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html模版L2VPN與L3VPN介紹與對比
1. VPN技術簡介

VPN是運營商通過其公網向用戶提供的虛擬專有網絡,即在用戶的角度VPN是用戶的一個專有網絡。對於運營商來說公網包括公共的骨幹網和公共的運營商邊界設備。地理上彼此分離的VPN成員站點通過客戶端設備(CPE)連接到對應的運營商邊界設備(PE),通過運營商的公網組成客戶的VPN網絡。

2. 傳統的VPN組網方式

傳統的VPN主要采取兩種組網的方式:專線VPN和基於客戶端設備的安全VPN。

專線VPN使用靜態的虛電路(如ATM PVC、FR PVC 等)連接客戶的站點,形成一個二層的VPN骨幹網。VPN成員站點連接到運營商的邊界設備(PE),由運營商負責建立VPN成員站點之間的虛電路連接,客戶對屬於自己VPN的站點的路由進行自主的控制和管理。采用這種方式組建VPN無論對運營商或者是對客戶來說成本都是很高的,而且二層虛電路的業務提供的周期長,網絡管理人員需要進行大量的手工配置工作。

對於基於客戶端設備的(CE Based)VPN,VPN的功能全部在客戶端的設備中實現。運營商的設備對客戶的VPN來說是完全透明的。客戶可以通過購買相應的VPN設備或者在現有的路由器、網關或者甚至是PC機上安裝相應的VPN功能軟件就可以開始獨立構建基於客戶端設備的VPN。由於VPN的成員站點之間通常是通過非信任的Internet實現互連的,所以一般基於客戶端設備的VPN在實現時都引入某些安全機制保護站點之間跨Internet的客戶私有流量。這個解決方案的最大缺點就是客戶需要購買、配置和維護昂貴的VPN網關設備,同時也意味著需要高素質的網絡管理人員對VPN網關設備和整個VPN網絡進行有效的管理和維護,相應也會帶來企業網絡成本的上升。

3. MPLS VPN

MPLS技術提供瞭類似於虛電路的標簽交換業務,這種基於標簽的交換可以提供類似於幀中繼、ATM的網絡安全性。同時相對於傳統的VPN技術來說,MPLS VPN可以實現底層標簽自動的分配,在業務的提供上比傳統的VPN技術更廉價,更快速。同時MPLS VPN可以充分的利用MPLS技術的一些先進的特性,比如說MPLS 流量工程能力,MPLS的服務質量保證,結合這些能力,MPLS VPN可以向客戶提供不同服務質量等級的服務,也更容易實現跨運營商骨幹網服務質量的保證。同時MPLS VPN還可以向客戶提供傳統基於路由技術VPN無法提供的業務種類,比如像支持VPN地址空間復用。對於MPLS的客戶來說,運營商的MPLS網絡可以提供客戶需要的安全機制,以及組網的能力,VPN底層連接的建立、管理和維護主要由運營商負責,客戶運營其VPN的維護和管理都將比傳統的VPN解決方案簡單,也減低瞭企業在人員和設備維護上的投資和成本。基於MPLS的VPN可以作為傳統的基於二層專線的VPN、純三層的IP VPN和隧道方式的VPN的替代技術,在現階段可以作為傳統VPN技術的有效補充。

具體到MPLS VPN的實現方式,根據運營商邊界設備PE是否參與客戶的路由,運營商在建立基於IP/MPLS的VPN時有兩種選擇:

第三層的解決方案, 通常稱作是Layer3 MPLS VPNs

第二層的解決方案,通常稱作是Layer2 MPLS VPNs

衡量一個VPN解決方案的優劣主要基於以下幾點的考慮:

支持的業務種類;

可以向用戶提供的連接的種類;

擴展性;

部署的復雜度;

業務開展的復雜度;

管理和維護的復雜度;

部署的成本;

管理和維護的成本。

當然這些因素並不是絕對的,實際的應用中很難簡單的說這兩個方案誰優誰劣。兩個方案都有其優缺點,有其特定的業務模式,也都還處在不斷完善發展的階段,選擇一個方案的關鍵是運營商實際的網絡運營環境,和運營商自身的業務定位,要向客戶提供什麼樣的服務模式。

