MPLS技术研究及应用

网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术,它把互联网上分散的资源融为有机整体,实现资源的全面共享和有机协作,使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息 。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等 。当前的互联网只限于信息共享,网络则被认为是互联网发展的第三阶段 。MPLS(多协议标签交换)是一种可提供高性价比和多业务能力的交换技术,它解决了传统IP分组交换的局限性,在业界受到了广泛的重视,并在中国网通、中国铁通全国骨干网等网络建设中得到了实践部署 。采用MPLS技术可以提供灵活的流量工程、虚拟专网等业务,同时,MPLS也是能够完成涉及多层网络集成控制与管理的技术 。
1.MPLS概述
1.1、MPLS的基本原理 
MPLS是一种第三层路由结合第二层属性的交换技术,引入了基于标签的机制,它把路由选择和数据转发分开,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器(LSR)、边缘部分的标签边缘路由器(LER)组成 。LSR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;LER的作用是分析IP包头,用于决定相应的传送级别和标签交换路径(LSP) 。标签交换的工作过程可概括为以下3个步骤:
(1)由LDP(标签分布协议)和传统路由协议(OSPF、IS-IS等)一起,在LSR中建立路由表和标签映射表;
(2)LER接收IP包,完成第三层功能,并给IP包加上标签;在MPLS出口的LER上,将分组中的标签去掉后继续进行转发;
(3)LSR对分组不再进行任何第三层处理,只是依据分组上的标签通过交换单元对其进行转发 。整个操作过程如图1:

MPLS技术研究及应用

文章插图

图1 
IETF标准文档中定义的MPLS包头是插入在传统的第二层数据链路层包头和第三层IP包头之间的一个32位的字段,如图2所示:
MPLS技术研究及应用

文章插图

图2
【MPLS技术研究及应用】Label字段:20位,标签字段 。
EXP:3位,实验字段 。
S字段:1位,堆栈(Stack)字段 。
TTL字段:8位,生存时间字段 。
1.2、MPLS信令方式 
目前MPLS实现信令的方式可分为两类,一类是LDP/CR-LDP(Label Dispatch Protocol, Constrain based Routing Label Dispatch Protocol),源于ATM网络的思想 。CR-LDP和LDP是同一个协议,CR-LDP是LDP的扩展,它使用与LDP相同的消息和机制,如对等发现、会话建立和保持、标签发布和错误处理 。另外一类是RSVP,它基于传统的IP路由协议 。RSVP和LDP/CR-LDP是两种不同的协议,它们在协议特性上存在不同,有不同的消息集和信令处理规程 。从协议可靠性上来看,LDP/CR-LDP是基于TCP的,当发生传输丢包时,利用TCP协议提供简单的错误指示,实现快速响应和恢复 。而RSVP只是传送IP包 。由于缺乏可靠的传输机制,RSVP无法保证快速的失败通知 。从网络可扩展性上看,LDP较RSVP更有优势,一般电信级网络中尤其是ATM网络中,应采用MPLS/LDP 。ITU-T倾向于在骨干网中采用CR-LDP 。目前所有支持MPLS功能的路由设置都同时支持CR-LDP和RSVP两种MPLS的信令协议 。

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