傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)WDM光網(wǎng)絡(luò)不能提供承載下一代因特網(wǎng)業(yè)務(wù)所需的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、單位比特的低成本、預(yù)留速率和運(yùn)營(yíng)的簡(jiǎn)易性。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商若要加入到因特網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的新經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中，就必須積極采用新技術(shù)和新方法，建立一個(gè)可支持因特網(wǎng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的光傳輸基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，以擴(kuò)展和提升網(wǎng)絡(luò)性能。

基于IPoverWDM技術(shù)因特網(wǎng)是一種優(yōu)化的IP光網(wǎng)絡(luò)，它直接在光網(wǎng)上運(yùn)行，是由高性能WDM設(shè)備、吉比特和太比特路由交換節(jié)點(diǎn)組成的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。光因特網(wǎng)綜合利用IP技術(shù)和WDM技術(shù)，形成一種新型的高速寬帶光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1 對(duì)等模型光因特網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

近兩年來(lái)，經(jīng)過(guò)光通信界和工業(yè)界的努力，一個(gè)通用多協(xié)議標(biāo)簽交換(GMPLS)下的光控制平面，已從簡(jiǎn)單的概念迅速攀升為一個(gè)詳細(xì)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)集。在許多情況下，光控制平面是一項(xiàng)對(duì)傳送基礎(chǔ)底層具有潛在革命性的創(chuàng)新技術(shù)。

對(duì)等模型(peermodel)是因特網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)所支持的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通用多協(xié)議標(biāo)簽交換技術(shù)的出現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一項(xiàng)革新，極大地促進(jìn)光因特網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。GMPLS統(tǒng)一各類(lèi)控制平面的信令和路徑建立，各層面的交換設(shè)備均使用相同的信令，以完成對(duì)用戶(hù)平面的控制。要保證GMPLS的信令能夠在各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中安全可靠地傳送，信令系統(tǒng)的基本操作是請(qǐng)求動(dòng)作、與連接相關(guān)的屬性、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送操作命令的協(xié)議和傳送信令消息的信道。

GMPLS的信令由信令的功能性描述(GMPLS-SIG)、擴(kuò)展的資源預(yù)留協(xié)議RSVP-TE（resourcereservationsetupprotocol-traffic engineering）和擴(kuò)展的受限路由標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議CR-LDP（constraintbased routing label distribution protocol）組成。GMPLS通過(guò)信令交換標(biāo)簽交換通道（LSP，label switching path）的參數(shù)（如帶寬、信號(hào)類(lèi)型、采用何種保護(hù)和在特殊復(fù)用中的位置等），并使用RSVP-TE和CR-LDP協(xié)議在通道上綁定標(biāo)記。在GMPLS的“標(biāo)簽請(qǐng)求消息”中增加包含非分組接口特征，標(biāo)簽分配可采用請(qǐng)求驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)/流驅(qū)動(dòng)或拓?fù)潋?qū)動(dòng)。此外，GMPLS還擴(kuò)展MPLS路由協(xié)議，定義OSPF-TE和IS-IS-TE兩種擴(kuò)展的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP)；使其能把鏈路廣播發(fā)送到各種類(lèi)型的鏈路上(分組、時(shí)隙、波長(zhǎng)和光纖級(jí)鏈路)，并支持鄰近轉(zhuǎn)發(fā)。GMPLS使用約束路由機(jī)制，分配相關(guān)的傳輸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅲ�包括使用IGP擴(kuò)展轉(zhuǎn)發(fā)相鄰節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息。

1.2對(duì)等模型的特點(diǎn)

對(duì)等模型的特點(diǎn)是把光傳送層的控制智能轉(zhuǎn)移到IP層，由IP層來(lái)實(shí)施端到端的控制�？砂压鈧魉途W(wǎng)和IP網(wǎng)看作一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，光交換機(jī)和標(biāo)簽交換路由器具有統(tǒng)一的選路區(qū)域，兩者之間可自由地交換所有信息，并運(yùn)行同樣的選路和信令協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)一體化的管理和流量工程，消除不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域間的壁壘。統(tǒng)一的控制平面可消除因管理混合光互聯(lián)系統(tǒng)而帶來(lái)的復(fù)雜性，這種網(wǎng)絡(luò)的控制和操作語(yǔ)義往往是分離的、不同的。