4. Layer3 MPLS VPN

Layer3 MPLS VPN是一種基於路由方式的MPLS VPN解決方案,ITEF RFC2547中對這種VPN技術進行瞭描述,MPLS Layer3 VPN也被稱作是BGP/MPLS VPNs。BGP/MPLS VPN使用類似傳統路由的方式進行IP分組的轉發,在路由器接收到IP數據包以後,通過在轉發表查找IP數據包的目的地址,然後使用預先建立的LSP進行IP數據跨運營商骨幹的傳送。為瞭使運營商的路由器可以感知客戶網絡的可達性信息,運營商的邊界路由器(PE)和客戶端路由器(CE)進行路由信息的交互。PE和CE之間的路由交換可以采用靜態路由,也可以采用RIP、OSPF、ISIS和BGP等動態的路由協議。BGP/MPLS VPN的解決方案支持對等方式的VPN網絡結構。PE之間屬於同一MPLS VPN的路由信息通過BGP協議承載進行交互。PE路由器使用LSP進行路由轉發,對於運營商路由器P並不需要知道客戶VPN網絡的信息,這種透明可以有效的減小P路由器的負擔,提高網絡的擴展性和業務開展的靈活性。通過PE之間、PE和CE之間的路由交互,客戶的路由器可以知道屬於同一個VPN的網絡拓撲信息。

BGP/MPLS VPNs 可以解決基於純IP Layer3 VPN無法實現的一些功能,主要有:

支持地址重疊,即同時支持使用公有地址的客戶端設備和私有地址的客戶端設備,或者多個VPN使用同一個地址空間;

支持重疊VPN,即一個站點可以同時屬於多個VPN。

對於傳統基於路由的VPN來說,要解決以上的問題有一定的挑戰性。MPLS VPN使用VPN路由轉發表(VRF)解決地址重疊的問題。在運營商PE路由器上使用基於每VPN的路由轉發表隔離不同VPN的路由。通過路由信息的隔離,實現支持VPN地址的重疊。如果一個PE上有多個CE屬於同一個VPN,那麼這些CE共享PE上的VPN路由轉發表。對於重疊VPN的情況,重疊發生的站點需要使用獨立的VRF表存儲來自其所屬VPN的路由信息。地址重疊的另一個問題是,PE路由器從鄰居的BGP更新中會收到屬於不同VPN的重疊路由信息。為瞭區別來自不同VPN的路由信息,PE使用8 octet的路由標識(RD)對來自不同VPN的路由信息進行標識。這個8 octet的路由標識作為4 octet的IP地址前綴的擴展構成瞭一個新的地址類(VPN-IPv4地址)。RD不參與路由發佈的過程,它所起的作用僅僅是區分屬於不同VPN站點的路由。RD和VRF之間建立瞭一種一一映射的關系,VRF在發佈路由信息時將同時附帶相應的RD信息。對於重疊VPN的情況,這類站點雖然同時屬於多個VPN,但是它隻需要一個RD,並不需要多個RD以對應多個VRF,其主要的目的是為瞭節省PE路由器上的存儲資源。對於這類的VPN成員站點,路由分佈的策略和單一VPN成員站點是一致的。為瞭防止PE路由器接收到不屬於該PE 上VPN成員的路由信息而浪費PE的資源,MPLS VPN使用BGP的擴展屬性來控制運營商網絡中路由信息的發佈。這個功能是通過對BGP的團體屬性來實現的,所有的客戶VPN都被賦予一個唯一的團體屬性值。在PE接收到一條路由時,BGP進程將檢查該路由的擴展屬性,如果該屬性和該PE上承載的VPN的擴展屬性相同PE將接收該路由,如果不同,PE將忽略這些BGP路由。 通過這種方式,PE路由器可以避免存儲一些不必要的路由信息,提高網絡的可擴展性。

從以上的分析可以看出,MPLS VPN可以支持創建重疊VPN,所謂重疊VPN是指同一個站點同時屬於多個VPN的情況。這種功能特別適用於企業之間並購時的網絡整合或者企業之間由於合作的需要,相互之間需要共享網絡資源。用戶將依靠服務提供商來實現特定的路由控制,也就是說,路由控制來自於CE路由器並且派送到PE路由器。在圖1中,用戶A,站點1,既歸屬於VPN A,又歸屬於VPNC 。該站點的路由信息由本地PE路由器在一個RD中進行通告,這個RD同時包含瞭兩個Route Target擴展屬性:一個用於VPN A,另一個用於VPN C。遠端的PE根據BGP擴展屬性對來自該PE的路由信息進行接收和處理。

當通告一個VPN-IPv4路由時, BGP信息中攜帶瞭VPN的內標簽信息和相關VPN的BGP 下一跳信息。PE路由器可以通過LSP可以建立兩兩之間之間的通信。這些LSP可以看做是MPLS VPN的外層標簽,可以通過多種信令協議方式建立,比如LDP或者RSVP/TE。當PE接收到一個目的為遠端VPN站點的IP分組時,PE給分組包附加兩層MPLS標簽。

