算网融合网络基础设施IP网络韧性规范(T-ZGTXXH 072—2023).pdf





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1、团体标准T/ZGTXXH 0722023算网融合 网络基础设施 IP 网络韧性规范IP Network resilience specification for computing network convergencenetwork infrastructure2023-06-20 发布2023-06-20 实施中国通信学会发 布ICS 35.240.01CCS L04T/ZGTXXH 0722023I目次前言.II引言.III1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 缩略语.15 算网融合 IP 网络韧性概述.26 算网融合 IP 网络韧性的分级和目标.36.1 IP 网络韧
2、性分级.36.2 IP 网络韧性目标.47 算网融合 IP 网络韧性能力评估.57.1 IP 网络韧性评估目标.57.2 IP 网络韧性评估要求.57.3 IP 网络韧性评估总体框架.57.3.1 IP 网络韧性评估指标体系.67.3.1.1 量化评测项.67.3.1.2 量化评分项.77.3.1.3 IP 网络韧性总分数.87.4 IP 网络韧性能力评估方法.87.4.1 评估方法总览.87.4.2 扰动库构建.97.4.3 业务流构建.108 算网融合 IP 网络韧性能力要求.118.1 总体要求.118.2 网元韧性能力要求.118.3 网络级韧性能力要求.128.3.1 冗余多样规划.
3、128.3.2 故障隔离规划.128.4 业务级 IP 网络韧性能力要求.128.5 运维级韧性能力要求.138.5.1 网络管理规划.138.5.2 故障恢复规划.138.5.3 操作容错规划.13T/ZGTXXH 0722023II前言本文件依据GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由中国通信学会提出并归口。请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件起草单位:中国信息通信研究院、华为技术有限公司、中国联通研究院、中国电信股份有限公司研究院、中国科学院计算机网络信息中心、中国移动研究院。本文件主要
4、起草人:韩淑君、周宇、穆琙博、顾月峰、茅利、刘剑南、张超、行骁程、柴瑶琳、李建飞、李云鹤、申罕骥、姚惠娟。本文件为首次发布。T/ZGTXXH 0722023III引言近年来全球不断出现重大的IP网络事故,对终端用户、ICT服务提供商和设备提供商都造成了非常恶劣的影响。在IP网络可靠性和业务可用性的基础上,需要构建高韧性的网络,在网络故障和错误操作出现时,能够控制故障影响范围,并及时引入防冲击机制,明确逃生路径,确保业务可恢复,是当前业界探索的一个重要方向。韧性网络与基础设施安全要求关注点不同,基础设施网络安全关注设备级业务安全攻击防护,韧性网络关注网络架构的高可靠和极端场景下业务的持续可用。目
5、前韧性网络的定义和标准缺失,本文件提出了算力网络的韧性建网规范,指导建设故障可预警,冲击可防,业务可逃生的韧性网络,提升算力网络基础设施韧性,降低由于恶意、错误或故障造成损失的可能性和攻击导致业务中断或降级的程度,确保网络基础设施高可用。T/ZGTXXH 07220231算网融合 网络基础设施 IP 网络韧性规范1范围本文件提出了算网融合网络基础设施韧性的基本定义、网络韧性等级分级标准、网络韧性评估总体框架和网络韧性能力评估标准,以及网络韧性在网元级、网络级、业务级和运维级不同层级的实施要点和建设标准。本文件适用于监管部门、ICT服务提供商、服务集成商、设备提供商等组织开展算网融合网络基础设施
6、韧性评估和规划实施工作。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。NIST:NIST SP 800-160vol2MITRE:Cyber Resiliency Engineering Framework 20093术语和定义GB/T25069-2010界定的术语和定义以及下列术语和定义适用于本文件。IP 网络韧性 IP network resilienceIP 网络韧性(IP Network Resilience)是指网络在遭受各种可能的故障、攻击或其他类型的扰动时
7、,能够维持其功能、性能和服务质量的能力。4缩略语下列缩略语适用于本文件。ARP:地址解析协议(Address Resolution Protocol)BE:尽力而为(Best Effort)BGP:边界网关协议(Border gateway protocol)BUM:广播,未知单播,组播(Broadcast&Unknown-unicast&Multicast)DDos:分布式拒绝服务(distributed denial of service)T/ZGTXXH 07220232ERPS:以太环保护切换协议(Ethernet Ring Protection Switching)IGP:内部网关协
