸增大情況下，它的兩種工作模式 的性能進(jìn)行了仿真比較。 1 2 依托課題及本文主要研究內(nèi)容 本文的研究依托于國家8 6 3 項(xiàng)目“動(dòng)態(tài)靈活光網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究” ( 項(xiàng)目編號(hào)：2 0 0 5 a a l 2 2 3 1 0 ) 。根據(jù)該項(xiàng)目的研究目標(biāo)和內(nèi)容，本論文圍繞基于 o b g p 如何更好地為客戶提供所需要的e m l 4 0 - e n d 的l i g h t p a t h 展開研究，具體內(nèi)容 包括：引入域的接入控制策略，實(shí)現(xiàn)各個(gè)獨(dú)立的自治域能夠靈活地管理l i g h t p a t h 資 源：引入客戶請(qǐng)求區(qū)分服務(wù)的思想，實(shí)現(xiàn)在資源請(qǐng)求競爭發(fā)生的情況下更加合理地 分配有限的資源；討論資源請(qǐng)求競爭激慰的情況下，多域協(xié)同的e n d - t o - e n d 的 l i g h t p a t h 提供機(jī)制的兩種工作模式的有效性 1 3 論文結(jié)構(gòu) 本文后續(xù)各章的結(jié)構(gòu)安排如下： 第二章，討論了在光網(wǎng)絡(luò)早，使o b g p 能夠提供e n d - t o - e n d l i g h t p a t h 的能力所 必需具備的條件。由于我們是在第二種o b g p 實(shí)現(xiàn)機(jī)制基礎(chǔ)上做的進(jìn)一步擴(kuò)展，所 以在本章中，將對(duì)該實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)魑介紹。 第三章，討論了在光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，基fo b g p 為客戶提供e n d - t o - e n dl i g h t p a t l i 所面l 臨的一些關(guān)鍵問題，提出了一種新的多域協(xié)同的e n d - t o e n d 的l i g h t p a t h 提供 機(jī)制即d i f l s e r v - a w a r eo b g p 。描述了d i t t s e r v a w a r eo b g p 四步法和兩步法這兩種 工作模式的算法和l i g h t p a t h 創(chuàng)建過程，并且分別詳細(xì)討論了兩種亡作模式成功建立 e n d - t o - e n dl i g h t p a t h 的時(shí)白j ，以及l(fā) i g h t p a t h 創(chuàng)建失敗后對(duì)資源的釋放時(shí)間。 第四章，利用o p n e t 仿真工具對(duì)d i t t s e r v a w a r eo b g p 的有效性以及隨著資源 重慶郵電人中頸p 論 第一章緒論 請(qǐng)求競爭逐漸增大情況下，兩種工作模式的有效性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。并對(duì)仿真結(jié)果 進(jìn)行了分析和討論， 第五章對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)并描述了未來的工作。 重慶郵電人學(xué)碩f 論第一章光邊界h 天脅議( o b g p 第二章光邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議( o b g p ) 2 1o b g p 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和基本要求 在光網(wǎng)絡(luò)中為客戶創(chuàng)建的l i g h t p a t h 種類主要有兩種：域內(nèi)的和域間的。域內(nèi)的 l i g h t p a t h 創(chuàng)建主要通過結(jié)合流量工程的域內(nèi)網(wǎng)關(guān)協(xié)議和g m p l s 信令協(xié)議，如 f i s i s t e 】、【0 s p f ，t e l 、【c r l d p 和 r s v p - t e 等來控制光交換單元上的連接建立。 如何進(jìn)行域內(nèi)的l i g h t p a t h 創(chuàng)建在這里不做討論。 在域間使用o b g p 進(jìn)行e n d - t o e n dl i g h t p a t h 的創(chuàng)建，不會(huì)影響到各個(gè)域內(nèi)部各 種協(xié)議的正常運(yùn)行。o b o p 的基本思想是將b o p 路由器與光交換單元緊密結(jié)合起 來，通過接收到的信息對(duì)它所控制的光交換單元進(jìn)行連接建立【l ”。o b g p 網(wǎng)絡(luò)要求 在每一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)域中至少有一個(gè)o b g p 路由器，用于傳遞域間的路由信息和信令信 息，并且各個(gè)o b g p 路由器能夠根據(jù)接收到的信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。