1、什么是流量工程？（What is Traffic Engineering？）

• 相对于网络工程而言，流量工程是网络投入生产之前的最后一环；
• 流量工程是对网络中流量规划的一种工具。

网络工程是很大的一个概念，从前期设计到设备选型（采购），到工程实施（组网），到后期维护，这一个过程统称为网络工程。而流量工程是网络投入生产之前的最后一环。

那什么是流量工程？简而言之，在网络部署好以后，除了开启 IGP 和 BGP 让这些路由协议自动协商和自动规划路由以外，哪条链路上需要跑哪些流量还可以通过网络工程师自己规划。自己规划哪些流量走哪条链路，就是流量工程。

2、哪些情况下需要使用流量工程？（Need of the Traffic Engineering）

• 网络中某些情况下，最优路径并不是唯一路径；
• 网络中某些情况下，最优路径并不是最好路径。

如下图所示，Router A 去往 Router H 会从上面那条绿色的链路走，因为这条链路的 metric 值最小。但是上面这条绿色的链路只有 40 M 的带宽，而下面那条红色的链路却有 100 M 的带宽。所以，最优路径并不是最好路径。

如下图所示，就算上下两条链路都是 100 M（而 Router A 和 Router C 之间的链路有 200 M），当 Router C 收到从 Router A 发来的 150 M 的流量时，Router C 也不会非常智能地让这 150 M 流量中的 90 M 流量发给 Router G，再让 150 M 流量中剩余的 60 M 流量发给Router D 。所以，最优路径并不是唯一路径。

回归生活来说：高速公路都堵死了，还不如绕远一点走另一条高速公路，或者干脆走省道呢，所以你需要一个带有实时路况播报的 GPS 导航系统。对于网络工程来说就是：你需要做流量工程 ，这样才能充分利用网络中带宽的资源。

3、传统 IP 是如何做流量工程的？

一般情况下，我们都是这么解决上述问题的：

• 调整 cost（牵一发而动全身，改完 cost 值可能对于这个设备来说它最优了，但是另外一个设备反而不优了）；
• EIGRP（EIGRP 可以做非等价负载均衡，可惜它是思科私有的路由协议）；
• PBR（PBR 就是策略路由，1. 扩展性不高，2. 不具备重路由功能）。

那什么叫做 PBR 不具备重路由功能呢？

答：如上图所示，橙色的 70 M 流量和蓝色的 40 M 流量都是走上面那条绿色的 40 M 链路，上面那条链路显然就已经堵死了；而此时下面有一条红色的链路还有 100 M 带宽没有被使用。

如下图所示，现在我们在 Router C 上做一个 PBR，这个 PBR 会让橙色的 70 M 流量走下面那条链路。但如果这个时候 Router E 这台路由器 down 掉了，无论橙色的流量现在有多少，PBR 还是会让橙色的流量往下面走。这就叫做 PBR 不具备重路由的功能。

如上图所示，如果你想深究一下你会发现：当 Router E 这台路由器 down 掉后，Router C 的 PBR 还是会把橙色的流量转发给 Router D。而这个时候路由协议已经收敛了，Router D 上去往 Router H 的路由其实要从 Router G 走，所以这个时候 Router D 会把流量重新转发给 Router C，于是流量最终就会在 Router C 和 Router D 之间来回转发（也就是出环了）。

就算你在 Router D 上也部署 PBR，让 Router D 通过 PBR 强行把流量转发给 Router E 也没有用，照样出环。因为此时 Router E 已经 down 掉不存在了，Router D 上去往 Router E 的物理接口也已经没有电气电压信号了，所以 Router D 的 PBR 转发不出去后 Router D 默认还是会去查路由表转发。当路由协议收敛以后，Router D 上去往 Router H 的路由还是要从 Router G 走，所以 Router D 还是会把流量重新转发给 Router C，于是流量最终还是会在 Router C 和 Router D 之间出环。