對(duì)等模型突破了傳輸平臺(tái)與業(yè)務(wù)層之間的明顯界限，兩層設(shè)備彼此之間是對(duì)等關(guān)系，即IP路由器與光交叉連接(OXC)設(shè)備相互之間都是對(duì)等的實(shí)體，在光域和IP域運(yùn)行同一個(gè)路由協(xié)議，一種通用的IGP協(xié)議(如OSPF-TE或IS-TE)可用于交換拓?fù)湫畔�。在�?duì)等模型申，所有IP路由器和OXC設(shè)備都具有共同的編址和尋址方案，由業(yè)務(wù)提供者(而不是光核心網(wǎng))控制光核心網(wǎng)的使用。業(yè)務(wù)提供者看得見(jiàn)核心光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，因此可作出優(yōu)化的路由決策。

2 鏈路狀態(tài)路由協(xié)議

2.1OSPF路由狀態(tài)協(xié)議和分層結(jié)構(gòu)

開(kāi)放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議之一，它是針對(duì)路由信息協(xié)議(RIP，routinginformationprotocol)不適用于劇烈變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境而產(chǎn)生的。同RIP相比，OSPF網(wǎng)絡(luò)的跳數(shù)(hop)沒(méi)有要求，其收斂速度大大快于RIP。OSPF具有三種類(lèi)型度規(guī)(metric)并可組合，非常有利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡。OSPF僅在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)向全網(wǎng)廣播變化的鏈路狀態(tài)(linkstate)信息，可節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，這對(duì)于廣域網(wǎng)(WAN)來(lái)說(shuō)尤為重要。OSPF支持變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼(VLSM)，在一個(gè)路由器的不同端口可用不同長(zhǎng)度的子網(wǎng)掩碼，使網(wǎng)絡(luò)IP地址空間分配更靈活。由于OSPF具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以在路由協(xié)議的選擇中得到廣泛應(yīng)用。

OSPF路由協(xié)議是一種典型的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，一般用于同一個(gè)路由域內(nèi)。這里的路由域是指一個(gè)自治系統(tǒng)(AS，autonomoussystem)，它是一個(gè)通過(guò)統(tǒng)一的路由策略(RP，routingpolicy)或路由協(xié)議互相交換路由信息的網(wǎng)絡(luò)。

OSPF在一個(gè)AS內(nèi)分層，AS可分為一個(gè)主干區(qū)域(backbonearea)和若干區(qū)域，每個(gè)區(qū)域相對(duì)獨(dú)立。區(qū)域內(nèi)路由器采用相同的過(guò)程和算法，鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)也相同，每個(gè)區(qū)域均有一個(gè)唯一的區(qū)域號(hào)，通過(guò)邊緣路由器(BR，borderrouter)/區(qū)域邊緣路由器(ABR,area border router)連入主干區(qū)域。

OSPF路由器按其在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的功能和位置，大致可劃分為以下4種:

內(nèi)部路由器(IR,internalrouter)：路由器的所有接口都在一個(gè)區(qū)域中，同一區(qū)域中的所有內(nèi)部路由器都有相同的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。

(2邊緣路由器：至少有一個(gè)接口連接到主干區(qū)域0上。

(3)區(qū)域邊緣路由器：與多個(gè)區(qū)域連接的路由器。這些路由器為所連接的每個(gè)區(qū)域維護(hù)獨(dú)立的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。ABR是區(qū)域的出口點(diǎn)，即區(qū)域中的流量必須通過(guò)ABR才能到達(dá)其他區(qū)域，ABR會(huì)對(duì)所連接區(qū)域的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行總結(jié)（summary）。一個(gè)區(qū)域可有一個(gè)或多個(gè)ABR。

(4)自治系統(tǒng)邊緣路由器(ASBR，autonomoussystemboundaryrouter)：至少有一個(gè)接口連接到外部網(wǎng)絡(luò)(其他AS，如非OSPF網(wǎng)絡(luò))。這些路由器可溝通OSPF與網(wǎng)絡(luò)非OSPF網(wǎng)絡(luò)的信息。

一個(gè)路由器可作為不同類(lèi)型的路由器，同時(shí)兼任多種任務(wù)。

由此可知，區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3分別通過(guò)各自的邊緣路由器接入主千區(qū)域0，主干區(qū)域0可視為一個(gè)特殊區(qū)域，區(qū)域號(hào)標(biāo)識(shí)為0。其它區(qū)域必須物理連接至主干區(qū)域0。當(dāng)然，如果某區(qū)域N不能直接物理連接到主干區(qū)域，則可通過(guò)虛擬鏈路，跨越另一區(qū)域，連接到主干區(qū)域0上。