外標簽或者稱作是隧道標簽用於標識BGP的下一跳即遠端PE的地址;內標簽或者稱之為VPN標簽標識PE上特定的VPN成員,具體的說應該是標識到PE上的VRF。P路由器隻是根據標簽進行數據轉發,整個過程VPN過程對於P路由器透明。

5. MPLS Layer2 VPN

基於MPLS的第二層VPN解決方案保留瞭傳統基於第二層VPN解決方案的優勢。MPLS L2 VPN降低瞭VPN業務開通復雜度,特別是在現有的VPN中增加站點時,在大多數情況下隻需把供應商邊緣(PE)路由器連接到新站點上即可,相應也減小瞭業務提供的周期。通過采用MPLS技術,可以在多元融合的網絡中運行二層VPN、三層VPN、流量工程、Diffserv及許多其它業務,服務提供商可以為IP、第三層(MPLS/IP)和二層VPN共同管理和維護單一的基於MPLS的網絡。基於第二層的MPLS VPN解決方案提供瞭運營商網絡和客戶的VPN網絡之間的完全獨立,也就是說,運營商邊界的PE設備和CE設備之間沒有進行路由交換,運營商隻是簡單向客戶提供一些基於2層的網絡功能。運營商的網絡和客戶的VPN網絡和完全架構在層疊的網絡模型上,從客戶的角度看運營商隻是提供瞭一個簡單的2層連接。這種透明簡化瞭運營商網絡的結構和配置管理,同時也提供瞭對客戶的多業務支持能力,運營商除瞭傳統的IP業務以外,還可以向客戶提供IPv4, IPv6, IPX, DECNet, OSI, SNA等等業務,以及一些傳統基於電路業務的仿真,比如說FR、ATM等。

目前Layer2 MPLS VPN的解決方案可以提供以下兩種連接方式的服務:

-點到點連接

-點到多點連接

5.1 點到點仿真虛電路

對於點到點仿真虛電路方式的Layer2 MPLS VPN主要是基於以下的幾個IETF草案,這幾個草案基本上已經成為點到點方式L2 VPN的事實標準:

“draft-martini-l2circuit-trans-mpls-0x.txt”

“draft-martini-l2circuit-encap-mpls-0x.txt”

“draft-kompella-mpls-l2vpn-0x”

“draft-kompella-ppvpn-l2vpn-0x”

這幾個草案基本上可以劃分為Layer2 MPLS VPN兩個主要的技術流派: Martini和Kompella。兩種解決方案在數據層面非常相似,都支持多種二層技術。兩個草案的區別主要在控制層面;前者支持點對點的服務,後者可以支持點對多點服務。 Draft-Martini不包括用於VPN成員自動發現機制,更多的操作需要手工完成。支持Martini的運營商和設備廠傢主要有Level 3 Communications, Cisco Systems, Nortel Networks, Laurel Networks, Vivace Networks, Mazu Networks, Gone2 Ltd., Global Crossing, Cable Wireless, and Juniper Networks, Inc.。支持Kompella的主要有Juniper Networks, Telefónica Data, Cable & Wireless, CoSine Communications, WorldCom, KPN Dutch Telecom, Nortel Networks, and Unisphere Networks.。由於Draft-Martini比Draft-Kompella的機制簡單,實現起來比Draft-Kompella容易,所以提供MPLS的2層VPN的廠傢基本上都支持Martini草案,能支持Kompella方式的廠傢比較少。

5.1.1 Draft-Martini基於MPLS的二層VPN

Martini草案的基於MPLS的二層VPN是一種點對點的解決方案。可以支持的二層技術主要有:幀中繼、ATM AAL5 CPCS模式、ATM透明信元模式、以太網、以太網VLAN、HDLC、PPP、SONET/SDH鏈路仿真服務。

為瞭通過運營商MPLS網絡承載L2幀,Martini草案引入VC(虛連接)的概念。VC通過MPLS標簽棧的方式在MPLS骨幹網由LSP構建的隧道中進行復用,其標簽的結構如圖 3所示。

LSP可以看作是承載多條VC的隧道,VC可以看作是實際承載L2幀的電路,VC實際是隧道LSP中的子LSP。隧道LSP提供PE之間的隧道連接,VC承載特定用戶(VPN)的數據幀。隧道ISP的建立方式可以有多種,可以使用LDP的方式或者是RSVP/CR-LDP等信令協議。PE之間VC 標簽的分發使用下遊標簽分配的方式,可以采用靜態分配的方法也可以通過信令進行分配,VC和傳統的LSP一樣也是單向的,為瞭獲得雙向的VC連接必須對VC兩端的PE都進行配置。為瞭實現這種等級化的結構,在用戶(VPN)的數據幀穿透運營商的網絡時被打上瞭兩層的標簽:

