淺談中興通訊IP網(wǎng)絡(luò)雙向主動測量協(xié)議STAMP

隨著5G時代的到來，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度與日俱增，同時用戶對于服務(wù)質(zhì)量的要求也越來越高。為保障網(wǎng)絡(luò)的正常運行，運營商需要周期性地對整體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能檢測，實時評估網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)故障。然而，當(dāng)下IP網(wǎng)絡(luò)在性能檢測方面，存在協(xié)議復(fù)雜、不同廠商設(shè)備互通難的問題。今年4月份，中興通訊牽頭制定的IP網(wǎng)絡(luò)性能檢測協(xié)議STAMP(Simple Two-Way Active Measurement Protocol，簡單雙向主動測量協(xié)議)正式在國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETF(The Internet Engineering Task Force)發(fā)布。作為業(yè)界首個基于SDN的標(biāo)準(zhǔn)化IP網(wǎng)絡(luò)性能檢測協(xié)議，STAMP協(xié)議在簡化協(xié)議的同時解決了異廠家設(shè)備在性能檢測方面的互通問題，填補(bǔ)了IP行業(yè)網(wǎng)絡(luò)性能精確檢測領(lǐng)域的空白。下面就讓我們來具體了解一下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的簡化版本，在實際應(yīng)用過程中，TWAMP和TWAMP-Light存在的問題逐漸暴露出來。

● TWAMP協(xié)議的復(fù)雜性問題：TWAMP協(xié)議包含TWAMP-Control和TWAMP-Test兩個子協(xié)議。TWAMP-Control子協(xié)議的作用是建立測量會話，包括本次測量會話的各種測量參數(shù)的協(xié)商控制等；TWAMP-Test子協(xié)議的作用是執(zhí)行測量會話，包括會話發(fā)報器發(fā)送測量報文和會話反射器回送測量報文。其中，TWAMP-Control機(jī)制比較復(fù)雜，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求較高，使得TWAMP協(xié)議在一些輕量級設(shè)備上難以部署。

● TWAMP-Light協(xié)議的互通性問題：TWAMP-Light協(xié)議基于TWAMP協(xié)議進(jìn)行了簡化，去除了TWAMP-Control子協(xié)議，只保留TWAMP-Test子協(xié)議的核心功能，同時通過一些配置操作的擴(kuò)展來完成TWAMP-Control的作用。但是TWAMP-Light協(xié)議沒有進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，各廠商開發(fā)出私有的TWAMP-Light協(xié)議，無法實現(xiàn)互聯(lián)互通，比如A廠商的TWAMP-Light會話發(fā)報器與B廠商的TWAMP-Light會話反射器就難以建立起測量會話。

基于對已有網(wǎng)絡(luò)性能測量協(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，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)計基因，且做到了與TWAMP-Light現(xiàn)有產(chǎn)品實現(xiàn)在非安全認(rèn)證模式下的互聯(lián)互通，另一方面又對現(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)（時延、丟包率等）的測量精度，實現(xiàn)了在后向兼容基礎(chǔ)上的開拓創(chuàng)新。

2. STAMP模型

STAMP沿用了TWAMP所建立的會話發(fā)報器與會話反射器的概念，同時去除了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體作用是建立測量會話，通過它將網(wǎng)絡(luò)中對應(yīng)的節(jié)點配置為STAMP會話發(fā)報器和會話反射器。STAMP會話發(fā)報器周期性向會話反射器發(fā)送STAMP測量報文，會話反射器每接收到一個STAMP測量報文，就向會話發(fā)報器回送一個STAMP測量報文。會話發(fā)報器通過分析返回的報文，來偵測到網(wǎng)絡(luò)最新的性能狀態(tài)。

對比TWAMP協(xié)議和TWAMP-Light協(xié)議，STAMP協(xié)議通過標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定了多個測量參數(shù)，使得不同廠商的STAMP會話發(fā)報器與會話反射器實現(xiàn)了互聯(lián)互通。同時STAMP采用了更高級的加密算法，規(guī)定了多個實現(xiàn)各種擴(kuò)展功能的TLV（Type-Length-Value，類別，長度和值），在增強(qiáng)了測量過程安全性的同時大大提高了測量結(jié)果的精確性。

總結(jié)起來，STAMP協(xié)議優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

●  STAMP引入了Direct Measurement 和Follow-up Telemetry TLV，提高了丟包率和時延測量的精度，運營商能夠更好地偵測到網(wǎng)絡(luò)的實際狀況；

●  STAMP引入了無狀態(tài)模式，該模式下會話反射器對接受到的STAMP測量報文只做簡單處理后再發(fā)送給會話發(fā)報器。這樣較低階的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也能夠充當(dāng)測量會話反射器，大大提高了測量協(xié)議部署的靈活性。解決了目前TWAMP協(xié)議在一些輕量級設(shè)備上難以部署的問題；

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

3. STAMP應(yīng)用場景

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

下圖是STAMP應(yīng)用于寬帶接入IP網(wǎng)的場景。

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，測量網(wǎng)絡(luò)性能的過程簡述如下：

●  配置BNG/PE為STAMP會話發(fā)報器，RG/BG為STAMP會話反射器；

●  BNG/PE在接收到RG/BG回送的STAMP測量報文后，根據(jù)測量報文中的序列號或計數(shù)器信息計算出丟包率，根據(jù)測量報文中的時間戳信息計算出時延，并根據(jù)多次計算出的時延變化計算出抖動。

4. 結(jié)束語

隨著5G時代的到來和行業(yè)轉(zhuǎn)型步伐的加快，各種新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層出不窮，不同類型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對于網(wǎng)絡(luò)性能的要求也各不相同，提供既簡單又精確的網(wǎng)絡(luò)性能測量工具成為了運營商的急迫與突出的需求，STAMP性能測量協(xié)議的出現(xiàn)可謂正逢其時。中興通訊將持續(xù)推進(jìn)STAMP協(xié)議的規(guī)模應(yīng)用，同時堅持新技術(shù)的研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)以及商用實踐，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新時代。

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