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多运营商出口解决方案研究
作者：谭文海
来源：《移动通信》2010年第08期
[摘要]Internet业务持续快速增长，对各运营商网间互访的需求越来越大。文章首先介绍了国内各大运营商网络互访的现状，接着分析了传统CMNET出口带来的两点问题，随后提出了多运营商出口解决方案，并阐述了其组网方式、工作原理及优势。 [关键词]多运营商出口 智能NAT DNS代理 链路负荷均衡器 1 引言
Internet作为一种重要的交流工具在各个行业和各种规模的商业机构中得到了普遍应用，国内各大运营商都组建了自己的互联网络，如中国电信(ChinaNet)、中国移动(CMNET)、中国网通(CNCNET，与联通合并)、中国联通(UNINET)，如图1所示：
目前来说，南电信、北网通的互联网无论在内容提供上，还是在接入用户数量上都占据着绝对的优势。既然Internet是由多个运营商网络组成的，不可避免地就要面对网间互联的问题。相对于互联网的发展速度，网间互联的接口带宽是远远滞后的，以下是一组实测的数据： (1)文件传输速度慢：电信用户上传／下载文件到网通服务器，只有可怜的几k，甚至0.1k，而同是电信之间的文件上传，下载速度可以高达40k以上：
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(2)ping延时：一般电信服务器之间ping的延时在40ms以内(同省网的会更快。例如佛山ping广州服务器为十几ms)，而电信到网通ping延时在200ms左右，并且掉包率在20％以上，这实际上就是电信网通互访慢的根源；
(3)电信网通线路不稳定：一般上网高峰时间(下午和晚上)互联互通瓶颈非常严重，而在凌晨和上午，上网人数比较少。没有那么严重。
一直以来，移动公司专注于提供传统的移动业务，如：短信、GPRS、WAP业务等，对运营商之间互联网接口带宽不足的问题还不是非常敏感。因为对于传统的业务平台来说，短信类的系统如短信网关跟SP的连接，主要使用了CMNET网内的连接；WAP类和GPRS类的业务本身上网速率不高，对访问其他运营商网上内容的速度也没有提出更高的要求。
但近年来移动公司也开始发展互联网增值数据业务，如139社区、手机邮箱等。这类业务已经跟传统的内容提供商提供的服务类似，是必须让其他运营商接入用户(如电信、网通的ADSL用户)访问的。如此一来就需要考虑业务平台的多运营商(多链路)出口问题了。
2 传统CMNET出口带来的问题
2.1 单运营商出口导致网间带宽不足及单点故障
图2中，虽然对于业务平台来说，使用了双备份的设备接入CMNET，但依然无法解决仅接入单运营商带来的网间带宽不足的问题。另外，如果CMNET网络发生故障。业务平台就会全阻。
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2.2 简单的多运营商出口导致接入复杂
图3中，业务平台同时接入了多个ISP，每个ISP都给系统分配公网的接入IP地址，网络接入相对复杂。而且在这种网络连接下，路由协议不会知道每一个链路当前的流量负载和活动会话，无法做到精确的负荷均衡。各出口的关系最多只能叫做“链路共享”。
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3 多运营商出口解决方案
3.1 概念解释
智能NAT：简单来说就是根据需要，实现一对多的地址翻译。当选定一个路由器(某ISP1)传送流出流量时，将翻译成该ISP1提供的地址；同样，如选择ISP2作为流出流量的路径，则它将把内部的主机地址翻译为ISP2，与此同时，将该地址作为流出数据包的源地址。 DNS代理：接到用户的解析请求的时候，计算用户路由的跳数、延迟、链路负荷等因素，选择合适的ISP，并将用户请求翻译成相应的ISP地址。
3.2 组网说明
图4中，在接入交换机旁挂了两个链路负荷均衡器，由它们实现智能NAT及DNS代理功能。其它的网络说明如下：
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(1)IP地址分配如表1；
(2)图4中主要网络设备均启用了vrrp协议实现设备冗余，所以下面的说明中都把配对的两个网络设备当成一个设备来讨论；
(3)多个ISP分配的IP地址同时配置在相同的链路负荷均衡器上，链路负荷均衡器通过计算用户路由的跳数、延迟、链路负荷等。将用户的解析请求翻译成相应的ISP地址，从而选择合适的ISP；
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(4)链路负荷均衡器将三个ISP地址静态映射成WEB服务器的内部地址192.168.1.1。
3.3 工作原理
图5中，当一个网通的用户要访问www.139.com网站的时候，工作流程说明如下：
(1)网通用户向网通DNS服务器查询www.139.com的解析地址；
(2)网通DNS服务器向139，com的根DNS服务器申请解析地址，139.com的根DNS服务器将该域名授权到IP地址为300.1.1.1的链路负荷均衡器进行解析，100.1.1.1和200.1.1.1也作为备份的IP地址配置在相同的链路负荷均衡器上；
(3)链路负荷均衡器通过计算用户路由的跳数、延迟、链路负荷等，判断这是一个网通的用户，从而将用户的解析请求翻译成网通的IP地址200.1.1.1。通过该地址向用户相应请求； (4)用户收到解析出来的网通的IP地址，直接向该地址发起WEB访问请求；
(5)链路负荷均衡器收到该请求后，静态映射成WEB服务器的内部地址192.168.1.1；同时链路负荷均衡器会创建一个会话记录。标识本用户是通过哪个ISP链路访问WEB服务器的； (6)WEB服务器提供WEB服务，当回送到链路负荷均衡服务器的时候，根据上步生成的会话记录将地址转换后回应给用户。
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3.4 实现优势
链路负荷均衡器的使用提高了业务平台对运营商出口的链路利用率，表现在：
(1)根据用户所在网络和链路负荷计算选择ISP出口链路，能使业务服务达到最佳的响应速度，把多ISP出口链路配置从“共享”提高到“最优”；
(2)实时检测ISP出口链路状态，提高链路的可用性和冗余能力。