外層標簽或者隧道標簽:用於標識隧道LSP,用於定位特定的目的PE路由器;

內層標簽或者VC標簽:用於標識用戶的連接,用於定位目的PE路由器上特定的VPN成員站點。

以PE1為源端、PE2為目的端為例,當PE1發送一個二層PDU到PE2時,PE1首先為二層凈荷添加一個VC標簽,然後添加一個隧道標簽。隧道標簽用來確定MPLS分組從PE1到PE2的通路;隻有MPLS分組到達PE2時,VC標簽才可見,PE2對分組的處理取決於VC標簽的內容。

隧道標簽用來確定通過MPLS網絡的通路,VC標簽用來識別端點的VLAN、VPN、或連接。例如,如果MPLS分組的凈荷是ATM AAL5 協議數據單元時,PE2能從VC標簽推斷出凈荷對應的出口,以及AAL5 PDU的VPI/VCI值。如果凈荷是幀中繼PDU時,PE2能從VC標簽推斷出凈荷對應的出口,以及DLCI值。如果凈荷是以太網幀時,PE2能從VC標簽推斷出凈荷對應的出口,及VLAN識別符。

使用隧道標簽和VC標簽的方法,可以將多個二層“VC”復用到單個“Tunnel”中,可以節省運營商骨幹MPLS網絡中對LSP的需求量,有利於提高網絡的擴展性。

5.1.2 Draft-kompella基於MPLS的二層VPN

Kompella草案的基於MPLS的二層VPN是一種點對多點的解決方案。但是和下面將要提到的VPLS對比,Kompella方式的點對多點連接隻是一種點到點連接的集合。和Martini方式相比,Kompella的優勢是引入瞭VPN的自動發現機制,在網絡初始化時需要對VPN的所有站點進行配置,一旦初始化完成後,隻需對新添加的站點進行配置,而不必觸及已配置的站點。Kompella的自動發現機制使用BGP作為VC標簽分配的信令,整個VPN建立的過程充分的借鑒的L3 MPLS VPN實現的思想。PE之間建立全網狀的IBGP會話,相互交換VPN成員信息和VPN能力的協商。

對於大型的IP運營商來說,其網絡中原有運行的BGP可以作為Kompella方式Layer2 MPLS VPN的信令載體,在同一個信令平臺上可以同時提供L2和L3的VPN業務。對於網絡的運營和維護來說也不會增加很大的負擔。基於Layer3 MPLS VPN的運營商經驗也完全可以被Komplla VPN借鑒,比如說VPN跨域的問題,Kompella就可以采用和Layer3 MPLS VPN相似的方法實現,而Martini VPN的跨域問題解決起來就比較的困難。但是,Kompella VPN在借鑒瞭Layer3 MPLS VPN思想的同時也不可避免的繼承瞭Layer3 MPLS VPN 實現、配置管理復雜、業務提供周期長等缺點,導致瞭目前支持和實現Kompella的廠傢較少,有關這方面的問題還處於進一步研究的過程中。

在數據層面上Kompella和借鑒瞭Martini的封裝格式,可以支持:幀中繼、ATM AAL5 CPCS模式、ATM透明信元模式、以太網、以太網VLAN、HDLC、PPP、SONET/SDH鏈路仿真服務等二層技術。

5.2 點到多點連接(VPLS)

目前在IETF中有多個草案解決L2多點連接的問題,這些草案的主要目標都是為瞭解決Layer 2以太幀透過運營商IP/MPLS 網絡進行點到多點傳送的問題。通過運營商的IP/MPLS網絡,Layer2 MPLS VPN可以仿真一個局域網交換機,具有基於MAC地址對用戶的數據幀進行轉發的能力。最終的目的是構架客戶端基於L2交換的VPN網絡。這種解決方案一般也稱作是VPLS(Virtual Private LAN Services)。VPLS技術的核心思想在草案“draft-lasserre-vkompellappvpn- vpls-0x.txt”中有詳細的描述,以下的幾個草案對lasserre草案中的思想進行瞭擴充或者是提出瞭一些廠傢特有的解決方案:

