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思科MPLS專網解決方案
應 用 摘 要
電力信息化網絡建設應體現技術的領先性，適應不斷變化的電力改革進程，并且可以在原有的網絡基礎上不斷發展完善，以確保電力用戶的投資。MPLS VPN技術融合在思科電力專網解決方案中，帶給電力信息網絡“穩定、安全及擴展”的高性能，就是這一理念的體現。
應 用 領 域
能源
方 案 內 容
在電力專網中，隨著網絡處理器技術的迅速發展，2.5G甚至10G的端口的路由線速查找都已經不成問題，MPLS應用也逐步轉向MPLS流量工程和MPLS VPN等。在思科MPLS VPN電力專網解決方案中，MPLS流量工程技術成為一種主要的管理網絡流量、減少擁塞、一定程度上保證IP網絡的QoS的重要工具。
MPLS VPN就象專網構架的“經脈”，起到通連的作用。以下我們以一個典型的樹狀專網解決方案(內蒙古電力專網解決方案)為例，從多個角度進行探討。
在這一解決方案中，使用MPLS最大的好處是可以提高主干網的流量。流量工程是這樣一種程序：從資源的可用性、當前的和期望的流量這一管理角度出發，來進行數據的路由。數據所需服務的級別和質量也是這種程序的要素。流量工程可以被控制，管理員監控網絡的狀態，以及路由的流量，當故障發生時，提供另外的資源進行補償。
流量工程幫助網絡提供商最大可能的使用可用資源;分散數據鏈路層的鏈接負擔;還可以允許一些鏈接被保留，以確保流量的等級和對一些特別用戶的服務。過去，為了滿足這些需求，網絡提供商不得不在他們的物理網絡上增加設備。而MPLS提供了一種很好的辦法，避免了由于使用基于約束的路由來分配網絡資源而帶來的問題。
另一方面，在思科電力信息化解決方案中，MPLS標記與預先配置在含有第三層信息的核心設備中的交換表相對應，使每一個交換機能夠自動給每個數據包對應正確的IP業務。交換表是預先計算好的，因此無需在每個中繼段重新處理數據包。這種方案不僅可以區分業務類型，如將“盡力而為”的日常電力業務(信息查詢、聯絡溝通等)與關鍵任務(例如電力營銷、專業調度等)的應用區分開來。
同時思科電力MPLS解決方案具有高度的可擴展性。因為MPLS使用不同的策略機制為數據包分配標記，它將轉發數據包與IP報頭的內容分離開來。標記只在本地具有意義，而且它們在大型網絡上可以重復使用多次;因此，標記用完幾乎是不可能的事。這個特性對于實現QoS、兆級VPN和業務量管理等先進的IP業務非常重要。
在解決企業互連，提供各種新業務方面，MPLS VPN也越來越被電力企業看好，成為在IP網絡運營中提供增值業務的重要手段。采用MPLS VPN技術可以把現有的IP網絡分解成邏輯上隔離的網絡，這種邏輯上隔離的網絡的應用可以是千變萬化的：可以是用在解決各級電力下游企業單獨互連、以及不同辦事部門的單獨互連、也可以時用來提供新的業務---如為IP電話業務專門開辟一個VPN、以此解決IP網絡地址不足、QoS保證、以及開展新業務等問題。
技 術 路 線
MPLS(Multi protocol Label Switch，多協議標簽交換)的最早起源于90 年代中期IP Switching協議，其目的主要是解決ATM交換機如何更好地支持IP，該協議使ATM交換機成為一臺路由器，因而具有ATM交換機的高性能，突破了傳統路由器的性能限制，繼之Cisco推出Tag Switching，思科的目的是為了解決IP路由查找不能達到線速的問題。早期，不同廠家標簽交換的實現存在互通問題，所以在1997年IETF成立一個負責標記交換標準化的工作組——MPLS工作組。
一個MPLS網絡的基本運作如下圖所示：
MPLS使用一種標記交換的技術在網絡上轉發數據。在MPLS網絡的入口處，每個數據包的前部被加入一個很小的、有固定格式的標記。在經過網絡的每一次跳躍中，數據包由引入的標記值指導路由，然后由一個新的標記值指導向出口分派。數據在網絡之間經過的路徑，是由標記值來定義的。在經過每一個標記交換路由器(LSR)時，標記被交換。因為在每一個交換路由器上所映射的標記是不變的，所以路徑是由最初的標記值所決定。這樣一個路徑被叫做標記交換路徑(Label Switched Path，LSP)。
