徐凱紀(jì)紅樂(lè)光新
北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院
摘 要 本文介紹了多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）和移動(dòng)IP技術(shù)的基本原理，并在此基礎(chǔ)上給出了工作在MPLS機(jī)制下的移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)組成模型， 同時(shí)描述該模型的基本工作原理 。最后分析了MPLS 架構(gòu)下移動(dòng)IP的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了闡述 。
1 引言
多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）通過(guò)虛擬電路來(lái)傳送數(shù)據(jù)報(bào)，只需在第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）執(zhí)行硬件式交換（取代第3層即網(wǎng)絡(luò)層軟件式選路），是IP和ATM的完美結(jié)合，使數(shù)據(jù)包傳送的延遲時(shí)間減短，增加網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣?，更適合多媒體信息的傳送，并支持VPN和流量工程 。因此MPLS越來(lái)越受到人們的重視 。同時(shí)，人們已經(jīng)不滿(mǎn)足于在固定的地方接入Internet，而移動(dòng)IP技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)人們?cè)谝苿?dòng)狀態(tài)下上網(wǎng)的夢(mèng)想 。因此，也成為下一代網(wǎng)絡(luò)的要害技術(shù) 。那么如何結(jié)合MPLS和移動(dòng)IP兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并為下一代網(wǎng)絡(luò)提供支持，逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)和研究熱點(diǎn) 。
2 MPLS基本原理
MPLS是屬于第2.5層交換技術(shù)，引入了基于標(biāo)記的機(jī)制，它把選路和轉(zhuǎn)發(fā)分開(kāi)，由標(biāo)簽來(lái)規(guī)定一個(gè)分組通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的路徑 。標(biāo)簽作為IP報(bào)頭在網(wǎng)絡(luò)中的替代品而存在，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部MPLS在數(shù)據(jù)包所經(jīng)過(guò)的路徑沿途通過(guò)交換標(biāo)簽（而不是看IP 包頭）來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)數(shù)據(jù)包要退出MPLS網(wǎng)絡(luò)時(shí)，數(shù)據(jù)包被解開(kāi)封裝，繼續(xù)按照IP包的路由方式到達(dá)目的地 。MPLS網(wǎng)絡(luò)包含一些基本的元素，在網(wǎng)絡(luò)邊緣的節(jié)點(diǎn)被稱(chēng)作標(biāo)簽邊緣路由器（LER），而網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)就稱(chēng)為標(biāo)簽交換路由器 （LSR） 。LER節(jié)點(diǎn)在MPLS網(wǎng)絡(luò)中完成的是IP包的進(jìn)入和退出過(guò)程，LSR節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中提供高速交換功能 。在MPLS節(jié)點(diǎn)之間的路徑就是標(biāo)簽交換路徑(LSP) 。一條LSP可以看作是一條貫穿網(wǎng)絡(luò)的單向隧道 。
3 移動(dòng)IP的基本原理
移動(dòng)代理（包括本地代理HA和外地代理FA）通過(guò)代理廣播消息廣播它們的存在 。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)（MN）接收到這些代理廣播消息后，就知道它是在本地網(wǎng)絡(luò)還是在外地網(wǎng)絡(luò) 。當(dāng)MN檢測(cè)到它是在本地網(wǎng)絡(luò)，假如以前未發(fā)生移動(dòng)，那么和正常節(jié)點(diǎn)一樣工作；假如它是從外地網(wǎng)絡(luò)回到本地網(wǎng)絡(luò)，MN就首先跟HA通過(guò)交換注冊(cè)請(qǐng)求和注冊(cè)應(yīng)答信息進(jìn)行注冊(cè) 。當(dāng)MN檢測(cè)到它已經(jīng)移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò)后，它就在外地網(wǎng)絡(luò)中得到一個(gè)關(guān)照地址COA（Care-of-Address），這個(gè)關(guān)照地址可以從外地代理（FA）的廣播消息中得到，也可以由某個(gè)外部分配機(jī)制如DHCP（動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）得到 。在外地網(wǎng)絡(luò)的MN就用它得到的關(guān)照地址通過(guò)注冊(cè)請(qǐng)求和注冊(cè)應(yīng)答消息的交換向其HA注冊(cè)，在消息交換的過(guò)程中，可能要經(jīng)過(guò)FA 。
送給MN的數(shù)據(jù)包首先被其HA捕捉，然后通過(guò)隧道技術(shù)傳送到MN的關(guān)照地址（COA），在隧道的終點(diǎn)得到數(shù)據(jù)包（終點(diǎn)可能在FA，也可能在MN自身），但最終送給MN 。對(duì)于MN發(fā)出的數(shù)據(jù)包，就根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IP路由機(jī)制送往目的地，不必經(jīng)過(guò)HA 。
4 MPLS架構(gòu)下移動(dòng)IP的基本原理
4.1 MPLS機(jī)制下MN的注冊(cè)過(guò)程
假設(shè)Ingress LSR至HA的LSP已經(jīng)建立， 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)（MN）由HA移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò)FA1，F(xiàn)A1廣播消息，MN接收到代理廣播消息后，得知自己在外地網(wǎng)絡(luò)，向FA1發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求消息，F(xiàn)A1收到注冊(cè)請(qǐng)求消息后，對(duì)其進(jìn)行分析認(rèn)證，通過(guò)后，F(xiàn)A1和MN交互注冊(cè)信息 。FA1更新其路由信息，并在路由信息中增加MN的HA路由信息 。而后，F(xiàn)A1根據(jù)更新后的路由信息把MN的注冊(cè)和請(qǐng)求信息送給HA 。
HA得到MN的注冊(cè)信息和請(qǐng)求信息以及MN的關(guān)照地址（COA），查找其標(biāo)記棧，并把MN的家鄉(xiāng)地址作為轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)（FEC）；HA根據(jù)標(biāo)記分發(fā)協(xié)議（LDP）為HA到FA1的路徑分發(fā)標(biāo)記，并向FA1發(fā)送標(biāo)記請(qǐng)求信息，把MN的關(guān)照地址（COA）作為轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)（FEC） 。FA1收到標(biāo)記請(qǐng)求信息后，向HA返回標(biāo)記匹配消息，HA收到標(biāo)記匹配消息后更新其MN在標(biāo)記中的注冊(cè)信息 。HA通過(guò)LSP向FA1發(fā)送注冊(cè)回應(yīng)信息，F(xiàn)A1收到注冊(cè)回應(yīng)后，更新其標(biāo)記棧，并增加FA1到HA的LSP信息，注冊(cè)成功，這樣就在HA到FA1之間建立起一條LSP 。
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