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基于MPLS的透明局域網(wǎng)服務(wù)

云知道


摘要：主要介紹了基于多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）技術(shù)的透明局域網(wǎng)服務(wù)（TLS） 。具體分析了TLS業(yè)務(wù)流穿過MPLS網(wǎng)絡(luò)時(shí)標(biāo)記幀所發(fā)生的變化，并著重闡述了一種優(yōu)化MPLS標(biāo)記頭的方法，使服務(wù)提供商能在基于MPLS的網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)展現(xiàn)有服務(wù)，從而提供具有QoS和流量工程的TLS服務(wù) 。
要害詞：MPLS，TLS，LDP，SVLAN，SONET/SDH，GRE，RSVP-TE，GARP/GVRP
傳統(tǒng)的城域網(wǎng)業(yè)務(wù)大多基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)（如SDH等），這些技術(shù)主要是為語音、視頻等服務(wù)設(shè)計(jì)的 。但在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)日益成為主導(dǎo)以來，新的城域網(wǎng)服務(wù)提供商（MSP）大多基于以太網(wǎng)和IP技術(shù)提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 。以太網(wǎng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和靈活性使MSP能以越來越低廉的價(jià)格提供更高帶寬的接入服務(wù)，這對(duì)用戶非常具有吸引力 。但是用戶要求為他們提供高級(jí)別、有帶寬和服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證的業(yè)務(wù) 。目前很多MSP依靠虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)提供虛擬租用線（VLL）服務(wù)設(shè)計(jì)的 。IEEE 802.1Q規(guī)范最多答應(yīng)存在4096個(gè)VLAN，因此（GRE）的IP隧道技術(shù)既不提供像ATM虛電路一樣的QoS機(jī)制，也不提供像SONET/SDH技術(shù)那樣的保護(hù)倒換機(jī)制，因此MSP需要采用新的技術(shù)來解決這類問題 。
一、服務(wù)提供商目前采用的VPN新技術(shù)
為了使跨城域服務(wù)變得輕易，目前MSP可采用可堆疊虛擬局域網(wǎng)（SVLAN）和GRE等技術(shù)來解決上述問題 。
SVLAN技術(shù)通過在以太幀中堆疊兩個(gè)802.1Q包頭，有效地?cái)U(kuò)展了VLAN數(shù)目，使VLAN的數(shù)目最多可達(dá)4096x4096個(gè) 。同時(shí)，多個(gè)VLAN能夠被復(fù)用到一個(gè)核心VLAN中 。MSP通常為每個(gè)客戶建立一個(gè)VLAN模型，用通用屬性注冊(cè)協(xié)議/通用VLAN注冊(cè)協(xié)議（GARP/GVRP）自動(dòng)監(jiān)控整個(gè)主干網(wǎng)絡(luò)的VLAN，并通過擴(kuò)展生成樹協(xié)議（STP）來加快網(wǎng)絡(luò)收斂速度，從而為網(wǎng)絡(luò)提供彈性 。SVLAN技術(shù)作為初始的解決方案是不錯(cuò)的，但隨著用戶數(shù)量的增加，SVLAN模型也會(huì)帶來可擴(kuò)展性的問題 。因?yàn)橛行┯脩艨赡芟Ｍ诜种C(jī)構(gòu)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可以攜帶自己的VLAN ID，這就使采用SVLAN技術(shù)的MSP面臨以下兩個(gè)問題：第一，第一名客戶的VLAN標(biāo)識(shí)可能與其他客戶沖突；第二，服務(wù)提供商將受到客戶可使用標(biāo)識(shí)數(shù)量的嚴(yán)重限制 。假如答應(yīng)用戶按他們自己的方式使用各自的VLAN ID空間，那么核心網(wǎng)絡(luò)仍存在4096個(gè)VLAN的限制 。
GRE技術(shù)規(guī)定了如何用一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議去封裝另一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的方法 。GRE隧道由兩端的源IP地址和目的IP地址來定義，答應(yīng)用戶使用IP包封裝IP、網(wǎng)際包交換協(xié)議（IPX）如AppleTalk包，并支持各種路由協(xié)議，如路由信息協(xié)議版本2（RIP2）、開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）等 。雖然GRE協(xié)議已經(jīng)比較成熟，但這里需要處理的IP隧道卻數(shù)量驚人，且必須通過手工調(diào)度來完成，還須給每個(gè)隧道指配一對(duì)IP地址，IP隧道地址對(duì)的治理是一個(gè)很大的問題 。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，IP路由協(xié)議至少需要花費(fèi)數(shù)秒才能使網(wǎng)絡(luò)收斂，為此IETF定義了鏈路治理協(xié)議（LMP）用于監(jiān)控底層的鏈路狀態(tài)并提供快速故障檢測(cè) 。雖然可以通過定義有層次的IP VPN使核心網(wǎng)絡(luò)的隧道數(shù)最少以使網(wǎng)絡(luò)具有可擴(kuò)展性，但這將導(dǎo)致原始以太幀被封裝到兩個(gè)IP包頭（分別用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)內(nèi)部以及相互之間的連通）而使帶寬利用率降低 。
多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）技術(shù)的出現(xiàn)提升了城域核心網(wǎng)絡(luò)的流量控制，MSP不僅可以更有效地利用流量工程的概念治理網(wǎng)絡(luò)，還可以更方便地實(shí)施不同等級(jí)的服務(wù) ?；贛PLS的透明局域網(wǎng)服務(wù)（TLS）和VLL正好可以解決以上技術(shù)所面臨的問題，使MSP可以為用戶在整個(gè)MAN中提供安全、具有流量工程和QoS保證的租的租用線業(yè)務(wù) 。
二、基于MPLS的TLS服務(wù)及其包流分析
1、工作原理
當(dāng)一個(gè)用戶的以太幀被用戶駐地設(shè)備（CPE）交換或路由到提供商邊緣（PE）路由器后，PE路由器一般通過查看802.1Q頭或輸入端接口所屬的VLAN來決定這個(gè)幀屬于哪個(gè)VLAN 。當(dāng)CPE為路由器時(shí)，PE路由器查看該CPE的MAC地址，該幀一旦被確認(rèn)為有效，則被映射到為該用戶定義的快速以太通道（FEC）（用于定義如何轉(zhuǎn)發(fā)），通過查找FEC得到輸出端口和兩個(gè)標(biāo)記：第一個(gè)是棧頂標(biāo)記，即隧道（Tunneling）標(biāo)記，用于將該幀穿過主干網(wǎng)絡(luò)；第二個(gè)是棧底標(biāo)記，即虛擬電路（VC）標(biāo)記，用于出口PE決定如何處理該幀 。在增加了兩個(gè)MPLS標(biāo)記頭后，該幀將被封裝到與輸出接口相對(duì)應(yīng)的幀格式 。主干提供商（P）路由器僅查看棧頂標(biāo)記來交換標(biāo)記幀，而棧頂標(biāo)記通常被出口PE路由器之前的一個(gè)P路由器所剝離 。出口PE路由器從VC標(biāo)記中得出如何處理該幀，然后轉(zhuǎn)發(fā)到合適的輸出端口 。

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