在該AS中，所有OSPF路由器都維護(hù)一個(gè)相同的信息數(shù)據(jù)庫(kù)(IDB)，它描述AS結(jié)構(gòu)。該數(shù)據(jù)庫(kù)中存放路由域中相應(yīng)鏈路的狀態(tài)信息，OSPF路由器正是通過(guò)IDB計(jì)算出OSPF路由表。作為一種鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，OSPF將鏈路狀態(tài)廣播(LSA，linkstateadvertisement)數(shù)據(jù)包傳送給某一區(qū)域內(nèi)所有的路由器，這一點(diǎn)與距離矢量路由協(xié)議RIP不同。運(yùn)行距離矢量路由協(xié)議RIP的路由器是把部分或全部路電表傳遞給與其相鄰的路由器。在OSPF的鏈路狀態(tài)廣播中包括所有接口信息、所有的度量和其他一些變量。利用OSPF的路由器首先必須收集有關(guān)的鏈路狀態(tài)信息，并根據(jù)一定的算法計(jì)算出到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的最短路徑，而給予距離向量的路由協(xié)議僅向其相鄰路由器發(fā)送有關(guān)路由更新信息。與RIP不同，OSPF把一個(gè)自治系統(tǒng)再劃分為若干區(qū)域，路由選擇方式相應(yīng)有兩種類(lèi)型：當(dāng)源與目的地在同一區(qū)域時(shí)，采用區(qū)域內(nèi)路由選擇；當(dāng)源和目的地在不同區(qū)域時(shí)，則采用區(qū)域間路由選擇。這樣，大大減少了網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)，增加了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。當(dāng)一個(gè)區(qū)域內(nèi)的路由器出了故障，不會(huì)影響自治系統(tǒng)內(nèi)其他區(qū)域路由器正常工作，為網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)帶來(lái)方便。

2.2IS-IS路由協(xié)議

中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)(IS-IS)域內(nèi)路由協(xié)議是路由器的OSI模型表示方法，它用于基于TCP/IP的IP網(wǎng)。IS-IS可很輕易地?cái)U(kuò)展，主要是IPv6。IS-IS體系劃分為兩層：骨千層(L2)和區(qū)域?qū)?L1)，一個(gè)路由器只能屬于一個(gè)區(qū)域。Ll路由器只知道它們本區(qū)域中的拓?fù)�，去其它區(qū)域的所有流量都送往最近的L2路由器，L2路由器必須組成主干，與OSPF的主干區(qū)域0類(lèi)似。

3 對(duì)等模型下的光因特網(wǎng)路由機(jī)制

對(duì)等模型下的光因特網(wǎng)路由機(jī)制，IP/GMPLS和光層的關(guān)系是對(duì)等的，一個(gè)統(tǒng)一的控制平面同時(shí)運(yùn)行于IP/GMPLS和光層上，因此控制平面把OXC設(shè)備看作是另一類(lèi)路由器，路由器和OXC設(shè)備進(jìn)行完全的拓?fù)湫畔⒔换�。統(tǒng)一控制平面的管理域既包括核心光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備又包括邊緣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這樣就允許因特網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商(ISP)的邊緣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備了解核心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并參與路由計(jì)算。

當(dāng)只涉及單獨(dú)一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)時(shí)，對(duì)普通IGP(如OSPF或IS-IS)加以適當(dāng)擴(kuò)展就可用于在整個(gè)光因特網(wǎng)上發(fā)布拓?fù)湫畔ⅰ��?duì)于OSPF來(lái)說(shuō)，非透明的LSAs可用來(lái)廣播拓?fù)錉顟B(tài)信息。是通過(guò)Hello協(xié)議數(shù)據(jù)包建立和維護(hù)相鄰關(guān)系的，同時(shí)用它來(lái)保證相鄰路由器之間的雙向通信。OSPF路由器周期性地發(fā)送Hello數(shù)據(jù)包，當(dāng)這個(gè)路由器看到自身被列于其他路由器的Hello數(shù)據(jù)包時(shí)，這兩個(gè)路由器之間會(huì)建立起雙向通信。在多接入的環(huán)境中，Hello數(shù)據(jù)包還用于發(fā)現(xiàn)指定路由器(DR)，通過(guò)DR來(lái)控制與哪些路由器建立交互關(guān)系。

兩個(gè)OSPF路由器建立雙向通信之后的第二個(gè)步驟是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)同步，數(shù)據(jù)庫(kù)同步是所有鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的最大共性。在OSPF路由協(xié)議中，數(shù)據(jù)庫(kù)同步關(guān)系僅僅在建立交互關(guān)系的路由器之間保持。OSPF的數(shù)據(jù)庫(kù)同步是通過(guò)OSPF數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)包(datadescriptionpackets)進(jìn)行的。OSPF路由器周期性地產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)包(該數(shù)據(jù)包是有序的，附帶有序列號(hào))，并把這些數(shù)據(jù)句句相鄰路由器廣播。相鄰路由器可根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)描述數(shù)據(jù)包的序列號(hào)與自身數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)作比較，若發(fā)現(xiàn)接收到的數(shù)據(jù)比數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)序列號(hào)大，則會(huì)針對(duì)序列號(hào)較大的數(shù)據(jù)發(fā)出請(qǐng)求，并用請(qǐng)求得到的數(shù)據(jù)來(lái)更新其鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。OSPF相鄰路由器從發(fā)送Hello數(shù)據(jù)包、建立數(shù)據(jù)庫(kù)同步到建立完全的OSPF交互關(guān)系這一過(guò)程可分成幾種不同的狀態(tài)進(jìn)行。

