2.3 網絡可用性技術

  根據ITU Y.1540的定義，網絡可用性是指網絡節點之間在能夠保證質量要求的前提下傳輸數據的時間占總時間的百分比，是衡量網絡質量的最重要的指標。決定網絡可用性的關鍵技術包括路由快速收斂技術、快速重路由（FRR）技術、軟硬件在線升級技術、協議平穩重啟技術、設備自身可靠性技術，另外還與傳輸網絡的可用性有關。

  路由器和傳輸鏈路的可用性是IP網絡可用性的基礎。目前路由器本身的可靠性僅為99.9%,離電信級的5個9要求還有不少差距。路由器的可靠性不是靠簡單地增加備用板就能解決的，是一種設計原則，從一開始就需要納入產品的體系架構中。硬件可靠性的主要改進措施包括從單平面交換向多平面交換演變；關鍵部件采取冗余設計；控制平面與數據轉發平面分離等。軟件可靠性的主要改進措施包括采用輕型kernel核心軟件；軟件功能模塊化設計，使每個軟件模塊在不同的運行空間中運行不同的協議，改進了軟件系統的穩定性和可用性；進程最佳化以實現快速故障恢復；數據最佳化以減少子系統間必須傳送的數據量，改進系統整體性能等。

  IETF提出了針對ISIS、OSPF、BGP、LDP、RSVP等協議的平穩重啟協議。平穩重啟就是在路由器控制平面故障重啟、軟件升級、主備切換等情況下，數據轉發平面正常工作，盡量不影響業務的正常提供。平穩重啟技術是在網絡穩定也就是拓撲沒有變化的情況下，盡量保證業務提供。如果在協議重啟期間網絡拓撲發生變化，由于控制引擎不能及時進行路由計算和更新，可能造成網絡路由不同步，產生路由黑洞。平穩協議重啟與快速路由收斂從不同的出發點減少業務的中斷，但是存在一定的矛盾，所以在實際網絡設計中要謹慎使用。

  影響快速路由收斂和快速重路由切換時間的關鍵因素是故障檢測和判斷技術。目前主流路由器廠家已經支持IETF提出的雙向故障檢測（bidirection  forwarding detection， BFD）協議。BFD協議通過在點對點的鏈路之間定期(以10 ms為單位)發送故障檢測包，不但可以檢測和判斷傳輸鏈路、光接口和設備端口等硬故障，還可以檢測和判斷傳輸層、鏈路層、IP層和應用層由于誤碼造成的丟包等軟故障，彌補了目前基于SDH故障檢測只能實現傳輸層故障檢測的不足。采用BFD后故障檢測時間在30 ms左右。BFD技術已經是新一代路由器端口故障檢測的基本常用功能，不依賴于任何其它協議或者應用，由于采用硬件實現，不影響設備性能。采用BFD后，結合其他技術的進步，大型網絡路由收斂時間可小于500 ms，快速重路由時間可小于50 ms。

  BFD協議目前主要在路由器上支持，通過發送UDP包檢測故障，主要為IGP路由協議服務。由于BFD協議只定義了消息格式，可以采用多種傳送層協議，擴展到以太網、MPLS網絡等。以太網是寬帶接入網的主要匯聚技術，由于采用SPT實現保護切換，切換時間在10 s左右，不能滿足下一代互聯網承載多業務的需求。在以太網交換機、DSLAM和BRAS等設備上引入BFD，支持基于端口的單跳（single hop）BDF和基于VLAN子端口的多跳（multi-hop）BDF，能夠實現毫秒級的以太網的故障快速切換，實現BRAS、交換機和傳輸鏈路的保護。

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