8、议(Internal gateway protocol)ISIS:中间系统到中间系统路由协议(Intermediate System to Intermediate System)LACP:链路聚合控制协议(Link Aggregation Control Protocol)LSDB:链路状态数据库(Link State database)MAC:媒体访问控制地址(Media Access Control Address)M-LAG:跨设备链路聚合组(Multichassis Link Aggregation Group)MTU:最大传输单元(Maximum Transmission Unit
9、)NNI:网络侧接口(Network-To-Network Interface)OSPF:开放最短通路优先协议(open shortest path first)QoS:服务质量(Quality of Service)SID:段标志符(Segment Identifier)SRv6:基于 IPv6 的段路由(Segment Routing over IPv6)STP:生成树协议(Spanning Tree Protocol)VPN:虚拟专用网络(Virtual Private Network)5算网融合 IP 网络韧性概述IP网络韧性(IP Network Resilience)是指网络在遭受
10、各种可能的故障、攻击或其他类型的扰动时,能够维持其功能、性能和服务质量的能力。一个具有高韧性的网络可以在遭受攻击或故障时快速恢复正常运行,而不会对网络中的数据、用户或资源造成过大的损害。IP网络韧性可以通过多种措施来提高,例如冗余备份、分布式架构、流量控制、安全认证等,以确保网络在面对各种挑战时能够保持高度的可靠性和可用性。IP网络韧性一般可划分为五个阶段,分别是抵御阶段(Prevention)、检测阶段(Detection)、响应阶段(Response)、恢复阶段(Recovery)和适应阶段(Adaptation)。a)抵御阶段(Prevention):在此阶段中,网络需要能够识别和防止威
11、胁、攻击或故障的发生。网络需要部署安全措施,如防火墙、入侵检测系统(IDS)、入侵防御系统(IPS)等来保护网络和其上的应用和数据。b)检测阶段(Detection):如果威胁或攻击发生了,网络需要能够及时检测到它们。在此阶段中,网络需要部署监控和检测系统,如安全信息和事件管理(SIEM)系统、网络流量分析工具等,来发现潜在的攻击或异常情况。c)响应阶段(Response):一旦威胁或攻击被检测到,网络需要采取适当的措施来应对它们。在此阶段中,网络需要部署自动化响应系统、安全团队等,以进行快速反应和响应,最小化攻击或故障对网络的影响。T/ZGTXXH 07220233d)恢复阶段(Recove
12、ry):如果攻击或故障造成了网络中的某些部分受损,网络需要能够迅速恢复受损的部分,以确保网络的正常运行。在此阶段中,网络需要部署数据备份和恢复系统,以及快速恢复策略,以尽可能快地将网络恢复到正常状态。e)适应阶段(Adaptation):最后,在不断变化的威胁和网络环境中,网络需要能够适应和调整自身的安全策略和架构。在此阶段中,网络需要进行持续的安全评估和改进,以确保网络的韧性和可靠性。IP网络韧性的目标是提高网络的抗攻击能力和快速恢复能力,以保证网络的正常运行和业务连续性。IP网络韧性具有四个高级目标(Goal),分别是预期(Anticipate)、承受(Withstand)、适应(Adap
13、t)、恢复(Recover)来源:NIST:NIST SP 800-160vol2和MITRE:Cyber ResiliencyEngineering Framework 2009。a)预期目标:指系统对不利情况是有准备的,潜在的威胁变成真正的不利事件时,系统有已定义的应对措施处理。在预期阶段,系统保持正常服务水平,韧性系统的预期目标包括系统对攻击、扰动和威胁的预防能力。b)承受目标:指系统在被恶意入侵后还具备完成关键业务功能的能力,同时在一定程度上为系统的恢复和适应争取了缓冲的时间。在承受阶段,系统对攻击、扰动或威胁持续抵抗,韧性系统的承受目标包括网络在扰动下的自我调节和保障网络服务水平的能
14、力,包括设备故障后的重新寻路、设备的保护机制等。c)适应目标:指根据技术、操作或威胁环境中的预测变化修改任务、业务功能或支撑能力。在适应阶段,网络性能不再继续下降,韧性系统的适应目标包括网络对故障、扰动、攻击的快速识别、响应能力。d)恢复目标:指系统在受到攻击的影响超出预期阶段的可承受范围之后可能出现关键任务和业务功能受损,这时应有一些预设的方案和技术确保在一定的时间窗内关键任务或业务功能恢复到正常进行。在恢复阶段,启动恢复措施,系统逐渐恢复到稳定的服务水平,韧性系统的恢复目标包括恢复措施的有效性以及服务水平的快速恢复能力。6算网融合 IP 网络韧性的分级和目标6.1IP 网络韧性分级IP承载
15、网的本质是持续的提供业务承载的能力,而IP网络韧性则是判断IP承载网持续提供业务能力的度量。通过对IP网络进行韧性评估,将网络进行量化和分级,有助于ICT服务提供商提前识别IP网络中的薄弱点,及时对网络进行调整,避免出现重大网络问题。结合4.2中提到的4个高级目标,IP网络韧性的评估维度,可以根据下列细分因素综合分析确定:a)网络发生扰动后,网络业务受影响的程度:T/ZGTXXH 07220234通过冗余性和多样性的设计,可以保障网络在发生链路,节点或者站点故障时,网络可以快速感知故障并且倒换。不同等级的业务具有不同的保障设计,核心业务可以有热/温/冷备份和高QOS优先级的设计,确保任何情况下
