淺談中興通訊IP網絡雙向主動測量協議STAMP

隨著5G時代的到來，網絡復雜程度與日俱增，同時用戶對于服務質量的要求也越來越高。為保障網絡的正常運行，運營商需要周期性地對整體網絡進行性能檢測，實時評估網絡狀態(tài)，提前發(fā)現故障。然而，當下IP網絡在性能檢測方面，存在協議復雜、不同廠商設備互通難的問題。今年4月份，中興通訊牽頭制定的IP網絡性能檢測協議STAMP(Simple Two-Way Active Measurement Protocol，簡單雙向主動測量協議)正式在國際互聯網工程任務組IETF(The Internet Engineering Task Force)發(fā)布。作為業(yè)界首個基于SDN的標準化IP網絡性能檢測協議，STAMP協議在簡化協議的同時解決了異廠家設備在性能檢測方面的互通問題，填補了IP行業(yè)網絡性能精確檢測領域的空白。下面就讓我們來具體了解一下STAMP協議。

1. STAMP提出的背景

當下在IP網絡中廣泛部署的性能測量協議是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，在實際應用過程中，TWAMP和TWAMP-Light存在的問題逐漸暴露出來。

● TWAMP協議的復雜性問題：TWAMP協議包含TWAMP-Control和TWAMP-Test兩個子協議。TWAMP-Control子協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的協商控制等；TWAMP-Test子協議的作用是執(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機制比較復雜，對網絡設備的要求較高，使得TWAMP協議在一些輕量級設備上難以部署。

● TWAMP-Light協議的互通性問題：TWAMP-Light協議基于TWAMP協議進行了簡化，去除了TWAMP-Control子協議，只保留TWAMP-Test子協議的核心功能，同時通過一些配置操作的擴展來完成TWAMP-Control的作用。但是TWAMP-Light協議沒有進行標準化，各廠商開發(fā)出私有的TWAMP-Light協議，無法實現互聯互通，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。

基于對已有網絡性能測量協議的研究及分析，中興通訊在TWAMP Light協議基礎上，于2017年10月份完成了STAMP協議草案的撰寫，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標準RFC8762。

中興通訊STAMP協議一方面繼承了TWAMP和TWAMP-Light的優(yōu)秀設計基因，且做到了與TWAMP-Light現有產品實現在非安全認證模式下的互聯互通，另一方面又對現有TWAMP和TWAMP-Light的協議功能進行了增強，尤其是大大提高了IP網絡SLA（Service Level Agreement）核心參數（時延、丟包率等）的測量精度，實現了在后向兼容基礎上的開拓創(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協議中復雜的TWAMP-Control子協議，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，通過它將網絡中對應的節(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，來偵測到網絡最新的性能狀態(tài)。

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

總結起來，STAMP協議優(yōu)勢主要體現在以下幾個方面：

●  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絡的實際狀況；

●  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。這樣較低階的網絡設備也能夠充當測量會話反射器，大大提高了測量協議部署的靈活性。解決了目前TWAMP協議在一些輕量級設備上難以部署的問題；

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

3. STAMP應用場景

STAMP作為一種新型的IP網絡性能測量協議，可以廣泛應用于IP網絡的各種場景中，比如從5G無線基站到5G無線核心網之間IP回傳網絡的性能測量，數據中心DC邊緣交換機之間IP網絡的性能測量，以及從客戶設備CE到邊緣路由器IP Edge之間寬帶接入IP網的性能測量等等。

下圖是STAMP應用于寬帶接入IP網的場景。

圖2、 STAMP應用于寬帶接入IP網

STAMP應用于寬帶接入IP網時，測量網絡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，根據測量報文中的序列號或計數器信息計算出丟包率，根據測量報文中的時間戳信息計算出時延，并根據多次計算出的時延變化計算出抖動。

4. 結束語

隨著5G時代的到來和行業(yè)轉型步伐的加快，各種新型網絡應用層出不窮，不同類型的網絡應用對于網絡性能的要求也各不相同，提供既簡單又精確的網絡性能測量工具成為了運營商的急迫與突出的需求，STAMP性能測量協議的出現可謂正逢其時。中興通訊將持續(xù)推進STAMP協議的規(guī)模應用，同時堅持新技術的研發(fā)、標準推進以及商用實踐，用最先進的產品和技術助力新業(yè)務的快速、高質量部署，攜手合作伙伴擁抱5G新時代。

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