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MPLS技術(shù)研究及應(yīng)用

云知道


摘要：本文對(duì)MPLS技術(shù)進(jìn)行了全面介紹，指出MPLS技術(shù)將發(fā)展成為運(yùn)營(yíng)商全國(guó)骨干網(wǎng)及各城域網(wǎng)的核心技術(shù)，同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了MPLS技術(shù)在中國(guó)鐵通IP骨干網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 。
MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換）是一種可提供高性價(jià)比和多業(yè)務(wù)能力的交換技術(shù)，它解決了傳統(tǒng)IP分組交換的局限性，在業(yè)界受到了廣泛的重視，并在中國(guó)網(wǎng)通、中國(guó)鐵通全國(guó)骨干網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中得到了實(shí)踐部署 。采用MPLS技術(shù)可以提供靈活的流量工程、虛擬專網(wǎng)等業(yè)務(wù)，同時(shí)，MPLS也是能夠完成涉及多層網(wǎng)絡(luò)集成控制與治理的技術(shù) 。
1．MPLS概述
1．1、MPLS的基本原理
MPLS是一種第三層路由結(jié)合第二層屬性的交換技術(shù)，引入了基于標(biāo)簽的機(jī)制，它把路由選擇和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)分開，由標(biāo)簽來(lái)規(guī)定一個(gè)分組通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的路徑 。MPLS網(wǎng)絡(luò)由核心部分的標(biāo)簽交換路由器（LSR）、邊緣部分的標(biāo)簽邊緣路由器（LER）組成 。LSR的作用可以看作是ATM交換機(jī)與傳統(tǒng)路由器的結(jié)合，由控制單元和交換單元組成；LER的作用是分析IP包頭，用于決定相應(yīng)的傳送級(jí)別和標(biāo)簽交換路徑（LSP） 。標(biāo)簽交換的工作過(guò)程可概括為以下3個(gè)步驟：
（1）由LDP（標(biāo)簽分布協(xié)議）和傳統(tǒng)路由協(xié)議（OSPF、IS-IS等）一起，在LSR中建立路由表和標(biāo)簽映射表；
（2）LER接收IP包，完成第三層功能，并給IP包加上標(biāo)簽；在MPLS出口的LER上，將分組中的標(biāo)簽去掉后繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；
（3）LSR對(duì)分組不再進(jìn)行任何第三層處理，只是依據(jù)分組上的標(biāo)簽通過(guò)交換單元對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) 。
整個(gè)操作過(guò)程如圖1：
圖1
IETF標(biāo)準(zhǔn)文檔中定義的MPLS包頭是插入在傳統(tǒng)的第二層數(shù)據(jù)鏈路層包頭和第三層IP包頭之間的一個(gè)32位的字段，如圖2所示：
圖2
Label字段：20位，標(biāo)簽字段 。
EXP：3位，實(shí)驗(yàn)字段 。
S字段：1位，堆棧（Stack）字段 。
TTL字段：8位，生存時(shí)間字段 。
1．2、MPLS信令方式
目前MPLS實(shí)現(xiàn)信令的方式可分為兩類，一類是LDP／CR-LDP（Label Dispatch Protocol, Constrain based Routing Label Dispatch Protocol），源于ATM網(wǎng)絡(luò)的思想 。CR-LDP和LDP是同一個(gè)協(xié)議，CR-LDP是LDP的擴(kuò)展，它使用與LDP相同的消息和機(jī)制，如對(duì)等發(fā)現(xiàn)、會(huì)話建立和保持、標(biāo)簽發(fā)布和錯(cuò)誤處理 。另外一類是RSVP，它基于傳統(tǒng)的IP路由協(xié)議 。RSVP和LDP／CR-LDP是兩種不同的協(xié)議，它們?cè)趨f(xié)議特性上存在不同，有不同的消息集和信令處理規(guī)程 。從協(xié)議可靠性上來(lái)看，LDP／CR-LDP是基于TCP的，當(dāng)發(fā)生傳輸丟包時(shí)，利用TCP協(xié)議提供簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤指示，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和恢復(fù) 。而RSVP只是傳送IP包 。由于缺乏可靠的傳輸機(jī)制，RSVP無(wú)法保證快速的失敗通知 。從網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性上看，LDP較RSVP更有優(yōu)勢(shì)，一般電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)中尤其是ATM網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)采用MPLS／LDP 。ITU-T傾向于在骨干網(wǎng)中采用CR-LDP 。目前所有支持MPLS功能的路由設(shè)置都同時(shí)支持CR-LDP和RSVP兩種MPLS的信令協(xié)議 。
1．3、MPLS的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
MPLS網(wǎng)絡(luò)由標(biāo)簽邊緣路由器（LER）和標(biāo)簽交換路由器（LSR）組成 。在LSR內(nèi)，MPLS控制模塊以IP功能為中心，轉(zhuǎn)發(fā)模塊基于標(biāo)簽交換算法，并通過(guò)標(biāo)簽分配協(xié)議（LDP）在節(jié)點(diǎn)間完成標(biāo)簽信息以及相關(guān)信令的發(fā)送 。值得注重的是，LDP信令以及標(biāo)簽綁定信息只在MPLS相鄰節(jié)點(diǎn)間傳遞 。LSR之間或ISR與LER之間依然需要運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的路由協(xié)議，并由此獲得拓?fù)湫畔?。通過(guò)這些信息LSR可以明確選取報(bào)文的下一跳并可最終建立特定的標(biāo)簽交換路徑（LSP） 。MPLS使用控制驅(qū)動(dòng)模型，即基于拓?fù)潋?qū)動(dòng)方式對(duì)用于建立LSP的標(biāo)簽綁定信息的分配及轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行初始化 。LSP屬于單向傳輸路徑，因而全雙工業(yè)務(wù)需要兩條LSP，每條LSP負(fù)責(zé)一個(gè)方向上的業(yè)務(wù) 。

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