draft-kompella-ppvpn-vpls-00.txt

draft-kompella-ppvpn-dtls-01.txt

draft-lasserre-tls-mpls-00.txt

draft-heinanen-dns-ldp-vpls-00.txt

draft-tsenevir-gre-vpls-00.txt

draft-augustyn-vpls-arch-00.txt

draft-khandekar-ppvpn-hvpls-mpls-00.txt

draft-sajassi-vpls-architectures-00.txt

VPLS 的解決方案實際上是對Martini解決方案中引入概念的擴展。VPLS實際上是在PE之間建立瞭一個全網狀的VC連接來仿真點到多點的連接。值得註意的是VC是一個單向的連接,為瞭承載雙向的數據流,需要一對VC連接。 VC標簽信息的交換主要有兩種方法,一種是LDP標簽分配方式,另外一種是BGP標簽分配的方式。客戶VPN使用32bit的VPN ID進行標識,也有一些草案中使用56bit或者64bit的VPN ID進行擴展。還有一種解決方案是將VPN ID存儲在DNS系統中進行統一的管理控制,可以簡化業務提供的過程。在VPLS中,VLAN ID對於運營商網絡來說沒有任何的意義,運營商的網絡根據為客戶VPN分配的標簽進行標簽交換,所以對於Layer2 MPLS VPN來說,它可以不受最大4095個VLAN數目的限制。PE設備的功能體(多數情況下是PE路由器)像普通的二層交換機一樣進行MAC地址的學習,唯一的不同是Layer2 MPLS VPN通過VC進行數據幀的轉發。通過MAC地址的學習每個承載VPN的PE上都會生成相應的MAC地址轉發表,這個轉發表稱作是VFI (Virtual Forwarding Instance),VFI和PE上的VPN之間是一一對應的關系。和Layer3 MPLS VPN一樣,為瞭合理地利用設備的資源,Layer2 MPLS VPN的PE設備上隻存儲它承載的VPN的MAC轉發表,而不是網絡中所有VPN的MAC轉發表。P路由器不進行任何的MAC地址學習,整個Layer2 MPLS VPN的建立過程對P路由器是透明的。

PE不必像傳統的L2 交換機一樣運行STP協議,因為在Layer2 MPLS VPN中使用MPLS的內在保護機制進行鏈路的保護,而且VPLS的PE之間采用的全網狀連接的VC,PE之間的流量相互可以直達,所以不會產生L2 交換網絡中通常會遇到的線路保護和線路環路的問題,所以也就沒有使用STP協議的必要。Layer2 MPLS VPN可以避免通常L2交換網絡中因為使用STP帶來的網絡恢復的周期長、網絡的控制性受限制等問題。如圖6中所示,VPLS中也可以實現重疊VPN的網絡結構,站點1同時屬於VPN A和VPN C,在數據平面VPN A和VPN C的數據可以通過不同的VLAN ID使用802.1q復用到單一物理接入鏈路上。在控制平面,客戶需要對其路由協議的發佈進行一定的策略控制,決定路由發佈和VPN之間的對應關系。對運營商而言,路由的管理和控制是由用戶進行的,運營商的維護管理的工作簡單。

6. Layer3和Layer2 VPN綜合比較及分析

從以上的分析中可以看出,基於MPLS的L2和L3解決方案各有其優缺。對於運營商來說到底采用何種方式在網絡中實施MPLS VPN需要考慮L2 和L3方案各自的優缺,結合網絡的現狀,方案實施的成本,以及對當前和將來業務的綜合分析、預測。

6.1 支持的服務類型

對於L3的MPLS 來說,由於路由協議和信令協議的限制面前隻支持純IP的業務,而L2 VPN的解決方案由於采用二層的透傳技術,對於客戶側的很多三層協議是透明的,這些協議包括:IPv4、IPv6、IPX,DECnet,OSI,SNA等等。相對於L3來說,L2對於用戶業務類型的要求限制要少一些。尤其,現在很多的組織已經或者正在準備開始使用IPv6,將來也會有很多的企業向IPv6遷移。對於運營商來說,如何為這部分企業用戶提供VPN的連接業務。對於L3的 VPN來說需要對面前IPv4的路由技術和對面前M-BGP的功能進行增強,生成一個新的VPNIPv6的address family 。 其間,還會涉及到對運營商邊界路由器軟件或者硬件上的升級。對於L2的VPN來說,可以繼續的為這些企業用戶提供VPN的業務。Layer 2 MPLS VPN的特性也使其也可以很容易的實現目前困擾Layer 3 MPLS VPN的很多技術,比如說網絡的組播,L3 MPLS VPN有關組播能力的支持還有待進一步的研究。

6.2 組網能力

運營商在向客戶通過MPLS VPN服務的時候可以采用多種的組網方式 ,MPLS L2和L3的VPN都支持以下的幾種VPN組網方式:

1. Point-to-Point.

2. Hub and Spoke.

3. Partial Mesh.

4. Full Mesh.

5. Overlapping VPNs.


由於實現機制的不同,MPLS L2和L3 VPN對以上幾種組網方式的支持能力有差異。具體來說,Layer3 MPLS VPN對於1、4、5組網方式的支持能力好,而對2、3組網方式的支持相對比較的復雜。對於Layer2 MPLS VPN來說,實現1、2、3、4連接的能力強。為什麼會產生這種差異呢?Layer2 MPLS VPN直接采用VC的方式構建VPN站點直接的連接,相對於通過控制BGP的路由傳遞建立的Layer3 MPLS VPN來說,在組網的能力上更靈活一些。但是Layer2 MPLS VPN在支持連接方式5即重疊VPN的時候,需要對重疊發生處的CE設備進行一定的配置,CE設備需要對發佈到PE的路由信息進行控制。在這個過程中,對於客戶來說會喪失一部分三層路由的透明性。

6.3 網絡擴展性

在對比L3解決方案和L2解決方案擴展性的時候我們可以發現許多共同的地方。一般來說對於MPLS VPN來說網絡的擴展性主要受以下幾個因素的限制。一個限制因素是運營商邊界的LSR最大可以支持的LSP或者是VC的數量;另一個限制因素是運營商邊界路由器上可以存儲的配置文件的大小。配置文件包括邊界路由器的全局路由信息和相關的VPN配置信息。對於L3 的MPLS VPN來說,配置文件包括VRF(virtual route forwarding )、RD、BGP擴展屬性的信息和路由過濾的策略。對於 MPLS 2層的解決方案來說,配置文件包括VPN對等PE的靜態配置信息以及端口和VPN之間的映射關系。如果在Layer2 MPLS VPN解決方案中引入VPN成員站點的自動發現機制,可以極大的簡化Layer2 MPLS VPN的配置過程和控制配置文件的規模。

對於L3的解決方案來說,運營商邊界PE上可以存儲的路由的數量也是影響VPN擴展性的一個重要因素。運營商邊界路由器上存儲在來自所有成員VPN的路由信息。減小運營商路由器PE上路由數量的方法是盡可能的對VPN的路由進行匯總。L2解決方案同樣也存在這樣的限制,解決的方法是使用一定的策略對PE路由器上MAC地址的數量進行限制,防止來自VPN的大量源MAC地址信息使PE路由器溢出。

6.4 網絡部署的難易程度

實施L3的MPLS解決方案通常需要高端的PE設備作為運營商邊界LSR,因為在L3 的情況中作為運營商邊界的LSR需要處理大量的路由表信息,而且還要同時處理多個路由表的信息。在實施L3的VPN時需要部署M-BGP作為傳遞內標簽的信令協議,對於網絡中已經部署瞭大量的BGP協議的大型IP網絡來說,其運營商傾向於開展L3的VPN解決方案,以充分的利用網絡中已部署的BGP協議。在運營商實際的業務實施的過程中,需要對原有的BGP進行一些調整,包括對BGP路由反射簇的調整和對路由聯盟的調整,調整的目標是對BGP路由反射器或者聯盟邊界路由器的負載進行均衡,防止網絡中的某些設備負載過大,提高網絡的擴展性。這些調整需要進行合理的規范,深入的分析和研究,保證L3 VPN的實施不會對網絡中原有的網絡穩定性和擴展性產生影響。

對於L2 VPN的解決方案來說,對PE的要求相對簡單,多數的解決方案不需要使用BGP作為標簽分配的信令協議,所以PE之間不需要運行BGP協議。對於那些網絡中原來沒有運行BGP,或者是不希望繼續使用BGP作為標簽分配信令的運營商來說,L2 VPN的解決方案就比較吸引力。當然,對於那些希望利用原有的BGP協議的運營商來說,也可以采用使用BGP作標簽分配的L2 VPN解決方案進行實施。對於跨域的MPLS VPN來說,使用BGP作為跨域標簽分配的工具比單純使用LDP作跨域標簽分配更簡單,更容易實現,有更好的網絡擴展性。