對(duì)于IS-IS來(lái)說(shuō)，需作適當(dāng)擴(kuò)展，以便進(jìn)行IP路由。當(dāng)一個(gè)光因特網(wǎng)中包含多個(gè)域時(shí)，需要有域間路由和信令，但在任何一種情況下，光網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)中都需要有通用的尋址機(jī)制，通用的地址空間可通過(guò)在IP域和光域同時(shí)使用IP地址實(shí)現(xiàn)。這樣，光網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)元就成為IP網(wǎng)絡(luò)中可尋址的實(shí)體。

基于對(duì)等模型的路由機(jī)制為整合路由。在這種方式中，IP域和光域運(yùn)行同樣的IP路由協(xié)議，如OSPF加以適當(dāng)?shù)墓庥驍U(kuò)展，這些擴(kuò)展必須包含光鏈路的參數(shù)，以及光網(wǎng)絡(luò)的特定限制。網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)(OXC設(shè)備和路由器)保存的拓?fù)浜玩溌窢顟B(tài)信息都相同，使路由器可算出到達(dá)光網(wǎng)絡(luò)中另一路由器的端到端路由，這樣的標(biāo)簽交換通道可用GMPLS信令建立(如RSVP-TE或CR-LDP)。當(dāng)LSP在光網(wǎng)中路由時(shí)，需要在兩個(gè)邊緣路由器之間建立一條光通道。這條光通道本質(zhì)上是光網(wǎng)絡(luò)中的一條隧道，它的容量比路由第一條LSP時(shí)更大，網(wǎng)絡(luò)中的其它路由器可在這條光通道中路由其它LSP，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。因此，這條光通道可被通告作為拓?fù)渲械囊粭l虛擬鏈路。

轉(zhuǎn)發(fā)鄰接(FA，forwardingadjacency)是一個(gè)重要概念，它在向其它路由器傳播已有光通道的信息時(shí)是很重要的。FA實(shí)質(zhì)上是遵循鏈路路由協(xié)議通告的一條虛擬鏈路，可用與定義常規(guī)鏈路資源相同的參數(shù)描述。雖然有必要說(shuō)明FA的建立機(jī)制，但并不需要說(shuō)明FA在路由機(jī)制中如何應(yīng)用。一旦FA在路由狀態(tài)協(xié)議中通告，它的使用也會(huì)在路由計(jì)算和流量工程法中定義。

對(duì)等模型可以無(wú)縫地實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)與光網(wǎng)絡(luò)互連，前提是光網(wǎng)絡(luò)特定的路由信息必須被IP路由器網(wǎng)絡(luò)所了解。

對(duì)等模型是一種新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是IETF所支持的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為此IETF提出通用多協(xié)議標(biāo)簽交換概念�；�本思路是把IP層用于MPLS通道的選路和信令。經(jīng)一定的修改后，直接用于包括光傳送層在內(nèi)的各個(gè)層面的連接控制。GMPLS技術(shù)的出現(xiàn)，使IP與WDM之間傳統(tǒng)的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨于扁平化，為傳輸網(wǎng)絡(luò)從電路交換向分組交換轉(zhuǎn)變、光網(wǎng)絡(luò)層傳輸與交換功能結(jié)合邁出了非常關(guān)鍵的一步。

路由協(xié)議是光因特網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)，它通常用于OSI參考模型的第3層(即網(wǎng)絡(luò)層)和TCP/IP的因特網(wǎng)。根據(jù)路徑確定方法的不同，路由協(xié)議可分為鏈路狀態(tài)路由協(xié)議、距離矢量路由協(xié)議和混合型路由協(xié)議。OSPF是為IP網(wǎng)設(shè)計(jì)的一種內(nèi)部路由協(xié)議，適用于大型和可變網(wǎng)絡(luò)。OSPF的特點(diǎn)是收斂速度快、更新效率高、沒(méi)有跳數(shù)限制，支持可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼(VLSM)，它根據(jù)帶寬選擇路徑。研究對(duì)等模型下的路由機(jī)制，對(duì)建立光因特網(wǎng)具有十分重要的意義。