一种在企业路由器上实现智能策略路由的方法

论文总字数：31805字

摘 要

在当今互联网高速发展的时代环境下，人们的生活得到了很大便利。但在发展的同时，网络的复杂性也日益加剧，如何更好地实现网络互连已成为一个十分重要的问题。网络互连离不开路由。传统的路由转发原理是，首先根据报文的目的地址查找路由表，再进行报文转发。但是目前越来越多的用户希望在传统路由转发的基础上根据自己定义的策略进行选路和报文转发。在这样的条件下，策略路由应运而生。策略路由使网络管理员能够根据报文的目的地址、报文的源地址、链路质量和报文大小等属性来制定策略路由，以改变数据包的转发路径，满足用户提出的需求。

不同路由器厂商对策略路由的实现和分类都有一定差异，本文基于华为公司生产的AR系列企业路由器。该产品的策略路由分为本地策略路由、接口策略路由和智能策略路由。本文主要研究了其智能策略路由的产生背景，实现原理和主要功能，并在此基础上进行了两次优化。其中，第一次优化使用把未使用的备用接口关闭的策略，实现了节省蜂窝移动数据流量，降低企业数据业务传输成本的目标。第二次优化是在第一次优化的基础上进行的，通过增加探测链路探测时间间隔的方式，减小了探测链路探测次数，从而减小了企业服务器的压力。

关键词：智能策略路由，AR系列企业路由器，优化

A Method of Realizing Smart Policy Routing on the Enterprise Router

Abstract

The rapid development of Internet brings more and more convenience to our daily life. But at the same time, the complexity of the network is also growing. How to achieve a better network interconnection becomes an important issue. The key technology of network interconnection is the routing strategy. In traditional routing solutions, data packets are forwarded by checking routing tables indexed by the destination addresses of data packets. With the development of computer networks, more and more users ask for an add-on capability to implement user-specific routing and forwarding policies above the traditional routing architecture. Under this condition, policy routing stems out to fulfill the requirement by providing the capability of routing policy making based on multiple attributes of the data flow including the source/destination address, link quality, packet sizes etc.

Different device manufacturers have different implementations on their policy routing solutions. This paper targets at the Huawei AR series enterprises router. Its policy routing was divided into three classes, which are local policy routing, interface policy routing and smart policy routing. Based on a through study of the background, implementation and functionalities of the smart policy routing, this project achieved a two-round optimization of the smart policy routing. The first round optimization aims at a minimal 3G cellular mobile data traffic by an intelligent control strategy to shut down the idle back-up data link, while the second round optimization achieves a higher link status detection efficiency and a relieved enterprise server burden by optimizing the time interval between successive link status detections.

KEY WORDS: Smart Policy Routing, AR series enterprises router, optimization

目 录

摘 要 1

Abstract 2

第一章 绪 论 5

1.1 引言 5

1.2 平台介绍 5

第二章 需求分析 7

2.1 项目背景 7

2.2 客户需求 8

2.3 技术分析 9

2.3.1 智能策略路由 9

2.3.2 网络质量分析 13

2.3.3 SPR与NQA联动 15

第三章 优化策略设计 17

3.1 概述 17

3.2 移动数据流量优化 17

3.2.1 优化方案 17

3.2.2 命令设计 17

3.2.3 效果分析 18

3.3 链路状态探测优化 19

3.3.1 优化方案 19

3.3.2 命令设计 19

3.4 程序设计 21

3.4.1 命令行注册 21

3.4.2 命令行处理 22

3.4.3 配置恢复 23

3.4.4 探测结果处理 24

第四章 系统实现 25

4.1 概述 25

4.2 数据结构 25

4.3 程序伪代码 25

4.3.1 命令行注册 25

4.3.2 命令行处理 26

4.3.3 配置恢复 27

4.3.4 探测结果处理 28

第五章 系统配置 30

5.1 配置过程 30

5.1.1 配置NQA测试例 30

5.1.2 配置智能策略路由的路由参数 30

5.1.3 配置智能策略路由与业务关联 31

5.1.4 配置智能策略路由的nqa-server链路 31

5.2 配置举例 31

第六章 系统验证 34

致 谢 35

参考文献（References） 36

第一章 绪 论

1.1 引言

在互联网时代下，网络规模在不断膨胀，网络业务复杂度不断提高，如何更好的实现网络互连已成为网络领域十分重要的问题。而路由是网络的结构基石，改进网络互连、提高网络效率一种直接有效的方法就是改进路由机制。而传统的路由机制已经无法很好的满足人们的需求，于是出现了各种各样的路由机制。为满足用户在传统路由转发的基础上，能够根据自己定义的策略进行选路和报文转发的需求，产生了一种新的路由机制——策略路由（Policy-Based Routing）。