在MPLS網絡的入口，每個數據包都被檢查，以決定使用哪條標記交換路徑(LSP)和把哪個標記分配給數據包。這個決定是一個本地的事件，但很可能基于一些因素，比如目的地址、所需的服務質量和目前網絡的狀態。這種機動性是關鍵原理之一，這使得MPLS非常實用。
MPLS吸收了ATM的VPI/VCI交換一些思想，無縫地集成了IP路由技術的靈活性和2層交換的簡捷性，在面向無連接的IP網絡中增加了MPLS這種面向連接的屬性。通過采用MPLS建立“虛連接”的方法，為IP網增加了一些管理和運營的手段。
MPLS可以提高由IP網絡提供的服務，可以提供流量工程的范圍，可以保證服務質量和虛擬網絡(Virtual Private Network，VPN)，使客戶可以在廣闊的公共網絡上擴展它們的網絡。一個基本的特性是VPN可以使企業享受到在專用網中可獲得的相同安全性、優先級，可靠性和可管理性。基于IP技術的VPN可以無縫地將Intranet擴延到遠端辦事處、移動用戶和遠程工作者。而且，它們可以通過Extranet鏈接企業合作伙伴、供應商和主要客戶，以提高客戶滿意度，降低經營成本。VPN的另一個應用連接用戶群體的網絡(COIN)，為企業和機構的信息交流提供安全論壇。VPN用與專用網相同的策略通過共享的服務供應商網絡為個人(移動用戶或遠程工作者)和企業Intranet或Extranet之間的遠程接入提供臨時且安全的連接。
其 他
思科的電力MPLS解決方案被行業用戶廣為青睞，也是基于思科持續不斷的技術創新，實施MPLS解決方案只是一個起點，只有不斷完善解決方案，才能使用戶獲得更完美的服務。
例如思科系統公司新近推出組播(Multicast)、網絡地址轉換(NAT, Network Address Translation)、ODAP(On Demand Address Pools)和VPN Select四項新技術，這樣通過MPLS VPN即可以提供可管理中央服務，并為第3層MPLS VPN體系結構提供更簡潔和更強的功能。對于電力行業用戶，利用這些新技術不但能夠提供連接服務，還能提供許多增值服務，包括更加簡單經濟地通過多個MPLS VPN實施和管理統一信息傳送、內容托管和可管理互聯網接入等。
可以說MPLS VPN為電力提供了新的發展機會，通過部署思科MPLS VPN解決方案，電力用戶將組播VPN、針對MPLS VPN的NAT和ODAP以及VPN選擇四種技術融入Cisco IOS軟件。這項服務一旦進入電力企業網絡，就可以轉移到電信運營商的網絡中。此舉改變了以往必須復制VPN才能將員工、合作伙伴和客戶及服務連接在一起的狀況，不但可以增強電力企業的贏利能力，還將降低部署和管理成本，并提高企業的靈活性。
組播VPN功能可以縮短配置時間，降低配置復雜性，提高網絡擴展能力，從而更加方便地為電力企業提供先進的服務，例如虛擬組播網絡。如果沒有本地組播支持，當今的許多網絡都無法為多媒體、財務事務處理和電信應用大范圍分布大型數據、語音和視頻流。由于組播VPN技術可以減少MPLS網絡中的分組復制，從而成功地解決了這個問題。
針對MPLS VPN的NAT和ODAP功能則可以經濟有效地使用資源，向各級電力企業用戶提供多種可靠服務。NAT的增強將使私有IP地址轉換擴展到MPLS VPN，這樣，無需丟失VPN關聯或失去連接，就能從任意VPN訪問共享服務。
ODAP則能夠自動為VPN擴展IP地址池，以便電力用戶能夠更加有效地管理多個VPN的IP地址空間。利用NAT和ODAP功能，電力用戶可以在其網絡中對企業現有的IP地址進行管理，并使其保持與在企業環境中應用一樣強大的功能。另外，VPN 選擇的新特性增加了對寬帶接入的支持。
現在，電力用戶借助MPLS VPN可以為帶寬用戶提供可擴展的公司連接，擁有高速鏈路的遠程用戶都可以與公司VPN相連，非常適合很多地域分布廣泛的地方電力。
隨著MPLS標準的不斷完善，思科公司將能夠及時的、全面的、滿足標準的MPLS解決方案。同時思科的所提供設備實現MPLS可與多家廠商(華為、北方電訊、網捷、3COM、AVAYA、JUNIPER、等)互通，這意味著在電力專網改造的進程中，電力用戶在選用頂尖MPLS技術的同時，可以有效地保護已有的投資。
文章作者：周欣然
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