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1、第六章M卩无技术6.1 MPLS 简介6.2 MPLS技术63 MPLS应用Gl M卩LE简介多协议标记交换(Multi-Protocol Label Switching, MPLS)技术，是一种 在开放的通信网上利用标记引导数据高速、 高效传输的新技术。MPLS技术是未来最具竞争力的通信 网络技术。发展互连网的迅猛增长对当前基于IP的干 线网提出了挑战，表现在：新的应用层 出不穷，如语音传送、视频服务、多媒体 信息传输等。目前的IP路由技术米取塞 于目的地址的最优数据传输通路查找法， 而不考虑所要传送数据的其他性能要求； 网络规模迅速增长，但现有的IP路由技 术及组网方式不适应网络的扩展和许
2、多增 值服务的提供。电出版丿此点击妣繪碱映各种IP与ATM融合的技术，如LANE, IPO A, MPOA, ARIS, TAG,SWITCH等都只能解决局部的问题，这些 技术虽然利用了ATM高速交换的特性，但 要么没有充分利用ATM的QoS特性，要么 过于复杂和标准不完善。目前数据传输的承载技术具有多样性 的特点，如ATM、FR、PPP和SDH等。虚拟专用网 (Virtual Private Network, VPN)是提供新一代电信业务 的基石，但是当前的网络技术在实现VPN 扩展性、安全性、管理性方面都有很大的、 先天的缺陷，急需加以改造以适应VPN市 场增长的需求。MPLS技术是网络时
3、代发展最迅速的 技术，并且已经成为宽带骨干网中的一个 根本性的重要技术。LSR就是实现了 MPLS功能的ATM交 换机。LER可以是具有MPLS功能的ATM 交换机，也可以是具有MPLS功能的路由 冥韦讦O标准近年来，MPLS越来越引起人们的关 注。在IP与ATM结合的模型中，人们普遍 认为MPLS是将ATM与IP两种技术相结合 的一种较好的广域网解决方案。MPLS标准草案主要分四部分：第一 部分描述了MPLS的总体情况和术语；第 二部分是标准草案的主体，重点描述了 MPLS的标记格式、标记分配的属性、标 记分配协议的概念、标记编码及路由选择 机制和环路控制等内容；第三部分主要论 述MPLS的
4、某些应用；第四部分重点描述 LDPo特点MPLS的灵活性表现在：LSP的建立 由网络边缘的LER负责，保持传统因特网 “核心简单，边缘复杂”的设计原则。MPLS属于集成模型，它基于标记交 换机制，在ATM层上直接承载IP业务，与 重叠模型相比，提咼了业务的性能和网络 的效率。MPLS具有以下几个显著特点:(1) 与7号信令网络相同，每个交换 机都具有第三层智能，可以重新进行选路 连接。(2) MPLS使用标记作为标识，通过 路由表寻找下一跳，适用于高速中继，如 STM-4, STM-16和 STM64。(3 ) MPLS 使用(Classless Inter Domain Routing, C
5、IDR )的机制，不需要 32位IP地址。(4) MPLS采用VC融合(VC merge) 的机制，同一终点的多个VC可以汇集成为 一个VC,从而节省了VCI的资源。(5) ATM交换机与IP相结合，无需 复杂的地址解析。Kai.MPLS采用标记交换的机理，是一种 基于拓扑的选路机制。MPLS交换操作一 般分为4个步骤：(1) 使用现有的选路协议，如OSPF、 IGRP等，建立到终点网络的连接，LDP完 成标记到终点网络的映射；(2) 输入端标记边缘路由器接收到分 组，完成第三层功能，并给分组贴上标 记；(3) 标记交换机对带有标记的分组进 行交换；(4) 在输出端的MPLS边缘路由器中 去掉
6、标记，并将分组传送给终端用户。G2 MJ7无技术体系结构一、M卩匚E体系结构MPLS是一种出现在OSI2.5层的连接 机制，其体系结构如图6.2所示。图62 MPLS体系层络层rm理物亀叫止_融雌脱放映(1) 对一个流指定标记的语义。(2) 转发方法。(3) 标记分配方法。二、M卩匚E组件MPLS核心组件分为转发机制和控制 机制两大类型，转发机制相对简单和固 定，它主要由标记匹配算法组成，为此， 每个支持MPLS的路由器，要有相应的标 记信息库(Label Information Base， LIB) o基本路由处理标记(label) MPLS封装邮电州如止一点击雌绪碱映1.对于路由器核心网的
7、改进对于路由器核心网的改进有以下几方 面。简化转发过程支持显 式路由(explicit routing) 支持流量工程 (traffic engineering) QoS路由选择将IP分组映射成转发等价类单一转发方案支持多级服务iWe对于ATM或其他交换式核心网的改进 在IP Over ATM环境下，以往互联路 由器的方法有3种：一是在个附接ATM交 换机的路由器之间覆盖全连接的沪个虚电 路（VC）；二是在路由器之间建立部分 VC连接；三是有部分VC连接，再使用 NHRP帮助建立短期的请求式SVCo减少跨越大规模云状网络的路由问题： MPLS减少了使用NHRP建立短期请求SVC 来穿越ATM网