4、GRE tunnel 是否可以用来做流量工程？

现在我们有一个假设：就是在 GRE tunnel 建立完成以后，我们是否可以任意指定 GRE tunnel 的每一跳，从而达到控制流量转发路径的目的？

如下图所示，R1 去往 R4，默认是这么走的：R1 → R2 → R3 → R4。

如下图所示，现在 R1 去往 R4 的流量总共有 18 G 之多，可是 R1 和 R2、R2 和 R3、R3 和 R4 之间的链路都只有 10 G 的带宽。现在我们希望在 R1 和 R4 之间建立如下的 GRE tunnel，该 GRE tunnel 的每一跳都由我们自己指定，然后可否让剩余的 8 G 带宽从这个 GRE tunnel 走呢？

答案是：不行。很可惜 GRE tunnel 没法自行指定每一跳，但 Ricky 这里想说的是：基于 MPLS 的流量工程就是用 tunnel 的方式来实现流量控制和流量规划的。

5、基于 MPLS 的流量工程：

基于 MPLS 的 流量工程将 GRE tunnel 逐跳指定下一跳的可能变为现实。

至于如何使用基于 MPLS 的流量工程来实现流量控制和流量规划，请看这个实验：《【实验】基于 MPLS 的流量工程（Traffic Engineering base on MPLS / MPLS TE）》

（1）MPLS TE tunnel 三大组件：

• MPLS
• CBR（Constraint Based Routing，基于约束条件的路由）
• RSVP（Resource Reservation Protocol）

（2）三大组件的作用，如何协同工作？

• MPLS（是 MPLS 的 TE，而不是 IP 的 TE，所以自然需要 MPLS 这个组件）
• CBR（是 OSPF / ISIS 对 TE 的扩展，确定 tunnel 的建立路径）
  • OSPF 扩展 LSA-9、LSA-10 和 LSA-11
  • ISIS 扩展 TLV-22、TLV-134 和 TLV-135
• RSVP（预留带宽 & 分配 MPLS TE 标签）
  • Label Request：
  • Label：
  • ERO（Explicited Routing Object，显式路由对象）：记录的是 CBR 给 tunnel 计算出来的最短路径的每一个接口地址
  • RRO：记录的是 tunnel 经过的每个网络节点 tunnel 的 router-id 和这个网络节点给 tunnel 分配的 MPLS 标签（也可以用于控制面环路避免）
  • Session Attribute：attribute-flag

看到这里，我会用一个实验《【实验】在 MPLS TE tunnel 上使用 RSVP 预留带宽》来说明 “ RSVP 在 MPLS TE tunnel 中是如何预留带宽的 ” 这个问题，这个实验很好地阐述了 RSVP 在 MPLS TE tunnel 中的作用。

如下图所示，MPLS TE tunnel 的约束条件除了 “ 预留带宽 ” 这一项以外，还有以下几点：Destination、Priority 和 Affinity 等。

这三大组件是这么协同工作的：

第一步，Tunnel 会把上述约束条件交给 CBR 来审核：

第二步，接着 CBR 就会去询问 RSVP，看网络里面哪些链路是可以满足这些约束条件的：

第三步，CBR 会做一个 CSPF 计算，CSPF 在符合条件的拓扑中计算出源去往目的地的最优路径，并将该路径的每一个接口 IP 交与 RSVP 的 ERO：

注意：CBR 必须工作在链路状态协议（LSP）上才可以（比如 OSPF 和 ISIS），不能是距离矢量协议（DV，比如 RIP）。因为 CBR 无论是在检查 Destination 还是在检查 Bandwidth，都需要整张拓扑图的信息。只有链路状态协议（LSP）才有整张拓扑图的信息，所以 CBR 只能工作在链路状态协议（LSP）上。

在上文中提到，CBR 扩展了 OSPF 的 LSA 和 ISIS 的 TLV，那具体扩展了哪些内容呢？

答：以 OSPF 为例，LSA-1 和 LSA-2 中携带有每台路由器有多少个接口、每个接口下有多少物理带宽等信息；而 CBR 在此基础上进行了扩展，除了上述携带的信息以外，新的 LSA（LSA-9、LSA-10 和 LSA-11）还携带 RSVP 在每个接口下所预留的带宽信息。

第四步，CSPF 计算完毕后，选择出来的最优路径会交给 RSVP：

第五步，RSVP 沿着 ERO 请求带宽和 MPLS 标签：

 

（未完待续）