MPLS交换过程演示分析

的与:2MPLS摘要:本文主要介绍了多协议标签交换（MPLS）技术的基本概念、工作原理、工作过程、特点、应用以及存在的问题。关键词：MPLSATMIP服务质量标签交换路由器标签边缘路由器近年来,随着Internet网络通信的迅猛发展,通信业务从没有服务质量(QoS)有严格要求的交互性宽带业务方向发展,迫切需要一个高带宽、业务发展受限少的宽带网络传输交换技术。传统的Internet采用“尽力而为(best-effort)”的无连接的分组交换IP技术,对时延、抖动等都没有要求,其无法保证用户QoS的缺点，制约了IP技术在宽带网络中的进一步发展。IETF于20世纪90年代中期提出的多协议标签交换技术(MPLS,Multi-ProtocolLabelSwitching)是用于IP主干网的高效技术,实现了高速交换能力和灵活路由能力的高效融合,在Internet这样的无连接网络中创建面向连接型业务的通路,被公认是当前最有发展前景的网络解决方案。一．1.1什么是MPLS技术多协议标签交换（MPLS：Multi-ProtocolLabelSwitching）技术是一种开全性，具有流量工程能力。此外，MPLS能解决VPN扩展问题和维护成本问题。31.2几个基本概念(1)转发等价类(ForwardingEquivalenceClass,FEC)。FEC是一系列具有某些共性的第3层数据包集合,在转发的过程中将以相同的方式处理这些数据。其共性包括:地址前缀(AddressPrefix)、主机地址(HostAddress)等。FEC只具有本地意义,LSR根据第3层数据包所属的FEC对其进行分类转发。(2)标签(Label)比特的短小指示符,用来标示一条数据转发路径。当一个不带标签的信息分组进入MPLS网络时,由LER对此分组头上的目的地址进行分析,并根据QoS要求,将该分组划归某个FEC,同时在这个分组加上与这个FEC节点时,只对这个短标签进行一个很简单的运算,检索出对应的转发路由,因此大大加快了转发速度;同时还按照信息的类别,保证了QoS的要求。(3)标签分发协议(LabelDistributionProtocol,LDP)。LDP是一种基于TCP的控制协议,主要用来完成LSR和LER之间的路由信息的传递。LDP规定了标签分发过程中的各种消息及相关的各种处理进程,其根本目的是建立标签交换路径(LabelSwitchedPath,LSP)。二．2.1基本原理MPLS的基本原理是以一个类似于路由器的设备来控制ATM的硬件交换机。MPLS是属于第三层交换技术，引入了基于标记的机制，它把路由和转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径。MPLS网络由核心部分的标签交换路由的作用可以看作是ATM交换机与传统路由器的结合，由控制单元和交换单元组成，LSR就是实现了MPLS功能的ATM交换机；LER的作用是分析IP包头，用于决定相应的传送级别和标签ATMATM交换机换成可以是具有MPLS功能的ATM交换机，也可以是具有MPLS功能的路由器。42.2MPLS网络的组成MPLS网络由3部分组成：是位于MPLS网络边缘的第三层路由设备，的第三层服务，如安全性、网络流量计算和QoS分类等。LSR包含在这个分组头部的标签做为一个索引来决定在标签交换通道(LSP)中的下一这个分组被路由转发之前被替换为新的标签。MPLS体系中的一种主要协议。在MPLS网络中，两个标签交换路由器（LSR）必须用在它们之间或通过它们转发流量的标签上达成一致。2.3MPLS的体系结构控制平面之间是基于无连接服务，利用现有IP网络实现。转发平面也称为数据平面，是面向连接的，可以使用ATM、帧中继等二层网络实现。MPLS使用短而定长的标签（label）封装分组，在数据平面实现快速转发。拥有IP网络强大灵活的路由功能，可以满足各种新应用对网络的要求。对于核心LSR，在转发平面只需要进行标签分组的转发。对于LER，在转发平面不仅需要进行标签分组的转发，也需要进行IP分组的转发。前者使用标签转发表LFIB，后者使用传统转发表FIB。5LSRLERLERIPIPLABELIPLABELLSRLERLSRLERIPLERLER图36（3）标记交换机对带有标记的分组进行交换，如图4；图4（4）在输出端的MPLS边缘路由器中去掉标记，并将分组传送给终端用户，7四．81010101022RQ5.L8A)BEL(8)01---010152812--------2---009（2）通过LDP消息取消标记六．6.1MPLS技术在传输网中的发展个基于IP的公共控制平面的能力。为了满足传输网的需求，GMPLS增加了控制通部署。向用户提供服务。由于GMPLS能向所有的传输层提供一个统一的、简单的解决方分。6.2MPLS在无线移动通信网中的发展W理和MPLS相同。在无线通信网络中（这里主要指无线接入网部分），WMPLS采用添加的额外包头和控制信息，并把标准格式的MPLS数据包发送至骨干网。目前,WMPLS能提供可靠的高速数据传输，保证业务的QoS并支持DiffServ和流量工程，必将成为无线通信网络支持实时流媒体业务的最优解决方案。作为通信网络的关键技术之一，MPLS相对于其他技术，在流量工程、QoS保证、VPN以及IP电信网等业务提供方面有着无以伦比的优势，逐渐成为高效的IP骨干网技术平台。