6.5 業務提供過程

L3 MPLS VPN業務的提供需要運營商通過控制路由信息為用戶定制VPN的網絡拓撲。具體的說就是要設計包含客戶路由信息的VRF,制定RD和路由屬性的分配方法。多個端口是否共享一個VRF,或者在重疊VPN方式中VRF包含來自多個VPN的路由信息,這些問題都需要運營商進行仔細的規劃和實施。運營商還需要創建和維護於客戶CE路由器之間的路由交換。相對來說,Layer2 MPLS VPN的業務提供比較簡單。運營商PE上隻需要配置相應的PE之間的VC連接以及PE端口或者電路和VPN之間的映射。目前在IETF中提出瞭很多PE VPN成員站點的自動發現機制,來增加Layer2 MPLS VPN的智能化,隨著VPN自動發現機制的標準化,Layer2 MPLS VPN的配置將進一步的簡化。

6.6 運營管理和維護

運營商在管理和維護L3的MPLS VPN,作配置改動或者進行故障的檢查和修復時,實際上主要是處理路由器BGP對等會話,各種擴展屬性的BGP路由和路由器的發佈和控制,以及運營商邊界PE和客戶路由器CE之間的對等關系。在很多大型的IP網絡中,為瞭增加網絡的擴展性,使用瞭BGP路由反射器或者是聯盟對自治域內的IBGP會話進行控制,這些措施在提高網絡擴展性的同時也增加瞭網絡管理維護和故障發現、檢查和修復的復雜度。隨著VPN用戶數量的增加,運營商邊界路由器的配置文件也將變得越來越龐大,網絡的可運營可管理的能力也隨之下降。

對於Layer2 MPLS VPN來說,情況相對要簡單一些,因為運營商不需要管理和維護屬於客戶的路由信息。對於大多數的Layer2 MPLS VPN解決方案來說也不需要BGP作標簽的分配和路由信息的傳遞。網絡的管理和維護相對比較簡單。但是,對於kompella和某些VPLS的Layer2 MPLS VPN解決方案來說,BGP仍然作為標簽分配的信令協議使用。無論那種實現的方式,運營商在管理和維護Layer2 MPLS VPN時隻需要處理簡單的VC概念和VPN和PE路由器端口之間的映射關系,具體到每一個PE上,運營商隻需要維護單一的全局路由表,記錄Layer2 MPLS VPN MAC地址和轉發路徑信息的轉發表可以使用靜態的配置或者是通過PE動態的學習獲得。Layer2 MPLS VPN和L3 MPLS VPN面臨的一個共同的問題就是,隨著VPN網絡規模的擴張和VPN站點數量的增加,運營商邊界的PE路由器的配置文件將變得十分的龐大,對於這個問題可以采用VPN成員的自動發現機制將配置文件控制在一個合理的范圍,或是采用基於圖形的MPLS VPN管理軟件簡化管理和維護的難度。

6.7 運營成本

對比兩種MPLS VPN部署的成本,L3的解決方案要比L2的解決方案稍高一些。L3的解決方案要求運營商邊界的PE路由器同時處理多個路由表,相對於L2解決方案對邊界路由器的要求要苛刻一些。特定的網絡解決方案的運營維護成本主要取決於網絡的復雜程度,網絡越復雜,對網絡運營管理人員的專業要求更高,業務開展的周期也會相應的延長。所以,在同等網絡規模的前提下L3 MPLS VPN的運營成本高於Layer2 MPLS VPN。

7. MPLS VPN應用的分析和建議

從以上的分析中,我們可以得出,MPLS VPN技術是未來構建VPN網絡的技術發展方向,無論是相對於傳統的基於電路或者虛電路方式的二層VPN組網技術還是傳統基於CPE設備的IP隧道VPN技術或者是基於傳統基於運營商網絡的VPN解決方案,MPLS VPN技術都有著明顯的優勢,MPLS VPN依托MPLS技術可以提供更多元化的業務種類,多種服務質量,MPLS也為MPLS VPN提供瞭基於標簽的內在安全機制和基於LSP保護的保護機制,簡化瞭運營商和客戶對VPN進行管理維護的工作量,縮短瞭運營商提供VPN業務的周期,使運營商可以面對市場的需求做出靈活的反應。

但是運營商向MPLS VPN技術的演進應該是應該循序漸進的過程。對於大多數的運營商來說,目前其數據業務的主要來源還是面向客戶的傳統L2 VPN和專線業務。實施MPLS VPN的過程必須充分的考慮已有網絡的網絡運營結構和當前的網絡業務模式。MPLS VPN作為一項新業務,一方面其自身還處在一個不斷的發展和完善的時期,另一方面對於大多數的運營商來說沒有大規模運營MPLS VPN的經驗,貿然的實施MPLS VPN技術有很大的風險。建議運營商在保持原有業務的同時,可以利用運營商的MPLS骨幹網推出MPLS VPN的業務作為傳統專線業務的補充,使用優惠的資費政策吸引一部分中小用戶,積累一定的運營經驗。

