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譯者：李莉（daisylee  lili99@whu.edu.cn）
譯文發布時間：2001-6-10
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Network Working Group                                          D. Awduche
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Category: Informational                                           J. Agogbua
                                                               M. O'Dell
                                                               J. McManus
                                                     UUNET (MCI Worldcom)
                                                            September 1999



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

本備忘錄的狀態
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版權聲明
   Copyright (C) The Internet Society (1999).  All Rights Reserved.

摘要
本文檔提出了基于多協議標記交換MPLS的流量工程的一系列要求。它對在MPLS域
方便實施高效可靠的網絡運作的策略性能做了分析。這些策略可以用來優化網絡資源利用，
增強面向流量的網絡性能。

目錄

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 現有IGP控制機制的局限性
3． MPLS和流量工程
	3.1 MPLS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 統計與性能監測
5.4 流量主干的基本屬性
5.5 流量參數屬性
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	對具體實現的考慮
8．	小結
9．	對安全方面的考慮
10．參考文獻
11．鳴謝
12．作者地址
13．版權聲明


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域入口節點處
根據轉發等價類FEC（Forwarding Equivalence Classes）給數據報分配一個固定長度的短
標記，在整個MPLS域內，和數據報相捆綁的標記將決定數據報的轉發，這時將不再考慮
數據報本來的報頭。 
　　依據這個相對簡單的規范，可以設計出一套有效的協議構架來解決當前Internet中區分
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的規范，或在此基礎上的實現，
將會有助于實現這些目標。另外，我們還描述了MPLS實現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。這一節提出了MPLS的要求的必要性。
流量工程（TE）主要是優化運行網絡的性能。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競爭的本質，流量工程已經成
為大型自治系統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。而在未來的區分服務的因特網中，一些與統計數據有關的面向流量
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，而不是由突發的流量所造成的短時間擁塞。發生擁
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生的擁塞。
2．	當業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務請求進行
控制，從而保證業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，通常可以用流量工程來解
決。
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的控制者。該系統包括一系列相互連接的網絡元素，一個
網絡性能監測系統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
用網絡性能監測系統對網絡的狀態進項觀察，然后對業務流量進行描述，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。這一過程可以針對網絡的現有狀態實時進行，
或者，借助預報技術對網絡狀態的發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的修改，
2．	對與路由有關的參數的修改，
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。

2.3 現有IGP控制機制的局限性

這一小節闡述了IGP在流量工程方面的較為明顯的局限性。
現有的因特網內部網關協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化算法。這些協議都是拓撲驅動的，因此它們
都不考慮網絡可用的帶寬和流量的特征。當出現以下情況時，就會發生擁塞：
1．	多個業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．	某條業務流的最短路徑將通過某條帶寬不足以支持該業務的鏈路或接口時。
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。

3． MPLS和流量工程

這一節闡述了MPLS在流量工程上的應用。接下來的章節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。