路由信息和信 令信息的傳遞都共享一條相同的傳輸連接( 即相同的t c p 連接被用于傳輸建立 l i g h t p a t h 所需要的路由和信令信息) 。由于協(xié)議本身對(duì)于信息有選擇的進(jìn)行傳送， 因此能夠最大限度的減輕核心路由器的負(fù)擔(dān)。一個(gè)典型的o b g p 路由器，主要包含 三個(gè)組件：傳統(tǒng)的b g p 路由器( 路由引擎) ，用于執(zhí)行對(duì)等體之間的會(huì)話功能，處 于o b g p 的控制面層；光交換單元( 比如o x c ，a w g ，其中o x c 可以是任意類型 的交叉連接) ，以及b g p 路由器與光交換單元之間的交換控制接口( s c s ) ，b g p 路由器通過該接口塒光交換單元上具體的波長建立實(shí)際的連接。另外，在本論文中， 假定所有的o x c 都具有波長轉(zhuǎn)換能力1 2 5 】。 e n d t o - e n dl i g h t p a l l l 的建立無論從容量還是e n d - t o - e n d q o s 需求等方面都適用 于下一代高帶寬的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用，如網(wǎng)格【2 7 】。為了將o b g p 用于多域光網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建 e n d - t o - e n d 的l i g h t p a t h ，需要在b g p 的基礎(chǔ)上滿足以下幾方面要求l l 6 】： 1 在多域光網(wǎng)絡(luò)中，o b g p 能夠公布必要的用于建立l i g h t p a t h 的可達(dá)性信息。 并且光網(wǎng)絡(luò)中的各o b g p 路由器能夠清楚地知道目前網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錉顩r。 2 o b g p 能夠描述波長的限制條件以及各個(gè)光交換單元是否具有波長轉(zhuǎn)換能 力。在光交換單元有波長轉(zhuǎn)換能力的情況下，能夠選擇不同的波長進(jìn)行 e n d t o e n d 的連接。 3 o b g p 能夠提供標(biāo)識(shí)不同l i g h t p a t h 的功能，比如波長的標(biāo)識(shí)，連接的標(biāo)識(shí)， 不同光網(wǎng)絡(luò)自治域的標(biāo)識(shí)，優(yōu)先程度的標(biāo)識(shí)等。 4 類似于i p 路由列表，能夠擴(kuò)展當(dāng)前的本地路由信息庫( r i b ) ，使它能夠記 啦慶郵i t ：人，碩i | 文第串尤邊界網(wǎng)艾m 議( o b g p ) 錄路出信息，可用的波長信息以及其他些十關(guān)信息。在建立從源到目的 域的l i g h t p a t h 的過程中，每個(gè)o b g p 路由器能夠根據(jù)其信息庫罩的信息， 來判斷當(dāng)前是否有可用的波長。 2 2o b g p 的實(shí)現(xiàn)機(jī)制 目i j ，將b g p 擴(kuò)展用于多域光網(wǎng)絡(luò)來創(chuàng)建e n d - t o e n d 的l i g h t p a t h ，主要通過 兩種機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。種是對(duì)傳統(tǒng)的b g p 更新報(bào)文( u p d a t em e s s a g e ) 格式進(jìn)行 擴(kuò)展，片引入多協(xié)議擴(kuò)展屬性和擴(kuò)展團(tuán)體屬性實(shí)現(xiàn)光通道的發(fā)現(xiàn)，丟失，建立和刪 除等功能。這種機(jī)制對(duì)于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不頻繁時(shí)是有效的，但在網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)和資源信 息不斷變化的情況下，將加劇網(wǎng)絡(luò)局部資源的沖突，增加網(wǎng)絡(luò)的阻塞率和降低網(wǎng)絡(luò) 性能【2 引。另外一種是在傳統(tǒng)b g p 四種報(bào)文的基礎(chǔ)上，定義了第五種報(bào)文即o b g p 報(bào)文格式( o b g pm e s s a g e ) 專門用于l i 曲t p a t l l 的創(chuàng)建?？紤]到光網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā) 展，以及使用專門的報(bào)文建立l i g h t p a t h 的方便性，為了更好地為客戶創(chuàng)建所需要的 l i g h t p a t h ，本文在第二種實(shí)現(xiàn)機(jī)制的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步擴(kuò)展。接下來，對(duì)這種實(shí)現(xiàn) 機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)介紹。 