16、均可以自愈,非核心业务可以具备单次故障保护能力,但是在多次故障或者网络拥塞时业务会出现中断或者SLA质量下降。涉及的评估维度包括抗同时冲击次数、业务影响程度和业务恢复感知。b)网络发生扰动后,故障扩散范围:一般情况下,网络出现故障后,网络中的业务在冗余性和多样性的设计下影响范围可控,但是在出现人为错误配置或者恶意攻击的情况下,网络故障会开始蔓延,极端情况下会扩散至整网,导致整网瘫痪。一个好的网络设计,应该将网络攻击或者故障限制在局部范围,确保整网的安全。c)网络发生扰动后,业务的恢复能力:在网络出现攻击或者故障导致业务中断后,业务的恢复时间直接决定了网络最终的影响层度。由于网络管理本质上也是一
17、种业务,如果在网络发生问题时,网管业务同其他业务一起中断,导致设备无法登录恢复业务,那么最终只能通过人工上站的方式恢复业务,业务影响时间将非常长。d)网络发生扰动后,网络的故障感知能力:在网络出现攻击或者故障导致业务中断后,网络能够快速的感知故障,进行故障通告和溯源,帮助网络进行快速恢复,减少业务的影响时长。比如在算力网络中,可以建立一张网络数字地图,对于网络全景进行了动态绘制和动态刷新,实现网络拓扑清晰可视、网络路径透明追踪、故障传播关联溯源。IP网络韧性等级可分为5级,如表1所示。表 1IP 网络韧性等级定义韧韧性性目目标标韧韧性性等等级级L L1 1L L2 2L L3 3L L4 4L
18、 L5 5铁铁级级铜铜级级银银级级金金级级钻钻石石级级预预期期目目标标抗同时冲击次数01234承承受受目目标标业务影响程度30%30%20%10%5%业务恢复感知天级小时级分钟级秒级毫秒级适适应应目目标标故障扩散范围整网整网BGP 域IGP 域单站恢恢复复目目标标网络恢复能力弱次弱次强强强故障感知能力弱次弱次强强强6.2IP 网络韧性目标网络承受扰动分为以下3个抗扰动韧性目标:a)类:承载核心流量的网络例如IPCORE和算力承载网等,需要具备韧性综合等级L5级韧性等级,确保网络在发生各种意外情况下,核心业务可自愈,非核心业务影响范围小,可快速恢复业务;b)类:普通承载网承载传统的标准的话音业务
19、的网络,要具备韧性综合等级L4级以上韧性等级,确保网络在发生各种意外情况下,核心业务可自愈,非核心业务影响范围小,可快速恢复业务;T/ZGTXXH 07220235c)类:internet 网承载传统的标准的数据业务的网络,要具备韧性综合等级L3级以上韧性等级,确保网络在发生各种意外情况下,仍然能保持最低限度的业务保障能力;以上为建议参考,具体情况可由运营商自行调整7算网融合 IP 网络韧性能力评估7.1IP 网络韧性评估目标a)评估 IP 网络韧性设计过程是否遵从韧性设计原则;b)评估 IP 网络韧性规格是否达到设计要求;c)评估现网韧性场景(失效/过载等)下客户关键业务可用性是否得到保持;
20、d)评估网络遭受攻击/故障/扰动后,快速响应和恢复并保持服务水平的能力7.2IP 网络韧性评估要求a)可验证:评估项可以通过测试或者仿真验证;b)可度量:评估项有明确的评级标准;c)反馈改进:评估框架的演进,可以通过问题反馈,刷新评估标准、评估项和用例;7.3IP 网络韧性评估总体框架IP网络韧性评估指标体系包括量化评测项和量化评分项,表1中6个评估维度与量化评测项、量化评分项对应关系如表2所示。可直接通过业务进行IP网络韧性量化评测的部分称为“量化评测项”。对于暂时无法直接通过业务量化评测,但是跟IP网络韧性正相关的部分(比如网管可达快速恢复业务),可通过专家经验设置量化评分规则来评分,称为
21、“量化评分项”。表 2IP 网络韧性评估总体框架评估维度量化评测项量化评分项业务通断业务质量影响用户影响范围版本补丁操作容错性故障隔离度设备健壮性网络可视度管理可达性抗同时冲击次数业务影响程度业务恢复感知故障扩散范围网络恢复能力故障感知能力T/ZGTXXH 072202367.3.1IP 网络韧性评估指标体系IP网络韧性评估指标体系采用三级划分方式:第一级为维度,第二级为通用指标,第三级为专用指标,如图1所示。IP网络韧性指标体系计分方法如下:a)根据网络场景定义的专用指标上限、下限和计分方法,计算专用指标得分b)根据专用指标得分,汇总计算出对应通用指标的得分c)由通用指标得分加权汇总出维度得
22、分,包括量化评测和量化评分d)由维度加权汇总出整个网络场景的 IP 网络韧性总分图 1IP 网络韧性评估指标体系7.3.1.1量化评测项量化评测项通过对网络注入扰动,通过评测扰动对于业务的影响来完成韧性的量化评估,如表3所示。表 3量化评测项业务通断业务质量影响用户影响范围扰动类型Flow评测得分Flow 类型通|断丢包时延跳数用户数用户质量等级VIP 标记影响标记被影响标记XX 扰动Flow1S11XX 扰动Flow2企业0YY 扰动Flow1S11YY 扰动Flow2企业0T/ZGTXXH 07220237其中,量化评测项说明如下:a)业务通断,用于评估扰动发生时,业务流是否中断,通系数为
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