淺談中興通訊IP網(wǎng)絡(luò)雙向主動(dòng)測(cè)量協(xié)議STAMP

隨著5G時(shí)代的到來(lái)，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度與日俱增，同時(shí)用戶(hù)對(duì)于服務(wù)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。為保障網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，運(yùn)營(yíng)商需要周期性地對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能檢測(cè)，實(shí)時(shí)評(píng)估網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)故障。然而，當(dāng)下IP網(wǎng)絡(luò)在性能檢測(cè)方面，存在協(xié)議復(fù)雜、不同廠商設(shè)備互通難的問(wèn)題。今年4月份，中興通訊牽頭制定的IP網(wǎng)絡(luò)性能檢測(cè)協(xié)議STAMP(Simple Two-Way Active Measurement Protocol，簡(jiǎn)單雙向主動(dòng)測(cè)量協(xié)議)正式在國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETF(The Internet Engineering Task Force)發(fā)布。作為業(yè)界首個(gè)基于SDN的標(biāo)準(zhǔn)化IP網(wǎng)絡(luò)性能檢測(cè)協(xié)議，STAMP協(xié)議在簡(jiǎn)化協(xié)議的同時(shí)解決了異廠家設(shè)備在性能檢測(cè)方面的互通問(wèn)題，填補(bǔ)了IP行業(yè)網(wǎng)絡(luò)性能精確檢測(cè)領(lǐng)域的空白。下面就讓我們來(lái)具體了解一下STAMP協(xié)議。

1. STAMP提出的背景

當(dāng)下在IP網(wǎng)絡(luò)中廣泛部署的性能測(cè)量協(xié)議是TWAMP（Two-Way Active Measurement Protocol）和TWAMP-Light（Two-Way Active Measurement Protocol Light Version），其中，TWAMP-Light是TWAMP的簡(jiǎn)化版本，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，TWAMP和TWAMP-Light存在的問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)。

● TWAMP協(xié)議的復(fù)雜性問(wèn)題：TWAMP協(xié)議包含TWAMP-Control和TWAMP-Test兩個(gè)子協(xié)議。TWAMP-Control子協(xié)議的作用是建立測(cè)量會(huì)話(huà)，包括本次測(cè)量會(huì)話(huà)的各種測(cè)量參數(shù)的協(xié)商控制等；TWAMP-Test子協(xié)議的作用是執(zhí)行測(cè)量會(huì)話(huà)，包括會(huì)話(huà)發(fā)報(bào)器發(fā)送測(cè)量報(bào)文和會(huì)話(huà)反射器回送測(cè)量報(bào)文。其中，TWAMP-Control機(jī)制比較復(fù)雜，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求較高，使得TWAMP協(xié)議在一些輕量級(jí)設(shè)備上難以部署。

● TWAMP-Light協(xié)議的互通性問(wèn)題：TWAMP-Light協(xié)議基于TWAMP協(xié)議進(jìn)行了簡(jiǎn)化，去除了TWAMP-Control子協(xié)議，只保留TWAMP-Test子協(xié)議的核心功能，同時(shí)通過(guò)一些配置操作的擴(kuò)展來(lái)完成TWAMP-Control的作用。但是TWAMP-Light協(xié)議沒(méi)有進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，各廠商開(kāi)發(fā)出私有的TWAMP-Light協(xié)議，無(wú)法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，比如A廠商的TWAMP-Light會(huì)話(huà)發(fā)報(bào)器與B廠商的TWAMP-Light會(huì)話(huà)反射器就難以建立起測(cè)量會(huì)話(huà)。

基于對(duì)已有網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量協(xié)議的研究及分析，中興通訊在TWAMP Light協(xié)議基礎(chǔ)上，于2017年10月份完成了STAMP協(xié)議草案的撰寫(xiě)，草案于2018年1月4日獲得IETF IPPM工作組的采納，并于2020年4月份正式發(fā)布為IETF標(biāo)準(zhǔn)RFC8762。

中興通訊STAMP協(xié)議一方面繼承了TWAMP和TWAMP-Light的優(yōu)秀設(shè)計(jì)基因，且做到了與TWAMP-Light現(xiàn)有產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)在非安全認(rèn)證模式下的互聯(lián)互通，另一方面又對(duì)現(xiàn)有TWAMP和TWAMP-Light的協(xié)議功能進(jìn)行了增強(qiáng)，尤其是大大提高了IP網(wǎng)絡(luò)SLA（Service Level Agreement）核心參數(shù)（時(shí)延、丟包率等）的測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)了在后向兼容基礎(chǔ)上的開(kāi)拓創(chuàng)新。

2. STAMP模型

STAMP沿用了TWAMP所建立的會(huì)話(huà)發(fā)報(bào)器與會(huì)話(huà)反射器的概念，同時(shí)去除了TWAMP協(xié)議中復(fù)雜的TWAMP-Control子協(xié)議，它的模型如下圖所示。