2 2 1 對(duì)傳統(tǒng)b g p 的擴(kuò)展 在這種實(shí)現(xiàn)機(jī)制中，為了將b g p 擴(kuò)展用于多域光網(wǎng)絡(luò)來為客戶創(chuàng)建所需要的 e n d - t o e n d 的l i g h t p a t h ，主要對(duì)傳統(tǒng)的b g p 進(jìn)行了兩個(gè)方面的擴(kuò)展【2 3 】。一是在原 來四種報(bào)文格式以外，添加了一種新的被專門用于創(chuàng)建e n d - t o e n dl i g h t p a t h 的 o b g pm e s s a g e 報(bào)文格式。二是在每個(gè)o b g p 路由器中添加了一張波長表，用于 記錄與鄰居o b g p 路由器間的波長信息。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的所有o x c 都沒有波長轉(zhuǎn)換 能力。接下來分別對(duì)這兩部分的擴(kuò)展進(jìn)行詳細(xì)的描述 這種新的o b g pm e s s a g e 由b g p 標(biāo)準(zhǔn)的信頭【8 】和附加域組成。信頭格式和附 加域格式分別如圖2 一l ，2 2 所示。 域長( 字節(jié)) 1 62l可變 黲8 跫霉黧譬。? 爨鬈霧移鬻霧攀緲辮 徽 ”臻? 警警鬻“ f 。8 ：“黔，w w 基。纛乞童蠹 黲標(biāo)記一“一”長度j ” k “ 乎9 類型 葭?；Ｂ?。 。0 。 7 ?i o ： l 蒸g k 蔗瞧# 虢i l 戮自；魍縫攮盛磊女 圖2 - 1 信頭格式 標(biāo)i 己( m a r k e r ) ：含有認(rèn)證值，用來作為認(rèn)證機(jī)制的一部分，接受者可由此確認(rèn) 發(fā)送者t 1 勺身份。 e 大| l f | j l u 人學(xué)碩 論文第鏟光邊y 網(wǎng)天協(xié)議( o b g p ) 長度( l e n g t h ) ：表示報(bào)文的總長度，單位是字節(jié)。 類型( t y p e ) ：標(biāo)志報(bào)文類型。報(bào)文鄉(xiāng)：型e 要有五種，分別是仞始報(bào)文( o p e n ) ， 更新報(bào)文( u p d a t e ) ，通知報(bào)文( n o t i f i ( a t i o n ) 以保持激活報(bào)文( k e e p a l i v e ) 和o b g p 報(bào)文( o b g pm e s s a g e ) 域長( 比特) 444 4可變可交 菱”| 。3 屬夔摯。，i 墨陵3 i i ：霧辨溺 匱 黲麟 # 妒 黲。，g 二z 長度 磊照i ? 纛纛；i 素甏，匿薹蠢磊鞠 予l 嬉 & 自自躲五乏纛纛妻。鑫淼； 圖2 2o b g pm e s s a g e 報(bào)文格式 階段i d ( p h a s ei d ) ：指明l i g h t p a t h 建立過程中當(dāng)前所處的階段，可能的取值有： 資源發(fā)現(xiàn)( d i s c o v e r y ) ，資源預(yù)留( r e s e r v a t i o n ) ，連接建立( s e t u p ) ，證實(shí) ( c o n l i r m a t i o n ) ，釋放( t e a r d o w n ) ，出錯(cuò)( e r r o r ) 。 子i d ( s u b p h a s e：用于證實(shí)階段和出錯(cuò)階段。在證實(shí)階段中，指明當(dāng)前是_id) l i g h t p a t h 創(chuàng)建成功證實(shí)還是l i g h t p a t h 釋放成功證實(shí)。在出錯(cuò)階段中，用于指明具 體的出錯(cuò)原因。 工作模式( o p c m f i o n a lm o d e ) ：用于指明工作模式類型。主要有兩種工作模式： 兩步法( t w o - p h a s e ) 和四步法( f o u r - p h a s e ) 。 屬性長度( a t t r i b u t el e n g t h ) ：表示屬性的總長度。 屬性( a t t r i b u t e ) ：由以下幾部分構(gòu)成： a s 路徑( a sp a t h ) ：一組顯示路徑列表，用于指明所建l i g h t p a t h 從源到目的 節(jié)點(diǎn)的a s 路徑。具體而言，a s 路徑上的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)為源節(jié)點(diǎn)，最后一個(gè)為目的節(jié) 點(diǎn)，中間依次為從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)需要經(jīng)過的中間節(jié)點(diǎn)。 下一跳( n e x th o p ) ：下一跳o b p g 路由器的口地址。 l i g h t p a t h 標(biāo)識(shí)( l i g h t p a t h _ i d ) ：與a s 路徑一起，指明一條唯一的l i g h t p a t h 。 