通过增强MPLS自身的OAM能力，以及在MPLS管理能力基础上善网络性能的同时提高了可扩展性。这些新技术无疑将推动MPLS网络向着更完善、更灵活、可用性更高的方向继续发展。11基于MPLS的VPN支持不同分支间IPVPN传统的路由相比，VPN路由中需要增加分支和VPN的标识信息，这就需要对BGP协议进行扩展，以携带VPN路由信息。基于MPLS的VPN具有以下特点：PE负责对VPN用户进行管理、建立各PE间LSP连接、同一VPN用户各分支间路由分派。PE间的路由分派通常是用LDP或扩展的BGP实现。支持不同分支间复用和IP地址同VPN间互通。减化了寻路步骤，提高了设备性能，加快了报文转发。7.2基于MPLS的流量工程基于MPLS的TE和差分服务Diff-serv特性，在保证网络高利用率的同时，带宽保证的低延时、低丢包率的服务。差分服务模型来实施QoS。Diff-ServIP分组中的DSToS务策略，保证相应的服务质量。Diff-Serv的这种对服务质量的分类和MPLS的标签分配机制十分相似，事实上，基于MPLS的Diff-Serv就是通过将DS的分配与MPLS的标签分配过程结合来实现的。八．将路由与分组转发从IP网中前的各种网络技术不易做到的；MPLS的IP网上实现；13了MPLS设备的面市时间和产品的成熟稳定性；（4）MPLS简化了ATM与IP的集成技术，推动了它们的统一，从而起到平衡用户在ATM和IP网上的巨大投资，消除了现有网络的限制，由此减少了网络维护成本和扩展性问题；协议的扩展性；路由扩展能力；网络的融合；得MPLS适用于业务的有效手段，QoS的保障是IP网上实现语音、实时多媒体信息传输的基础。（9）作为综合平台，在语音方面，VoIPonMPLS实验十分成功；在数据方面，它先天就能承载IP业务；在视频方面，它已能承载多媒体应用。（10）与ATM相比，MPLS标准能更快地被接受是因为它是以软件为主，运行在各种不同的网络上，而ATM网则需要极大的软、硬件投资。MPLS技术发展十分迅速，仅仅经历三年时间，就已发展成为被业界推崇的一种InternetMPLS技术在许多方面还存在相当大的难点，需要认真思考与探讨。9.1对标签合并功能的支持LSR对LIBLSRATM-LSR或帧中继-LSR决上述问题，必须要对现有的ATM-LSR或帧中继-LSR进行硬件改造，其实现难度很大，成本高并且难以与传统ATM／帧中继业务相兼容。14此外，对于QoS路由而言，要求网络为特定的业务流分配特定的LSP，因而还有待于IETFMPLS工作组的进一步解决。9.2环路问题在网络层IP报文通过TTLL2层由于ATM／帧中继硬件并不提供TTL能导致网络被迫丢弃用于更新路由信息的报文，致使路由寻径变得更加不稳定，延长了环路分组在网络中的驻留时间。目前MPD网络中产生，但当网络检测到环路存在时，要求节点立即关闭环路。IETF当前提出了基于穿线法（Thread）的环路检测机制，由于其算法实现复杂且下完善，因而仍然需要开发更好的环路检测算法以消除环路问题。9.3MPLS实施区分服务MPLS与分类业务的技术优势相结合是当今InternetATM采用硬件交换的方式，现有方案仅利用CLP／DE字段标识特定的分类业务，致使目前ATM／帧中继链路与分类业务类型（PSC）的对应关系很不明确，这将给MPLS实施分类业务来带很大的困难，这一问题需要尽早解决。9.4ATM交换机对于CR-LDP的支持传统的ATM交换机采用了5种服务类别标准用以支持特定的QoS种QoS参数的精确映射将是CR-LSP有效支持保证特定IPQoS服务的关键。由此ATM-LSRCR-LDP受限参数如何在设备内部分配相应的队列及节点资源，用以保证数据的有效传输将是CR-LDP首要解决的问题。9.5CR-LDP与RSVP扩展信号的互通问题采用RSVP扩展信令与CR-LDP都可以建立支持特定IPQoS服务的LSP以及实施普遍看好CR-LDP，但是为了MPLS技术的蓬勃发展以及满足ISP的实际需要，解决会把MPLS技术引入一个更为广泛的应用领域。15MPLS使用基于分布式计算的传统IPLSP传送时TTL减和环路分组丢弃的方式分组仍可能在环路中存活很长很大影响。产生环路数据包造成的拥塞可能导致非环路数据包延迟加长或丢弃，严重时导致网络瘫痪。在MPLS网络中有很多机制防止环路形成，在环路处理的方法上，一般要考虑使用该方法后环路可能发生的数量以及使用该方法对路由计算收敛性的影响。减少环路的发生意味着路由收敛时间更长。MPLS网络的第二层环路处置有很多种方法，主要可以划分为三类：1.环路幸存这种方法通过诸如限制环路所能使用的网络资源的大小来最小化环路对网络服务性能的影响。2.环路检测允许环路的发生，但在随后的检测中发现环路时就删除它们。3.环路防止避免在第二层转发路径时发生环路。参考文献:[1]冯径.多协议标记交换技术[M].北京:人民邮电出版社,2002[2]敖志刚.现代高速交换局域网及其应用[M].北京:国防工业出版社,2001[3]林维忠.多协议标签交换(MPLS)技术[J].电视技术,2002[4]陈楠.多协议标签交换技术[J].有线电视技术,2002[5][6]学出版社，200916设计下来就突然间恍然大悟了过来。懂的，在查找了一些资料及按照示例做了一遍之后就基本掌握了。一个完整的课程设计做下来，我发现我以前学的是那么的少，了解的软件、的学习树立了一个方向。我得不断完善自己的不足之处，尽量是自己懂得