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浅谈中兴通讯IP网络双向主动测量协议STAMP

2020年6月28日 10:45  CCTIME飞象网  

飞象网讯 随着5G时代的到来,网络复杂程度与日俱增,同时用户对于服务质量的要求也越来越高。为保障网络的正常运行,运营商需要周期性地对整体网络进行性能检测,实时评估网络状态,提前发现故障。然而,当下IP网络在性能检测方面,存在协议复杂、不同厂商设备互通难的问题。今年4月份,中兴通讯牵头制定的IP网络性能检测协议STAMP(Simple Two-Way Active Measurement Protocol,简单双向主动测量协议)正式在国际互联网工程任务组IETF(The Internet Engineering Task Force)发布。作为业界首个基于SDN的标准化IP网络性能检测协议,STAMP协议在简化协议的同时解决了异厂家设备在性能检测方面的互通问题,填补了IP行业网络性能精确检测领域的空白。下面就让我们来具体了解一下STAMP协议。

1. STAMP提出的背景

当下在IP网络中广泛部署的性能测量协议是TWAMP(Two-Way Active Measurement Protocol)和TWAMP-Light(Two-Way Active Measurement Protocol Light Version),其中,TWAMP-Light是TWAMP的简化版本,在实际应用过程中,TWAMP和TWAMP-Light存在的问题逐渐暴露出来。

● TWAMP协议的复杂性问题:TWAMP协议包含TWAMP-Control和TWAMP-Test两个子协议。TWAMP-Control子协议的作用是建立测量会话,包括本次测量会话的各种测量参数的协商控制等;TWAMP-Test子协议的作用是执行测量会话,包括会话发报器发送测量报文和会话反射器回送测量报文。其中,TWAMP-Control机制比较复杂,对网络设备的要求较高,使得TWAMP协议在一些轻量级设备上难以部署。

● TWAMP-Light协议的互通性问题:TWAMP-Light协议基于TWAMP协议进行了简化,去除了TWAMP-Control子协议,只保留TWAMP-Test子协议的核心功能,同时通过一些配置操作的扩展来完成TWAMP-Control的作用。但是TWAMP-Light协议没有进行标准化,各厂商开发出私有的TWAMP-Light协议,无法实现互联互通,比如A厂商的TWAMP-Light会话发报器与B厂商的TWAMP-Light会话反射器就难以建立起测量会话。

基于对已有网络性能测量协议的研究及分析,中兴通讯在TWAMP Light协议基础上,于2017年10月份完成了STAMP协议草案的撰写,草案于2018年1月4日获得IETF IPPM工作组的采纳,并于2020年4月份正式发布为IETF标准RFC8762。

中兴通讯STAMP协议一方面继承了TWAMP和TWAMP-Light的优秀设计基因,且做到了与TWAMP-Light现有产品实现在非安全认证模式下的互联互通,另一方面又对现有TWAMP和TWAMP-Light的协议功能进行了增强,尤其是大大提高了IP网络SLA(Service Level Agreement)核心参数(时延、丢包率等)的测量精度,实现了在后向兼容基础上的开拓创新。

2. STAMP模型

STAMP沿用了TWAMP所建立的会话发报器与会话反射器的概念,同时去除了TWAMP协议中复杂的TWAMP-Control子协议,它的模型如下图所示。

图1、 STAMP模型

模型中配置与管理实体作用是建立测量会话,通过它将网络中对应的节点配置为STAMP会话发报器和会话反射器。STAMP会话发报器周期性向会话反射器发送STAMP测量报文,会话反射器每接收到一个STAMP测量报文,就向会话发报器回送一个STAMP测量报文。会话发报器通过分析返回的报文,来侦测到网络最新的性能状态。

对比TWAMP协议和TWAMP-Light协议,STAMP协议通过标准化规定了多个测量参数,使得不同厂商的STAMP会话发报器与会话反射器实现了互联互通。同时STAMP采用了更高级的加密算法,规定了多个实现各种扩展功能的TLV(Type-Length-Value,类别,长度和值),在增强了测量过程安全性的同时大大提高了测量结果的精确性。

总结起来,STAMP协议优势主要体现在以下几个方面:

●  STAMP引入了Direct Measurement 和Follow-up Telemetry TLV,提高了丢包率和时延测量的精度,运营商能够更好地侦测到网络的实际状况;

●  STAMP引入了无状态模式,该模式下会话反射器对接受到的STAMP测量报文只做简单处理后再发送给会话发报器。这样较低阶的网络设备也能够充当测量会话反射器,大大提高了测量协议部署的灵活性。解决了目前TWAMP协议在一些轻量级设备上难以部署的问题;

●  STAMP采用更高级的HMAC-SHA-256加密算法,提高了认证模式下测量协议的安全性。

3. STAMP应用场景

STAMP作为一种新型的IP网络性能测量协议,可以广泛应用于IP网络的各种场景中,比如从5G无线基站到5G无线核心网之间IP回传网络的性能测量,数据中心DC边缘交换机之间IP网络的性能测量,以及从客户设备CE到边缘路由器IP Edge之间宽带接入IP网的性能测量等等。

下图是STAMP应用于宽带接入IP网的场景。

图2、 STAMP应用于宽带接入IP网

STAMP应用于宽带接入IP网时,测量网络性能的过程简述如下:

●  配置BNG/PE为STAMP会话发报器,RG/BG为STAMP会话反射器;

●  BNG/PE在接收到RG/BG回送的STAMP测量报文后,根据测量报文中的序列号或计数器信息计算出丢包率,根据测量报文中的时间戳信息计算出时延,并根据多次计算出的时延变化计算出抖动。

4. 结束语

随着5G时代的到来和行业转型步伐的加快,各种新型网络应用层出不穷,不同类型的网络应用对于网络性能的要求也各不相同,提供既简单又精确的网络性能测量工具成为了运营商的急迫与突出的需求,STAMP性能测量协议的出现可谓正逢其时。中兴通讯将持续推进STAMP协议的规模应用,同时坚持新技术的研发、标准推进以及商用实践,用最先进的产品和技术助力新业务的快速、高质量部署,携手合作伙伴拥抱5G新时代。

编 辑:孙秀杰
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