波長可達(dá)性信息( l a m b d a 烈) ：在資源發(fā)現(xiàn)階段中，記錄一系列可用的波長信 息；在資源預(yù)留階段中，記錄由目的節(jié)點(diǎn)最終決定使用的唯一的一條波長信息。 另外，在每一個(gè)o b g p 路由器里都添加了一張波長表，用于記錄與鄰居o b g p 路由器問的波長信息，在資源發(fā)現(xiàn)和預(yù)留過程中，路由器根據(jù)該表來判斷當(dāng)前是否 有可用的波長資源。每個(gè)波長的入口信息包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容，如圖2 - 3 所示。 l i 自治域編號(hào)波長玉d 連接i d 優(yōu)先級(jí)建立完全i j 曩厭郵i u 人。予碩 論文第蒂) 匕邊譬網(wǎng)天協(xié)議( o b g p ) 幽2 - 3 0 b g p 波 = = 表 自治域編號(hào)( a sn u m b e r ) ：該波長迮接的o b g p 路由器所硇：的自治域編號(hào)。 波長i d ( l a m b d ai d ) ；包括波長的編號(hào)，源端口號(hào)，目的端口號(hào)，與自治域編 號(hào)一起指定一條唯一的波長。 連接i d ( c o n n e c t i o ni d ) ；包括l i g h t p a t h 標(biāo)識(shí)( l i g h t p a t h _ i d ) 和a s 路徑 ( a s p a t h ) 。用于標(biāo)識(shí)一條唯一的l i g h t p a t h 。若此項(xiàng)為空，表示該波長可以被使用， 否則不可被使用。 優(yōu)先級(jí)( p r e f e r e n c el e v e r ) ：該波長的優(yōu)先級(jí)，目前該屬性域沒有被使用，可用 于今后的研究。 建立完全( s e t u pc o m p l e t e ) ：布爾型變量，用于指明該波長在o x c 上的連接 是否已經(jīng)被成功建立。 2 2 2 基于o b g p 創(chuàng)建e n d - t o - e n d 的l i g h t p a t h 四步法工作模式的主要思想是，e n d t o e n dl i g h t p a t h 創(chuàng)建由四個(gè)階段構(gòu)成，即 資源發(fā)現(xiàn)階段( d i s c o v e r yp h a s e ) 、資源預(yù)留階段( r e s e r v a t i o np h a s e ) 、連接建立階 段( s e t u p p h a s e ) 和證實(shí)階段( c o n f i r m a t i 0 1 3 p h a s e ) 。 一條完整的l i g h t p a t h 由多段鏈路組成，為了成功創(chuàng)建一條e n d - t o - e n d 的的 l i g h t p a t h ，首先需要逐一發(fā)現(xiàn)從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的每段鏈路上是否都有可用 的資源。在資源發(fā)現(xiàn)階段中，源o b g p 路出器產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的l i g h t p a t h 標(biāo)識(shí)號(hào)， 并創(chuàng)建一個(gè)用于資源發(fā)現(xiàn)的d i s c o v e r yo b g p 報(bào)文，從波長表罩選取a s 路徑上的下 一個(gè)節(jié)點(diǎn)間的空閑波長，將路由信息，l i g h t p a t h 標(biāo)識(shí)等相關(guān)信息寫入到該報(bào)文中， 然后將該報(bào)文發(fā)送給a s 路徑上的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。收到此報(bào)文后，節(jié)點(diǎn)查看它的波長 表，由于波長連續(xù)性限制，節(jié)點(diǎn)將選擇與接收到的報(bào)文罩可用波長相同的波長，并 將這些可用的波長信息寫入到該報(bào)文中，并傳給下一個(gè)中自j 節(jié)點(diǎn)，重復(fù)此操作，直 至目的節(jié)點(diǎn)。 資源發(fā)現(xiàn)階段完成后，需要將每段鏈路上的可用資源預(yù)留起來。在資源預(yù)留階 段，目的節(jié)點(diǎn)將從這些可用波長中選擇一個(gè)作為創(chuàng)建l i g h t p a t h 所需要的波長，將該 波長的標(biāo)識(shí)寫入報(bào)文中，并將報(bào)文的階段i d 屬性值改為r e s e r v a t i o n 。發(fā)送該報(bào)文給 a s 路徑上的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)。收到該報(bào)文后，節(jié)點(diǎn)檢查該波長當(dāng)前是否能夠被使用。 如果能，將l i g h t p a t h 標(biāo)識(shí)、a s 路徑等記錄到該波長對(duì)應(yīng)的屬性中，并將該報(bào)文傳 送給它的的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)有多個(gè)請(qǐng)求需要預(yù)留