基于組播VPN的民航數(shù)據(jù)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(xiàn)組播傳輸?shù)募夹g(shù)。如圖1所示，網(wǎng)絡中同時承載著兩個相互獨立的組播業(yè)務：公網(wǎng)實例、vpn實例A。公共網(wǎng)絡邊緣PE組播設(shè)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(fā)送組播數(shù)據(jù)時，在網(wǎng)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(fā)來的組播數(shù)據(jù)。組播數(shù)據(jù)在各Site及公網(wǎng)中均以組播方式進行傳輸。其中，實現(xiàn)組播VPN所需具備的網(wǎng)絡條件如下：（1）在每個Site內(nèi)支持基于VPN實例的組播。（2）在公共網(wǎng)絡內(nèi)支持基于公網(wǎng)實例的組播。（3）PE設(shè)備支持多實例組播，即支持基于VPN實例和公網(wǎng)實例的組播，并支持支持公網(wǎng)實例與VPN實例之間的信息交互和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。為了滿足以上條件，互聯(lián)網(wǎng)工程任務組（IETF）最終形成制定了以MD（MulticastDomain）組播域方案來實現(xiàn)組播VPN的標準。MD方案的基本思想是：在骨干網(wǎng)中為每個VPN維護一棵稱為Share-MDT的組播轉(zhuǎn)發(fā)樹。來自VPN中任一Site的組播報文都會沿著Share-MDT被轉(zhuǎn)發(fā)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(fā)組播數(shù)據(jù)的VRF組成。其中，支持組播業(yè)務的VRF為MVRF，它同時維護單播和組播路由轉(zhuǎn)發(fā)表。PE收到組播報文后，如果其MVRF內(nèi)有該組播組的接收者，則繼續(xù)向CE轉(zhuǎn)發(fā)；否則將其丟棄。不同的MVRF加入到同一個MD中，通過MD內(nèi)自動建立的PE間的組播隧道（MT）將這些MVRF連接在一起，實現(xiàn)了不同Site之間的組播業(yè)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(shù)據(jù)通信網(wǎng)中組播VPN的實現(xiàn)

在民航數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中實現(xiàn)組播VPN主要需完成骨干網(wǎng)絡的準備工作以及組播VPN設(shè)計與實施等工作。

