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1、，MPLS-MPLS技术白皮书MPLS技术白皮书MPLS技术白皮书关键词：MPLS，标签，LDP，LSP，LSR，LER摘要：本文介绍了MPLS的基本概念、LSP的建立、标签发布和管理、MPLS转发过程、标签 发布协议以及MPLS的典型应用等。缩略语：缩略语英文全名中文解释6PEIPv6 Provider EdgeIPv6供应商边缘ASICApplication-Specific Integrated Circuit专用集成电路ATMAsynchronous Transfer Mode异步传输模式BGPBorder Gateway Protocol边界网关协议CECustomer Edge用户
2、边界路由器CoSClass of Service服务等级DoDDownstream on Demand下游按需标签发布DSDifferentiated Services差分业务DSCPDifferentiated Services Code Point差分服务编码点DUDownstream Unsolicited下游自主标签发布FECForwarding Equivalence Class转发等价类FIBForwarding Information Base转发信息表IGPInterior Gateway Protocol内部网关协议ISPInternet Service Provider因特
3、网服务提供商LDPLabel Distribution Protocol标签分发协议LERLabel Edge Router标签边缘路由器LFIBLabel Forwarding Information Base标签转发表LSRLabel Switching Router标签交换路由器LSPLabel Switched Path标签交换路径MP-BGPMultiprotocol BGP多协议扩展BGPMPLSMultiprotocol Label Switching多协议标签交换OAMOperation, Administration and Maintenance操作、管理和维护杭州华三通信
4、技术有限公司第3页，共23页缩略语英文全名中文解释PDUProtocol Data Unit协议数据单元PEProvider Edge服务提供商边缘路由器P routerProvider Router骨干网核心路由器QoSQuality of Service服务质量RSVPResource Reservation Protocol资源预留协议TETraffic Engineering流量工程VCIVirtual Channel Identifier虚通道标识符VPIVirtual Path Identifier虚路径标识符VPNVirtual Private Network虚拟专用网目 录1
5、概述41.1 产生背景41.2 技术优点42 MPLS技术实现52.1 概念介绍52.2 MPLS体系结构72.3 LSP的建立82.3.1 标签发布和控制82.3.2 LSP的建立过程102.3.3 LSP的嵌套112.4 MPLS转发122.4.1 MPLS转发过程122.4.2 倒数第二跳弹出122.5 标签发布协议142.5.1 LDP基本概念142.5.2 LDP消息类型152.5.3 LDP会话协商过程162.5.4 LDP环路检测173 典型组网应用183.1 基于MPLS的VPN183.2 基于MPLS的流量工程203.3 基于MPLS的QoS213.4 基于MPLS的6PE2
6、14 参考文献22MPLS技术白皮书1 概述1.1 产生背景Internet在近些年中的爆炸性增长为Internet服务提供商提供了巨大的商业机会，同时也对其骨干网络提出了更高的要求。用户希望IP网络不仅能够提供E-Mail、上网等服务，还能够提供宽带实时性业务。ATM曾经是被普遍看好的、能够提供多种业务的交换技术，但是ATM技术复杂，部署困难。而且实际的网络中已经普遍采用IP 技术，不可能部署纯ATM网络取代IP网络。因此，用户希望在现有IP网络的基础上，结合ATM的优点，为其提供多种类型的服务。MPLS就是在这种背景下产生的一种技术。它吸收了ATM的VPI/VCI交换思想，无缝地集成了IP
7、路由技术的灵活性和二层交换的简捷性。IGP、BGP等路由协议负责收集路由信息，MPLS利用路由信息建立虚连接基于标签的转发路径，在面向无连接的IP网络中增加了面向连接的属性，从而为IP网络提供一定的QoS保证，满足不同类型服务对QoS的要求。1.2 技术优点MPLS具有以下优点： 利用短而定长的标签来封装网络层分组。MPLS 网络中的路由器不再根据目的 IP 地址查找路由，而是根据标签转发分组，加快了转发速度。 分组转发路径上的各个节点通过分配标签，建立分组转发的虚拟通道，从而为网络层提供面向连接的服务。 支持各种链路层协议和网络层协议。MPLS 位于链路层和网络层之间，它可以建立在各种链路层