具體到MPLS VPN的兩種實現方式,Layer3 MPLS VPN由於發展的時間較長,其協議本身相對完善一些,一些運營商已開始瞭Layer3 MPLS VPN業務的一些嘗試。Layer3 MPLS VPN由於其實現機制的問題,其網絡的運營管理和維護,以及運營商邊界路由器需要存儲大量的客戶路由信息引發的網絡擴展性問題要求必須對Layer3 MPLS VPN的實施進行很好的規劃。雖然IETF也在就這方面的問題不斷的對Layer3 MPLS VPN進行改進,但是在目前技術和網絡條件都不成熟的情況下Layer3 MPLS VPN的應用應定位於中小規模的企業VPN用戶。等Layer3 MPLS VPN本身的協議完善及運營商本身積累瞭一定的網絡運營管理經驗以後再進行全網的普及。

Layer2 MPLS VPN的出現是MPLS VPN技術的一個新亮點,隨著其協議的成熟和標準的確定,Layer2 MPLS VPN將成為MPLS VPN技術的主流技術。Layer2 MPLS VPN技術可以實現幀中繼、ATM、以太網、以太網VLAN、HDLC、PPP、SONET/SDH鏈路仿真服務和多種二層鏈路技術的互通,運營商和客戶之間的責任明確,運營模式清晰,是邁向IP/MPLS全業務網的關鍵一步,可以實現真正意義上的多網合一。在演進的過程中原有的非IP接入電路技術(FR、ATM)可以實現重復利用,可以最大限度的為運營商節省網絡升級的投資。與Layer3 MPLS VPN的解決方案比較,Layer2 MPLS VPN可以提供更好的網絡擴展性,還可以支持除IP以外的多種協議(IPX,SNA等)所以更適合在大型的VPN網絡中使用,特別是在多級運營商或者運營商的多級網絡環境中(Carrier Support Carrier)。對於客戶來說從傳統的二層VPN升級到Layer2 MPLS VPN的過程是透明的,客戶路由器原有的電路映射關系不需要進行任何的改動。就目前來說,Layer2 MPLS VPN面臨的最大問題就是協議不成熟,沒有標準化。目前設備廠傢間解決方案種類繁多,大多數的設備隻實現瞭協議定義的基本功能,還不具備全業務支持的能力,各種解決方案之間也無法實現互通。Layer2 MPLS VPN協議本身的不完善也是制約其應用的一個重要因素,目前大多數的Layer2 MPLS VPN的配置過程都需要進行大量的手工配置,不適合組大規模的網絡。對於一個適合進行大規模部署的網絡解決方案來說,必須要支持自動發現和機制,減少配置過程中因為人為失誤造成配置錯誤的可能性。另外,除瞭以BGP作為信令協議的解決方案以外,Layer2 MPLS VPN的跨域問題還沒有能夠完全的解決。Layer2 MPLS VPN業務的成熟需要運營商積累一定的運營經驗,其業務本身也需要市場和客戶認可的過程。

綜合以上的分析,運營商可以根據自身的網絡情況選擇使用什麼樣的方式、什麼樣的技術和什麼樣的運營模式提供其MPLS VPN的業務。對於傳統處於壟斷地位的運營商來說可以采用循序漸進的方式,將MPLS VPN作為其傳統VPN業務的一種補充,同時可以采用設備代管代維或者其它運營模式獲取單純帶寬批發之外的利潤。采用逐步替換的方式完成向IP/MPLS全業務網的演進。對於新型的寬帶業務運營商或者是需要重新進行網絡建設或者網絡升級的傳統運營商來說,其本身處於競爭的地位,沒有什麼原有技術的限制和負擔,所以可以直接的采用MPLS VPN技術構建其VPN業務體系。利用MPLS VPN靈活,低成本,業務提供周期短的特點,采用L2和L3結合的方式向客戶提供MPLS VPN業務,通過面向中小型企業用戶和寬帶上網的業務提供,積累運營的經驗,逐步的擴大目標業務群,增加網絡的覆蓋范圍,最終實現跨大區域提供大型VPN業務的能力。在網絡建設發展的初期,可以采用少量傳統技術如幀中繼、ATM技術和MPLS VPN結合向客戶提供服務,滿足客戶的不同需求。在MPLS VPN網絡發展成熟到一定的階段,采用在幀中繼、ATM設備中引入MPLS VPN,或是將這些幀中繼、ATM設備推向網絡邊緣的方式全面實現網絡向IP/MPLS全業務網的演進。

來源:QQ中文教程網

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