策略路由是一种依据用户制定的策略进行路由选择的机制，它是互联网流量工程中重要内容之一。它使网络管理员能够根据报文的目的地址、报文的源地址、链路质量和报文大小等属性来制定策略路由，以改变数据包的转发路径，从而向用户提供不同的服务质量QoS（Quality of Service）服务来满足客户策略要求。策略路由需要对传统的路由选择协议进行扩充，在选路的过程中考虑更多的约束参数，例如延迟、抖动、丢包率等，计算出从源地址到目的地址中每一条路由的服务质量，然后根据提前制定的策略选择服务质量最优的一条路由进行报文转发。策略路由具有以下优点：（1）可以根据用户的实际需求制定策略进行选路，具有较强的灵活性和可控性；（2）可以使不同的数据流在不同的链路上传输，提高了链路的利用率；（3）在满足业务对服务质量要求的前提下，可以选择费用较低的链路传输数据，从而降低了企业数据传输的成本。

本文基于策略路由机制，以华为公司生产的AR系列企业路由器为平台，对其策略路由中智能策略路由机制进行了深入研究，并且根据客户提出的节省蜂窝移动数据流量和减小服务器压力的需求，在原来的基础上进行了两次优化。

项目中严格按照软件工程的思想进行，首先进行了项目的需求分析，包括客户需求和该项目所用到的技术，接着进行概要设计，对客户需求制定出详细的执行方案，并根据该方案设计出程序流程，并完成了程序的流程图。然后进行了程序的详细设计，完成了数据结构、伪代码和程序的逻辑。最后进行了配置说明，说明了如何在AR企业路由器上配置该功能以及每条命令的作用。但由于功能需要AR企业路由器和网络环境的支持，故无法演示的结果。

1.2 平台介绍

AR系列企业路由器是华为技术有限公司推出的一款面向企业及分支机构的新一代业务路由网关设备，它凭借华为公司在接入网、核心网、骨干网、通信以及无线等领域的深厚积累，依靠自主研发的VRP平台，具有路由、语音、无线、安全等功能。

AR系列企业路由器一般用于企业内部网络与外部网络的连接处，用于内部网络接入外部网络，是内部网络与外部网络之间的桥梁，也是数据流量的唯一出入口。它能够将多种业务同时部署在在一台设备上，很大程度上降低了企业网络在初期建设上的投资与长期运维的成本。用户可以根据企业用户规模选择不同规格的AR路由器作为出口网关设备。

AR系列企业路由器是基于一个嵌入式操作系统，通过对这个操作系统进行扩展以实现特定的功能。由于它本质上还是一个嵌入式操作系统，所以它具有嵌入式操作系统的基本功能，例如，文件系统管理、内存管理、任务调度、进程间通信等。也正是使用这些基本功能，才能够实现各种复杂的路由协议与用户需求。

下面介绍AR系列企业路由器的基本运行流程。首先，路由器的通过Console口与PC相连，在PC上打开设备调试终端工具，当用户打开电源后，系统会进行初始化的工作，在初始化阶段用户可以进入BootROM模式，在该模式下用户可以进行选择系统运行包、增删文件、修改密码等操作。当初始化完成后，系统会创建当前加载的程序包中设定的全部任务模块，并进行初始化的工作，包括内存分配、命令行注册等工作。命令行注册是用于在路由器系统中设置一种规则，这种规则使用户能够有效的管理路由器系统。在AR系列企业路由器中，这种规则就是命令行，每条命令都有规定的模式，只有按这个模式输入才能被系统正确解析。这与操作系统的在终端下输入的命令十分类似，但操作系统的命令在初始化阶段已经注册完成，而在AR系列企业路由器中，所有命令都不属于操作系统，所以需要任务模块自己注册。在任务模块初始化完成后，会进入配置恢复流程，配置恢复是来恢复上次用户保存的配置，具体来说，就是通过把上次保存的配置恢复文件中的命令重新执行一次，使系统恢复到上次保存配置时的运行状态。在配置恢复结束以后，系统启动的整个过程也就完成了，路由器便会进入工作状态。此时，用户可以下发命令行来查看路由器当前运行的状态，收集运行过程的数据以及管理当前的任务。在用户关闭路由器电源或重启路由器前，用户可以保存当前系统中的配置，以便下次启动时能够恢复到本次运行状态而继续运行。整个系统运行的流程图如图1-1所示。