8、协议（如 PPP、ATM、帧中继、以太网等）之上，为各种网络层（IPv4、IPv6、IPX 等）提供面向连接的服务。 不仅支持各种路由协议，还支持基于策略的约束路由，可以满足各种新应用对网络的要求。 应用广泛。MPLS 最初是为提高路由器的转发速度而提出的一个协议，但是它的用途不仅仅局限于此，MPLS 还可以用来构建 VPN 网络、实现流量工程、提供 QoS 保证等，受到大规模 IP 网络的青睐。杭州华三通信技术有限公司第23页, 共23页2 MPLS技术实现2.1 概念介绍1. 转发等价类（FEC）FEC是MPLS中的一个重要概念。MPLS实际上是一种分类转发技术，它将具有相同转发处理方式（
9、目的地相同、使用转发路径相同或具有相同服务等级等）的分组归为一类，称为转发等价类。属于相同转发等价类的分组在同一个MPLS网络中将获得完全相同的处理。FEC的划分方式非常灵活，划分依据可以是源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议类型和VPN等的任意组合。一般情况下，根据分组的网络层目的地址划分FEC。2. 标签标签是一个长度固定，仅具有本地意义的标识符，用于唯一标识一个分组所属的FEC。一个标签只能代表一个FEC。标签长度为4个字节，其结构如图1所示。标签共有4个域： Label：标签值字段，长度为 20bits，用来标识一个 FEC。 Exp：3bits，保留，协议中没有明确规定，通常用作
10、 CoS。 S：1bit，MPLS 支持多重标签。值为 1 时表示为最底层标签。 TTL：8bits，和 IP 分组中的 TTL 意义相同，可以用来防止环路。图1 MPLS标签的结构如图2所示，如果链路层协议具有标签域，如ATM的VPI/VCI，则标签封装在这些域中；否则，标签封装在链路层报头和网络层报头之间的一个垫层中。这样，任意链路层协议都能够支持标签。 图2 标签的封装位置 说明：目前暂不支持 ATM 信元模式。3. 标签交换路由器（LSR）LSR是具有标签发布能力和标签交换能力的设备，是MPLS网络中的基本元素。所有LSR都具有MPLS能力。由LSR构成的网络称为MPLS域。4. 标签
11、边缘路由器（LER）位于MPLS域边缘、连接其他网络的LSR称为LER。5. 标签交换路径（LSP）一个转发等价类在MPLS网络中经过的LSR构成的路径，即从入口LSR到出口LSR 的一条单向路径，称为LSP。2.2 MPLS体系结构MPLS域LERIngress LSRLSPLEREgress LSRIP networkIP networkTransit LSR图3 MPLS网络结构如图3所示，MPLS网络中包括以下几个组成部分： 入节点 Ingress：分组的入口 LER，负责为进入 MPLS 域的分组添加标签。 中间节点 Transit：MPLS 域内部的 LSR，根据标签沿着由一系列
12、LSR 构成的 LSP 将分组传送给出口 LER。 出节点 Egress：分组的出口 LER，负责剥离分组中的标签，并转发给目的网络。Transit 根据分组上附加的标签进行MPLS 转发，位于MPLS 域边缘的LER负责IP:10.1.1.150IP:10.1.1.140IP:10.1.1.1MPLS与IP技术的转换。IP:10.1.1.1Router AIngressLable: 40Router BLable: 50Router CEgress分组发送方向 标签发布方向图4 标签发布和分组发送示意图LSP是从Ingress到Egress的一条隧道。LSP的建立过程实际就是将FEC和标签进
13、行绑定，并将这种绑定通告给相邻的LSR，以便在LSR上建立标签转发表的过程。在分组转发路径上，数据分组的发送方路由器是一条LSP的上游LSR，接收方路由器是下游LSR。如图4所示，Router A为Router B的上游LSR，Router B为Router C的上游LSR。下游LSR将特定标签分配给特定FEC（即标签绑定）后，将标签发布给上游LSR；上游LSR保存标签和FEC的绑定关系。分组在MPLS域内沿着LSP从Ingress传递到Egress。当上游LSR接收到某FEC的分组后，为分组添加下游为该FEC分配的标签，并转发给下游LSR。2.3 LSP的建立2.3.1 标签发布和控制1.
14、标签发布方式标签发布就是将为FEC分配的标签通告给其他LSR。图5 标签发布方式如图5所示，MPLS中使用的标签发布方式有两种： 下游自主方式 DU：对于一个特定的 FEC，下游 LSR 为该 FEC 分配标签， 并主动将标签通告给上游 LSR。 下游按需方式 DoD：对于一个特定的 FEC，上游 LSR 请求下游 LSR 为该FEC 分配标签，下游 LSR 收到请求后，为该 FEC 分配标签并向上游 LSR 通告该标签。 说明：目前只支持 DU 标签发布方式。2. 标签分配控制方式标签分配控制方式分为两种：DUIngressoD(2) 主动为上游分配标签(1) 主动为上游分配标签Transit(1) 请求下游分配标签(2) 收到请求后为下游分配标签Egress(3) 请求下游分配标签(4) 收到请求后为下游