8、络的需求。工作原理标记交换就是根据入分组中的“标记” 检索交换机内部的转发信息库，使用转发 信息库给定的出口信息完成该分组的转发。 所谓“标记”就是一个短且长度固定的数 字，数字本身与网络层地址（如IP地址） 并无星接联系，且只具有本地意义，如图 63所示。（民邮亀供宦= 碱鮭錨験做标记交换对于熟悉电信网络的人而言 其实并不神秘。数据通信网络从传统的 X.25网络到新兴的帧中继、ATM网络，所 采用的交换技术都可称之为“标记交换”技 术。标记交换的最大特点便是面向无连接 的业务。前面已经提到，面向无连接业务 是标记交换有别于通信网络的一个很重要 的特点。标记交换还是一种支持多协议的 技术。它不
9、仅可以支持多种上层网络 协议，包括IP、IPX、AppleTalk等， 而且可以运行于不同底层网络之上， 如图64所示。IPv6IPv4IPXAppleTalk标记交换Ethernet帧 中 继d d d网络层协议链路层协议图6.4标记交换的多协议人民一标记交换中的几个基本概念 标记交换路由器（LSR）:具有标记 交换能力的路由器，它是标记交换的基本 构成单元。标记交换路径（LSP）:允许包以标 记交换的方式从一个LSR转发到另一个 LSR的一条路径。转发等效类（FEC）:以相同方法转 发的一组网络层数据包。数据流(stream):沿着同一路径、 属于同一 FEC的一组包被视为一个数据流。业务
10、流(flow): 一个应用到应用的 数据流称为业务流。上游(upstream)和下游(downstream)上游”和“下游”是根据 数据流的流向而定的。转发信息库（FIB） : FIB用于存放下 一跳的相关信息。I 流分类：在业务流进入LSR时首先需 要进行分类，也就是将业务流划分为不同 的 FECo标记交换的封装：前面曾经提到，标 记交换是一种支持多协议的技术，它可以 在多种链路协议上运行。人标记交换的功能组件标记交换机由两种部件组成；转发部 件和控制部件。转发部件根据分组中携带 的标记信息和LSR中保存的FIB完成分组的 转发。控制部件主要通过在LSR间运行路由 协议（如OSPF、BGP等
11、）来获取路由信 息，并利用LDP获得相应的标记信息，然 后根据所有这些相关信息构造FIB o转发部件则要完成一个操作流程：从 分组中抽取标记，在FIB中检索匹配的信 息条目，根据条目中的出口信息进行转发。标记交换中的转发部件下面我们用一个实例来说明转发部件 的工作流程。在图6.7中，当RTB收到一个 携带标记“4”、目的地址为192.16.1.1的IP 分组时，转发部件将：192.16.1.1数据4192.16.1.1数据1RTA0192.16.1.19输出 接口RTC192.16.1.0/8数据192.18.1.0/8X4192.16.11X3192.18.11输出 接口入口出口 地址 标记
12、标记 前缀49192.16.1037192.18.11入口出口 地址 标记标记 前缀图6.7数据包的标记交换流程从分组中抽出标记“4”；将该标记 作为FIB的查询索引，检索该分组所对应 的条目；用条目中的出口标记“9”和链路 层信息替换分组中原来的标记“4”和链路层 信息；将分组从条目中指示的输出接口 “0”发送出去，如果条目中指定了输出队 列，则将其放置到相应队列中。一个接口 可能有多个输出队列，分别对应不同的服 务质量。图67还示出了另一类LSR的工作流程，那就是边缘LSR,也就是本例中的RTA和RTCo蓟2. FJTJ的配置FIB可以是一个LSR配置一个，也可 以是LSR的每个接口各配置
13、一个。LSR使 用一个统一的FIB可以减少FIB的维护开 销，但是很显然，在这样的FIB中没有保 留分组的入接口信息，也就是说，从不同 接口输入的、属于不同FEC的分组不能使 用相同的标记，这就增加了标记的使用 率，使标记可用空间相对缩小。传统的路由针对不同业务特性（如单 播、组播和特定业务类型的单播）提供不 同的转发方式。控制部件在标记交换中控制部件的主要功能是： 在LSR之间发布路由信息及标记分配信 息，将路由信息和标记捆绑信息转换为 FIB的信息，构造和维护FIB，以供转发部 件使用。标记交换中的控制部件与路由器中的 控制部件有很多相似之处。11.标记分配的本地和远地控制部件一个很主要的功能就是为 FEC捆绑标记，标记的来源有两个，一个 是由本地分配，一个是由远地分配。本地 分配就是需要生成捆绑的LSR自行从它的 空闲标记库中选择一个；远地分配就是从 其他LSR接收一个标记捆绑信息。蔚2.上游和下游标记分配下游节点标记分配由下游节点根据本 节点的使用状况为FEC分配入口标记，然 后通过LDP将所分配的标记通知上游节点o在标记分配逐段完成之后，RTB的 FIB中输出标记和输入标记都
