- 相關推薦
電力信息網絡故障自動探測策略論文
摘要：電力企業的信息網絡承載著日常生產辦公的重要業務，縣級公司至地市公司的信息主干網絡一般采用一主一備的雙通道模式，遇故障時通道自動倒換成為提高網絡可靠性的重要因素。為了解決公司信息網絡出現的故障發生時無法識別、倒換的問題，文章通過探尋原因，提出采用網絡質量分析（NetworkQualityAnalyzer，NQA）、雙向轉發檢測（BidirectionalForwardingDetection，BFD）、Track等故障探測策略來解決路由黑洞問題，實現了故障時的自動檢測，能夠預防由于單點故障造成的網絡中斷事件。
關鍵詞：電力信息網絡；雙通道；自動倒換；故障探測
引言
隨著電力行業由“企業信息化”向“信息化企業”的轉變，信息系統與企業的生產經營聯系更加緊密[1]。企業信息網絡作為生產辦公的重要網絡，龐大的用戶群體、廣泛的業務應用對其安全性、可靠性提出了嚴峻的考驗[2]。縣級供電公司至地市公司信息主干網絡是與上級單位進行信息交互的唯一通道，是公司信息網絡的最核心部分。為提高網絡可靠性，一般采用雙通道冗余配置，鏈路狀態的探測和鏈路狀態的快速自動倒換成為亟需解決的問題[3]。當主用鏈路突然出現各種類型的故障時，網絡能夠識別并自動切換至備用鏈路，保證在運業務不發生中斷，以上這些是實現網絡結構健壯性的重要挑戰[4-6]。基于日常運維經驗及從對運營商、各企業網的調研中發現，網絡鏈路故障時經常發生無法自動倒換這一缺陷，且容易被忽視，對在運業務造成了嚴重影響。為了解決這一問題，文中對故障探測策略的分析和應用進行了探討。
1信息網絡概況及面臨的問題
該信息網絡為“口”字形雙鏈路組網（見圖1）。因電力企業豐富的光傳輸鏈路資源，光傳輸以太鏈路的應用相當廣泛[7]，光傳輸以太鏈路結構如圖2所示。信息網絡主通道承載在光傳輸以太鏈路上，上聯至ATM廣域網；備通道為光纖直連通道，上聯至數據通信網。信息網絡與廣域網之間的2臺邊界路由器H3CSR1、H3CSR2通過開放式最短路徑優先（OpenShortestPathFirst，OSPF）協議設置cost值來控制主備優先級；均寫入缺省路由指向上一級廣域網，其通過采用下發缺省路由的方式，將缺省路由通告到整個OSPF域中。對于IP網絡來說，Ethernet接口的故障檢測時延沒有保證，尤其是當網絡設備間以太鏈路經過一些傳送設備時，鏈路的狀態有時無法反映網絡設備的狀態。靜態路由具有可靠、安全、穩定、高效等特性，比較適用于接入路由至核心路由的級聯，但其缺少網絡動態變化的反應能力[8]。因為SR1上存在缺省路由，當至上級的遠端鏈路中斷時，由于中間的光傳輸設備的原因，SR1的G1/0/0端口一直up，造成SR1上這條缺省路由一直生效，因此無法倒換到備用通道。即導致所謂的“路由黑洞”問題[9]。根據信息網絡雙出口設計的不同，出現的問題也多種多樣，所需采用的探測策略也不同。下面針對雙通道自動倒換的需求，對幾種典型探測方法進行討論。
2幾種故障自動探測策略的技術特征
隨著IP網絡多業務的應用和高實時性需求，網絡對故障的反應速度成為衡量網絡可靠性的重要參數。傳統的慢hello機制的方法已暴露出明顯的缺陷，無法滿足當前IP業務應用的飛速發展。各種IP協議，如OSPF、中間系統到中間系統（IntermediateSystemtoIntermediateSystem，ISIS）對于故障的反應速度一般需要1s以上。網絡接入側所使用的虛擬路由冗余協議（VirtualRouterRedundancyProtocol，VRRP）等冗余熱備方法，故障切換時間也需1s以上，對于電信級的網絡而言，難以達到50ms內切換的標準。接入網絡與核心網絡級聯通常采用的靜態路由協議，更是不具備鏈路狀態反應能力，只要端口狀態正常，則路由條目一直生效，故障發生時無法切換。在這種情況下，一些故障探測策略應運而生，可以有效彌補現實網絡中存在的不足。2.1BFD技術雙向轉發檢測（BidirectionalForwardingDetection，BFD）是一種通用的協議，獨立于上層應用程序，無關通道類型，采用了一種簡單的hello機制，可以達到毫秒級的故障檢測速度。BFD是在上層協議的基礎上建立BFD會話，不具備自己的發現機制[10]。通過發送、接收BFD會話的過程，判斷雙方之間的狀態并確定故障的發生，與光傳輸中的“LOS”信號具有相似的機理。BFD具有靈活的特點：BFD可以實現單跳檢測，也可以實現多跳檢測；BFD的檢測周期可以根據實際需要進行設置；BFD可以實現與多種上層協議的聯合使用。1）BFD與快速重路由（FastReroute，FRR）的聯合使用。在網絡規模較大或結構較為復雜的網絡，當發生故障時，路由的計算、收斂耗時較長。FRR是網絡中指定的備份路由，當故障發生時可以實現快速切換。BFD與FRR的聯合使用，更加進一步加快網絡的故障響應速度，大大縮短故障時間。2）BFD與內部網關協議（InteriorGatewayProtocol，IGP）聯合使用。ISIS的故障檢測時間大約為1s，OSPF的故障檢測時間大約為2s。而BFD的快速故障檢測速度與ISIS、OSPF的聯動，可以將故障檢測時間降至毫秒級。3）在網絡邊緣部署BFD。