基于組播VPN的民航數據通信應用論文范文

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1組播VPN機制

組播VPN是基于MPLSL3VPN來實現組播傳輸的技術。如圖1所示，網絡中同時承載著兩個相互獨立的組播業務：公網實例、vpn實例A。公共網絡邊緣PE組播設備支持多實例。各實例之間形成彼此隔離的平面，每個實例對應一個平面。以VPN實例A為例，組播VPN指：當VPNA中的組播源向某組播組發送組播數據時，在網絡中所有可能的接收者中，僅屬于VPNA（即Site1、Site3或Site5中）的組播組成員才能收到該組播源發來的組播數據。組播數據在各Site及公網中均以組播方式進行傳輸。其中，實現組播VPN所需具備的網絡條件如下：（1）在每個Site內支持基于VPN實例的組播。（2）在公共網絡內支持基于公網實例的組播。（3）PE設備支持多實例組播，即支持基于VPN實例和公網實例的組播，并支持支持公網實例與VPN實例之間的信息交互和數據轉換。為了滿足以上條件，互聯網工程任務組（IETF）最終形成制定了以MD（MulticastDomain）組播域方案來實現組播VPN的標準。MD方案的基本思想是：在骨干網中為每個VPN維護一棵稱為Share-MDT的組播轉發樹。來自VPN中任一Site的組播報文都會沿著Share-MDT被轉發給屬于該MD的所有PE。MD是一個集合，它由一些相互間可以收發組播數據的VRF組成。其中，支持組播業務的VRF為MVRF，它同時維護單播和組播路由轉發表。PE收到組播報文后，如果其MVRF內有該組播組的接收者，則繼續向CE轉發；否則將其丟棄。不同的MVRF加入到同一個MD中，通過MD內自動建立的PE間的組播隧道（MT）將這些MVRF連接在一起，實現了不同Site之間的組播業務互通。每個MD會被分配一個獨立的組播地址，稱為Share-Group。當兩個MVRF之間通信時，用戶報文以GRE方式被封裝在骨干報文里通過MT進行傳輸，骨干報文的源地址為PE用來建立BGP連接所使用的接口IP地址，目的地址為Share-Group。

2民航數據通信網中組播VPN的實現

在民航數據通信網中實現組播VPN主要需完成骨干網絡的準備工作以及組播VPN設計與實施等工作。

2.1組播VPN的規劃設計民航ATM數據網華東地區ATM交換機上的RPM-PR板卡提供了MPLSVPN業務，目前部署的MPLSVPN業務網絡拓撲為星形結構，即由區域一級節點9槽RPM板卡作為P設備和路由反射器，而其他節點均為PE設備。華東地區ATM網絡中同時承載著兩個相互獨立的組播業務：ATM數據網公網組播實例和名為YJCJ2的用戶私網組播實例。VPN組播實例是通過在P和PE設備上部署實現的，網絡中，作為P和PE的RPM板卡上運行著公網組播實例，而作為PE的RPM板卡同時又運行著用戶私網組播實例。公網的組播實例是在所有RPM板卡上開啟組播應用。上海虹橋和浦東機場兩個節點的10槽RPM板卡負責接入用戶的VPN組播業務，所以需在這兩臺設備上部署MPLSVPN應用，并在這兩個用戶站點相應的VRF實例中開啟組播應用。在本案例中，VPN用戶接入側要求使用的是PIM密集模式，而民航數據網MPLSVPN公網則使用的是PIM稀松模式。在MPLSVPN網絡中不同用戶的VPN站點都是彼此邏輯獨立的，并且VPN用戶數據封裝MPLS標簽后通過公網的PE和P設備進行傳輸。對于VPN組播來說，數據的傳輸模式也是類似的。PE設備通過將該VPN實例中的用戶VPN組播數據報文封裝成公網所能“識別”的公網組播數據報文進行組播轉發。這種將私網組播報文封裝成公網組播報文的過程就叫做構造組播隧道（MT）。在PE上，每個VPN用戶的組播數據是通過不同的MTI(MulticastTunnelInterfac)組播隧接口在公網構造組播隧道，參見圖2。由于公網、VPN網以及用戶接入側各組播部署中都采用PIM協議啟用了組播應用，MPLSVPN中組播應用包含如下的PIM鄰居關系：（1）PE-P鄰居關系：指PE上公網實例接口與鏈路對端P上的接口之間所建立的PIM鄰居關系。（2）PE-PE鄰居關系：指PE上的VPN實力通過MTI收到遠端PE上的VPN實例發來的PIMHello報文后建立的鄰居關系。（3）PE-CE鄰居關系：指PE上綁定VPN實例的接口與鏈路對端CE上的接口之間建立的PIM鄰居關系。部署公網組播實例需在華東地區所有相關RPM板卡開啟組播服務，考慮到密集模式對RPM設備和骨干網資源的開銷，在民航ATM數據網中使用了PIM稀松模式。根據網絡的物理網絡拓撲模型，選取上海虹橋9槽RPM板卡作為RP。