图1-1 AR路由器系统运行流程图

第二章 需求分析

2.1 项目背景

某企业客户现网中使用华为公司生产的AR系列企业路由器作为企业的出口网关设备，使用一条ATM链路和一条3G链路连接到外部网络，再与企业的远端服务器相连。异步传输模式ATM（Asynchronous Transfer Mode）是由国际电信联盟远程通信标准化组织ITU-T定义的信元传输标准。它以信元为基本单位来进行信息的传输、交换和复用。由于ATM链路具有信元长度固定、面向连接、服务质量优秀、速度快等优点，所以在通常情况下，企业内部使用ATM链路与远端服务器进行业务数据的传输来保证业务的稳定性。但如果ATM链路在某些异常条件下突然中断，就会导致业务数据无法传输，从而致使业务中断和数据丢失，给企业带来严重损失。为减小这种情况发生的概率，增加业务的可靠性，该企业使用另外一条3G链路作为备份链路，当ATM链路不可用时，就把业务切换到3G链路上进行业务数据的传输，这样就不会造成业务中断和业务数据丢失。第三代移动通信技术3G（3rd-Generation）是指支持数据高速传输的蜂窝移动通讯技术。它最大的特点是使用无线传输，覆盖范围广，连接方式灵活，但环境因素对它的影响较大，例如，天气、电磁波等因素都会影响它的传输质量，所以它的稳定性不如ATM链路好。

为了实现上述功能，该企业使用AR企业路由器提供的智能策略路由功能实现链路质量的实时监测，从而实现链路的智能切换。当ATM链路正常时，业务数据在ATM链路上传输；当ATM链路不可用时，业务切换到3G链路上，使用3G链路传输业务数据；当ATM链路恢复正常后，在一段时间后业务又切回到ATM链路上进行业务数据的传输。优化前客户现网使用的选路算法流程图如图2-1所示。

当前的选路算法存在一个问题，即所有链路必须处于打开状态，以便一条链路不可用时，可以立即切换到另一条链路。而客户认为，业务数据大部分时间在ATM链路上传输，只有很少的时间会使用3G链路，如果3G链路一直处于打开则会浪费3G流量，增加企业成本。所以希望能在3G链路未被使用的情况下，可以把3G接口自动关闭，当ATM主链路不通时，再把3G接口打开传输业务数据，这样就可以达到节省3G流量，减少企业成本的目的。故客户提出了优化AR中智能策略路由功能以实现上述目标的需求。

图2-1 优化前选路算法流程图

2.2 客户需求

客户当前使用智能策略路由功能实现智能选路，其中一条ATM链路作为主链路，一条3G链路作为备份链路。在原来智能策略路由的处理流程中，当ATM链路正常时，业务数据会在ATM链路上进行传输，此时3G链路处于空闲状态。但此时3G链路接口仍是打开的，这样会消耗3G数据流量，增加使用成本。为节省3G数据流量的开销，降低数据业务传输成本，客户希望对原有的智能策略路由的流程进行了优化，当智能策略路由智能选路到ATM主链路时，如果在一段时间内业务正常，没有切换到3G备份链路，且此时3G链路接口处于空闲状态，那么就把3G链路接口关闭。同时，由于智能策略路由中探测链路向服务器发送探测报文会增加服务器压力，并且会占用数据业务传输的带宽，所以客户希望探测链路能够配置较长的探测时间间隔，这样就不会对服务器产生较大压力，也不会对数据业务的传输产生很大影响。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：31805字

相关图片展示：