接入網絡與主干網絡的互聯一般通過2臺出口交換機或路由器設備，利用VRRP提高雙出口網絡的可靠性。而通過BFD探測雙出口鏈路狀態，可以不必等到VRRP自身感知到鏈路故障這段耗時，提前通過BFD聯動VRRP實現故障倒換[11-12]。當網絡出現故障時，BFD的檢測原理如圖3所示。1）BFD在會話中監測到設備或鏈路故障；2）BFD鄰居會話被拆除；3）BFD將鄰居不可達信息通知給本地上層協議；4）上層協議鄰居關系被中止，具備條件時啟用備用路徑。2.2NQA技術網絡質量分析（NetworkQualityAnalyzer，NQA）適用于H3C等系列設備，可以實現對網絡丟包率、網絡時延、網絡抖動等性能的監測。通過測試報文的周期發送，實現對網絡狀態和服務質量的精確測量，為用戶提供了反映網絡質量的系列參數。NQA可以實現與Track的聯動。NQA將自身監測到的結果反饋給Track，觸發Track與應用程序的聯動，實現對網絡狀態變化的快速反應。NQA可以支持多種網絡測試類型，并支持多測試組的并發，如：可支持ICMP-echo、FTP、TCP、UDP-echo等多達11種測試類型。以ICMP-echo的應用舉例：NQA根據設定的探測周期定期向目的地址發送ICMP-echorequest報文，通過對端回復的ICMP-echoreply報文的情況，計算得出響應時間、丟包率等關鍵參數，為用戶提供該網絡的服務質量情況，從而快速切換網絡。NQA目前實現了與多種應用程序的聯動，如VRRP、策略路由（PolicyBasedRouting，PBR）、靜態路由等。2.3IPSLA技術互聯網服務等級協議（InternetProtocolService-LevelAgreement，IPSLA）適用于Cisco設備，一般適用于Cisco企業版IOS等。用法與NQA有極大相似性。IPSLA是主動網絡測量手段，采用了一種動態流量監測方法；可用的測量類型和測量次數非常豐富；也是采用定期測試的方法。其測試原理可比喻成一個實際的人，通過ping、www、telnet等訪問某目的地址，并以此判斷網絡的運行狀況。可實現與CiscoTrack的聯動。通過Track，將IPSLA的探測結果影響到熱備份路由協議（HotStandbyRouterProtocol，HSRP）、PBR、浮動靜態路由等協議，實現故障的快速切換。2.4Track技術Track的用途是實現聯動功能（見圖4）。Track聯動功能是聯系起應用模塊和監測模塊的橋梁。利用上文介紹的BFD、NQA、IPSLA等監測模塊進行檢測，通過Track的橋梁作用，將檢測結果反饋給應用模塊，促使應用程序的進一步執行。例如：在靜態路由、Track、NQA間建立聯動。當NQA監測到靜態路由下一跳地址不可達時，立即觸發Track，將靜態路由條目置為無效。通過這樣的聯動，實現了靜態路由有效性的實時判斷，克服了靜態路由無動態反應能力的不足。
3故障檢測與保護的解決方案
3.1應用場景A針對上文所述的該公司信息網絡存在的問題，在SR1上采用Track+NQA+靜態路由的方式，當主通道側光傳輸以太鏈路中斷時，雖然G1/0/0端口up，但經測試IP：10.b.b.b不可達，這時，SR1的缺省路由失效，實現倒換至備通道。雖然主通道故障時，數據的發送倒換至備用通道，但采用下發缺省路由的方式，已將缺省路由通告到整個OSPF域中。ATM廣域網Iproute-static0.0.0.00.0.0.010.b.b.b（cost20）的缺省路由條目，在其老化時間內，仍舊向主通道返回數據，收發路徑不一致，網絡仍舊中斷。因此在網絡設計之初，應全面考察鏈路條件，當網絡鏈路存在大量光傳輸設備時，也要盡量避免完全依賴探測的輔助手段，應優先考慮采用動態路由協議組網。以上問題通過改為OSPF協議并聯動BFD，得到了更合理的解決。3.2應用場景B某縣信息主干網絡如圖5所示。圖5中橫線上端為全省數據通信網廣域網，信息網絡為其中一個OAMIS的VPN業務；橫線下端為某縣級供電公司信息網絡。信息網絡與廣域網之間的2臺邊界路由器H3CSR1、H3CSR2，仍通過OSPF設置cost值來控制主備優先級；均寫入缺省路由指向上一級廣域網，其通過采用下發缺省路由的方式，將缺省路由通告到OSPF域。數據通信網CiscoR1、CiscoR2分別配置靜態路由指向下方2臺邊界H3CSR1、H3CSR2路由器。
4結語
信息網絡雙出口故障自動倒換是保證信息網絡安全可靠運行的重要因素。而在進行網絡的組網設計時，網絡工程師往往采用經驗方法，忽視做全面的故障倒換測試。因此在網絡設計之初，應全面考察鏈路及設備條件，因地制宜。本文就企業信息網絡雙出口自動倒換遇到的實際問題，引出了故障自動探測的幾種策略并進行了技術原理介紹。通過2個實際場景，舉例介紹了Track+NQA（IPSLA）+靜態路由在縣級信息網絡雙出口中的應用及如何巧妙地解決自動倒換問題。
【電力信息網絡故障自動探測策略論文】相關文章：
成本會計在電力企業的加強策略論文04-22
情感策略英語教學的論文03-21
營銷策略論文參考文獻04-13
試析圖書館的信息營銷策略08-29
淺析財務人員信息素質現狀及提高策略論文04-18
激發學生英語學習興趣的策略論文08-21
企業凝聚力提升策略探究論文04-19
企業知識營銷的特征與發展策略論文04-19