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多協議標志交換基本原理

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摘 要：就當前網絡發(fā)展趨勢，闡述了多協議標志交換（MPLS）技術的起因，原理及其優(yōu)勢 。
要害詞 IP ATM Routing 路由 Switching 交換 MPLS 多協議標志交換 LSR 標志交換路由器 LSP 標志交換路由
MPLS的特點
傳統(tǒng)的IP數據轉發(fā)是基于逐跳式的，每個轉發(fā)數據的路由器都要根據IP包頭的目的地址查找路由表來獲得下一跳的出口，這是個繁瑣又效率低下的工作，主要的原因是兩個：1、有些路由的查詢必須對路由表進行多次查找，這就是所謂的遞歸搜索；2、由于路由匹配遵循最長匹配原則，所以迫使幾乎所有的路由器的交換引擎必須用軟件來實現，用軟件實現的交換引擎和ATM交換機上用硬件來實現的交換引擎在效率上無法相抗衡 。
MPLS技術的提出主要是為了更好地將IP與ATM的高速交換技術結合起來，發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，充分利用目前ATM網絡的各種資源，實現IP分組的快速轉發(fā)交換；對傳統(tǒng)的IP動態(tài)路由進行一些擴展，基于控制的動態(tài)路由（Constraint-Based Routing）實現IP業(yè)務流量控制、虛擬專網應用（BGP/MPLS VPN）及IP級的服務質量(IP Cos) 。
多協議標志交換（MPLS）技術與其它技術相比具有三個特點：
（1） MPLS交換與傳統(tǒng)IP路由不同，它是基于一種顯式的路由交換（eXPlicit routing），源地址路由方式 。
（2）MPLS中所使用的標志（label）沒有固定的格式，隨著下層媒體的變化而變化，對于ATM媒體，標志是ATM的VCI/VPI，對于幀中繼為DLCI，對于X.25為LCN 。
（3）MPLS的路由控制治理是一種面向網絡拓撲的實現，網絡拓撲驅動（topo-driven），只有當整個網絡拓撲發(fā)生變化時，MPLS的路由轉發(fā)表才會發(fā)生變化，而不且隨網絡中某個應用服務、某臺工作站的改變而變化 。
在基于ATM的MPLS交換技術中，“標簽包裝”的原型與ATM交換機轉發(fā)信元非常相似；從另一角度看，在一個標志交換的環(huán)境中，ATM交換機將更像是一臺快速的路由器 。MPLS的典型方法是，為第3層路由表中的路由前綴分配一個特定含義的標簽 。這種拓撲驅動（topology-driven）的標志分配技術有別于其它基于流驅動(flow-driven)的分配技術，在MPLS中所分配的標簽僅隨路由前綴的變化而變化，其變化頻率相對會低得多 。顯然，因為這種技術實現獨立于數據流，而采用目的地地址，因此具有很強的可擴展性 。在某種程度上，標志交換有些類似于幀中繼采用數據鏈路連接標志符（DLCI）來執(zhí)行高速的交換功能 。當被標志的分組最終到達標志網絡的出口時，就被移去標志，分組由傳統(tǒng)的第3層路由進行轉發(fā) 。
MPLS協議和功能
（2）標志交換轉發(fā)部件
標志與分組的綁定有若干種方式 。對一些網絡可以將標志嵌入到鏈路層的頭端（ATM VCI/VPI，和幀中繼的DLCI） 。有時也可以將它嵌入至位于數據鏈路頭端和數據鏈路協議數據單元（PDU）之間的小標志頭端（如，位于第二層頭端與第三層數據負載之間），稱為“Shim” 。這種標志信息能夠在鏈路層進行承載，“shim”結構可以用于Ethernet, IEEE802.3, 或點對點（PPP）鏈路上，其中一個是為單目廣播（Unicast），另一個是為多目廣播（Multicast） 。
在MPLS骨干網絡邊緣，邊界LSR對進來的無標志分組（正常情況下）按其IP頭端進行歸類劃分（Classification）及轉發(fā)判決，這樣IP分組在邊界LSR被打上相應的標志，并被傳送至到達目的地地址的下一跳 。在后續(xù)的交換過程中，由LSR所產生的固定長度的標志替代IP分組頭端，大大簡化了以后的節(jié)點處理操作 。后續(xù)節(jié)點使用這個標志進行轉發(fā)判決 。一般情況下，標志的值在每個LSR中交換后改變，這就是標志轉發(fā) 。

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