2.2組播VPN的實施運行在MPLSVPN網絡中的P和PE設備上部署PIM協議，這些設備之間會形成PE-P鄰居關系，從而使得公網支持組播功能，并形成公網的組播分發樹。本案例中使用PIM稀松模式，即在虹橋和浦東機場節點的9、10槽RPM板卡的配置底層IGP路由協議的接口上部署PIM稀松模式，這樣就構造了公網的PIM共享樹。在傳輸用戶私網組播報文的PE上部署基于VRF實例的組播，一個VPN實例唯一制定一個Share-Group地址。同一個VPN組播域內的PE之間形成PE-PE鄰居，并形成該組播域的共享組播分發樹（Share-MDT）。在本例中就是在虹橋和浦東機場的10槽YJCJ2VRF實例中部署相應的defaultMDT地址239.255.0.5。用戶CE設備和PE連接CE的相應接口啟用組播，本例中使用PIM密集模式。這樣就形成了PE-CE鄰居關系。本例中是在虹橋和浦東機場節點的相應VPN業務端口配置PIM密集模式。當用戶有組播報文需要傳輸的時候，就將組播報文發送給PE的VRF實例，PE設備收到報文后識別組播數據所屬的VRF實例。用戶私網的數據報文對于公網是透明的，不論數據歸屬或類別，PE都統一將其封裝為公網組播數據報文，并以Share-Group作為其所屬的公網組播組。一個Share-Group唯一對應一個MD，并利用公網資源唯一創建一棵Share-MDT進行數據轉發。在該VPN中所有私網組播報文，都通過此Share-MDT進行轉發。如圖3所示，可以看到華東地區公網上的Share-MDT創建的過程。虹橋節點10槽RPM向9槽RPM(RP節點)發起加入消息，以Share-Group地址作為組播組地址，在公網沿途的設備上分別創建（*，239.255.0.5）表項。同時虹橋浦東機場節點也發起類似的加入過程，最終在MD中形成一棵以虹橋節點9槽RPM為根，以虹橋、浦東機場節點10槽RPM為葉的共享樹（RPT）。隨后，虹橋和浦東機場節點10槽RPM的公網實例向公網RP發起注冊，并以自身BGP的router-id地址作為組播源地址、Share-Group地址作為組播組地址，在公網的沿途設備上分別創建（20.51.5.6，239.255.0.5）和（20.51.5.3，239.255.0.5）表項，形成連接PE和RP的最短路徑樹（SPT）。在PIM-SM網絡中，由（*，239.255.0.5）和這兩棵相互獨立的SPT共同組成了Share-MDT。虹橋節點PE的私網組播報文在進入公網后，均沿該Share-MDT向浦東機場節點PE轉發。圖4是私網組播報文在公網中轉發的過程。當浦東機場節點的YJCJ2VPN用戶CE設備加入到虹橋節點數據源所在的組播組，此時由于這兩個站點部署為PIM-DM模式，虹橋節點組播設備會立刻將數據推送到虹橋節點10槽RPM的YJCJ2VRF實例中，并通過該VPN構建的Share-MDT在公網上以（20.51.5.6，239.255.0.5）構建的SPT進行公網組播報文傳輸。當公網組播報文被浦東機場10槽PE設備收到后會將其解封裝成原始的私網組播報文，并轉發給相應的接收CE，最終完成用戶私網組播數據在MPLSVPN網絡中的傳輸。

3總結

民航空管信息業務IP化傳輸趨勢增強，MPLSVPN是民航ATM數據通信網為解決IPoA使用的主要技術，也是未來空管IP通信網中的主要業務應用模式。在民航數據通信MPLSL3VPN網絡基礎上實現組播將是雷達信息、場間監視、視頻會議以及視頻監控等民航業務信息廣播傳輸的合理高效解決方案。通過本次民航ATM數據通信網組播VPN設計與實現，為民航業務組播和運維奠定良好的基礎，也為民航業務發展提供可靠保障。

作者：王碩李占勇單位：北京天航信民航通信網絡發展有限公司