2.1組播VPN的規(guī)劃設(shè)計民航ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)華東地區(qū)ATM交換機上的RPM-PR板卡提供了MPLSVPN業(yè)務，目前部署的MPLSVPN業(yè)務網(wǎng)絡拓撲為星形結(jié)構(gòu)，即由區(qū)域一級節(jié)點9槽RPM板卡作為P設(shè)備和路由反射器，而其他節(jié)點均為PE設(shè)備。華東地區(qū)ATM網(wǎng)絡中同時承載著兩個相互獨立的組播業(yè)務：ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)公網(wǎng)組播實例和名為YJCJ2的用戶私網(wǎng)組播實例。VPN組播實例是通過在P和PE設(shè)備上部署實現(xiàn)的，網(wǎng)絡中，作為P和PE的RPM板卡上運行著公網(wǎng)組播實例，而作為PE的RPM板卡同時又運行著用戶私網(wǎng)組播實例。公網(wǎng)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(jié)點的10槽RPM板卡負責接入用戶的VPN組播業(yè)務，所以需在這兩臺設(shè)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(cè)要求使用的是PIM密集模式，而民航數(shù)據(jù)網(wǎng)MPLSVPN公網(wǎng)則使用的是PIM稀松模式。在MPLSVPN網(wǎng)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(shù)據(jù)封裝MPLS標簽后通過公網(wǎng)的PE和P設(shè)備進行傳輸。對于VPN組播來說，數(shù)據(jù)的傳輸模式也是類似的。PE設(shè)備通過將該VPN實例中的用戶VPN組播數(shù)據(jù)報文封裝成公網(wǎng)所能“識別”的公網(wǎng)組播數(shù)據(jù)報文進行組播轉(zhuǎn)發(fā)。這種將私網(wǎng)組播報文封裝成公網(wǎng)組播報文的過程就叫做構(gòu)造組播隧道（MT）。在PE上，每個VPN用戶的組播數(shù)據(jù)是通過不同的MTI(MulticastTunnelInterfac)組播隧接口在公網(wǎng)構(gòu)造組播隧道，參見圖2。由于公網(wǎng)、VPN網(wǎng)以及用戶接入側(cè)各組播部署中都采用PIM協(xié)議啟用了組播應用，MPLSVPN中組播應用包含如下的PIM鄰居關(guān)系：（1）PE-P鄰居關(guān)系：指PE上公網(wǎng)實例接口與鏈路對端P上的接口之間所建立的PIM鄰居關(guān)系。（2）PE-PE鄰居關(guān)系：指PE上的VPN實力通過MTI收到遠端PE上的VPN實例發(fā)來的PIMHello報文后建立的鄰居關(guān)系。（3）PE-CE鄰居關(guān)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(guān)系。部署公網(wǎng)組播實例需在華東地區(qū)所有相關(guān)RPM板卡開啟組播服務，考慮到密集模式對RPM設(shè)備和骨干網(wǎng)資源的開銷，在民航ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)中使用了PIM稀松模式。根據(jù)網(wǎng)絡的物理網(wǎng)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(wǎng)絡中的P和PE設(shè)備上部署PIM協(xié)議，這些設(shè)備之間會形成PE-P鄰居關(guān)系，從而使得公網(wǎng)支持組播功能，并形成公網(wǎng)的組播分發(fā)樹。本案例中使用PIM稀松模式，即在虹橋和浦東機場節(jié)點的9、10槽RPM板卡的配置底層IGP路由協(xié)議的接口上部署PIM稀松模式，這樣就構(gòu)造了公網(wǎng)的PIM共享樹。在傳輸用戶私網(wǎng)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(nèi)的PE之間形成PE-PE鄰居，并形成該組播域的共享組播分發(fā)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(shè)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(guān)系。本例中是在虹橋和浦東機場節(jié)點的相應VPN業(yè)務端口配置PIM密集模式。當用戶有組播報文需要傳輸?shù)臅r候，就將組播報文發(fā)送給PE的VRF實例，PE設(shè)備收到報文后識別組播數(shù)據(jù)所屬的VRF實例。用戶私網(wǎng)的數(shù)據(jù)報文對于公網(wǎng)是透明的，不論數(shù)據(jù)歸屬或類別，PE都統(tǒng)一將其封裝為公網(wǎng)組播數(shù)據(jù)報文，并以Share-Group作為其所屬的公網(wǎng)組播組。一個Share-Group唯一對應一個MD，并利用公網(wǎng)資源唯一創(chuàng)建一棵Share-MDT進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。在該VPN中所有私網(wǎng)組播報文，都通過此Share-MDT進行轉(zhuǎn)發(fā)。如圖3所示，可以看到華東地區(qū)公網(wǎng)上的Share-MDT創(chuàng)建的過程。虹橋節(jié)點10槽RPM向9槽RPM(RP節(jié)點)發(fā)起加入消息，以Share-Group地址作為組播組地址，在公網(wǎng)沿途的設(shè)備上分別創(chuàng)建（*，239.255.0.5）表項。同時虹橋浦東機場節(jié)點也發(fā)起類似的加入過程，最終在MD中形成一棵以虹橋節(jié)點9槽RPM為根，以虹橋、浦東機場節(jié)點10槽RPM為葉的共享樹（RPT）。隨后，虹橋和浦東機場節(jié)點10槽RPM的公網(wǎng)實例向公網(wǎng)RP發(fā)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(wǎng)的沿途設(shè)備上分別創(chuàng)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(wǎng)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(jié)點PE的私網(wǎng)組播報文在進入公網(wǎng)后，均沿該Share-MDT向浦東機場節(jié)點PE轉(zhuǎn)發(fā)。圖4是私網(wǎng)組播報文在公網(wǎng)中轉(zhuǎn)發(fā)的過程。當浦東機場節(jié)點的YJCJ2VPN用戶CE設(shè)備加入到虹橋節(jié)點數(shù)據(jù)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(jié)點組播設(shè)備會立刻將數(shù)據(jù)推送到虹橋節(jié)點10槽RPM的YJCJ2VRF實例中，并通過該VPN構(gòu)建的Share-MDT在公網(wǎng)上以（20.51.5.6，239.255.0.5）構(gòu)建的SPT進行公網(wǎng)組播報文傳輸。當公網(wǎng)組播報文被浦東機場10槽PE設(shè)備收到后會將其解封裝成原始的私網(wǎng)組播報文，并轉(zhuǎn)發(fā)給相應的接收CE，最終完成用戶私網(wǎng)組播數(shù)據(jù)在MPLSVPN網(wǎng)絡中的傳輸。

3總結(jié)

民航空管信息業(yè)務IP化傳輸趨勢增強，MPLSVPN是民航ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)為解決IPoA使用的主要技術(shù)，也是未來空管IP通信網(wǎng)中的主要業(yè)務應用模式。在民航數(shù)據(jù)通信MPLSL3VPN網(wǎng)絡基礎(chǔ)上實現(xiàn)組播將是雷達信息、場間監(jiān)視、視頻會議以及視頻監(jiān)控等民航業(yè)務信息廣播傳輸?shù)暮侠砀咝Ы鉀Q方案。通過本次民航ATM數(shù)據(jù)通信網(wǎng)組播VPN設(shè)計與實現(xiàn)，為民航業(yè)務組播和運維奠定良好的基礎(chǔ)，也為民航業(yè)務發(fā)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(wǎng)絡發(fā)展有限公司