圖1、 STAMP模型

模型中配置與管理實(shí)體作用是建立測(cè)量會(huì)話(huà)，通過(guò)它將網(wǎng)絡(luò)中對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)配置為STAMP會(huì)話(huà)發(fā)報(bào)器和會(huì)話(huà)反射器。STAMP會(huì)話(huà)發(fā)報(bào)器周期性向會(huì)話(huà)反射器發(fā)送STAMP測(cè)量報(bào)文，會(huì)話(huà)反射器每接收到一個(gè)STAMP測(cè)量報(bào)文，就向會(huì)話(huà)發(fā)報(bào)器回送一個(gè)STAMP測(cè)量報(bào)文。會(huì)話(huà)發(fā)報(bào)器通過(guò)分析返回的報(bào)文，來(lái)偵測(cè)到網(wǎng)絡(luò)最新的性能狀態(tài)。

對(duì)比TWAMP協(xié)議和TWAMP-Light協(xié)議，STAMP協(xié)議通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定了多個(gè)測(cè)量參數(shù)，使得不同廠商的STAMP會(huì)話(huà)發(fā)報(bào)器與會(huì)話(huà)反射器實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通。同時(shí)STAMP采用了更高級(jí)的加密算法，規(guī)定了多個(gè)實(shí)現(xiàn)各種擴(kuò)展功能的TLV（Type-Length-Value，類(lèi)別，長(zhǎng)度和值），在增強(qiáng)了測(cè)量過(guò)程安全性的同時(shí)大大提高了測(cè)量結(jié)果的精確性。

總結(jié)起來(lái)，STAMP協(xié)議優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

●  STAMP引入了Direct Measurement 和Follow-up Telemetry TLV，提高了丟包率和時(shí)延測(cè)量的精度，運(yùn)營(yíng)商能夠更好地偵測(cè)到網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際狀況；

●  STAMP引入了無(wú)狀態(tài)模式，該模式下會(huì)話(huà)反射器對(duì)接受到的STAMP測(cè)量報(bào)文只做簡(jiǎn)單處理后再發(fā)送給會(huì)話(huà)發(fā)報(bào)器。這樣較低階的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也能夠充當(dāng)測(cè)量會(huì)話(huà)反射器，大大提高了測(cè)量協(xié)議部署的靈活性。解決了目前TWAMP協(xié)議在一些輕量級(jí)設(shè)備上難以部署的問(wèn)題；

●  STAMP采用更高級(jí)的HMAC-SHA-256加密算法，提高了認(rèn)證模式下測(cè)量協(xié)議的安全性。

3. STAMP應(yīng)用場(chǎng)景

STAMP作為一種新型的IP網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量協(xié)議，可以廣泛應(yīng)用于IP網(wǎng)絡(luò)的各種場(chǎng)景中，比如從5G無(wú)線基站到5G無(wú)線核心網(wǎng)之間IP回傳網(wǎng)絡(luò)的性能測(cè)量，數(shù)據(jù)中心DC邊緣交換機(jī)之間IP網(wǎng)絡(luò)的性能測(cè)量，以及從客戶(hù)設(shè)備CE到邊緣路由器IP Edge之間寬帶接入IP網(wǎng)的性能測(cè)量等等。

下圖是STAMP應(yīng)用于寬帶接入IP網(wǎng)的場(chǎng)景。

圖2、 STAMP應(yīng)用于寬帶接入IP網(wǎng)

STAMP應(yīng)用于寬帶接入IP網(wǎng)時(shí)，測(cè)量網(wǎng)絡(luò)性能的過(guò)程簡(jiǎn)述如下：

●  配置BNG/PE為STAMP會(huì)話(huà)發(fā)報(bào)器，RG/BG為STAMP會(huì)話(huà)反射器；

●  BNG/PE在接收到RG/BG回送的STAMP測(cè)量報(bào)文后，根據(jù)測(cè)量報(bào)文中的序列號(hào)或計(jì)數(shù)器信息計(jì)算出丟包率，根據(jù)測(cè)量報(bào)文中的時(shí)間戳信息計(jì)算出時(shí)延，并根據(jù)多次計(jì)算出的時(shí)延變化計(jì)算出抖動(dòng)。

4. 結(jié)束語(yǔ)

隨著5G時(shí)代的到來(lái)和行業(yè)轉(zhuǎn)型步伐的加快，各種新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層出不窮，不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能的要求也各不相同，提供既簡(jiǎn)單又精確的網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量工具成為了運(yùn)營(yíng)商的急迫與突出的需求，STAMP性能測(cè)量協(xié)議的出現(xiàn)可謂正逢其時(shí)。中興通訊將持續(xù)推進(jìn)STAMP協(xié)議的規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)堅(jiān)持新技術(shù)的研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)以及商用實(shí)踐，用最先進(jìn)的產(chǎn)品和技術(shù)助力新業(yè)務(wù)的快速、高質(zhì)量部署，攜手合作伙伴擁抱5G新時(shí)代。

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