第12章現(xiàn)代通信網(wǎng)概論

1、第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)12.1 背景介紹背景介紹12.2 IP over ATM12.3 多協(xié)議標記交換多協(xié)議標記交換12.4 IP over SDH/SONet12.5 IP over WDM思考題思考題第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)12.1 背背 景景 介介 紹紹12.1.1 傳統(tǒng)傳統(tǒng)Internet的主要問題的主要問題 Internet持續(xù)快速地增長，是寬帶應用發(fā)展的主要動力，也是使得IP協(xié)議成為目前通信網(wǎng)中占主導地位的通信協(xié)議，寬帶IP網(wǎng)絡將在下一代電信網(wǎng)絡中占據(jù)主導地位。但IP技術的最初目標只是支持簡單的數(shù)據(jù)通信業(yè)務，并非是為面向運營和支持綜合業(yè)務來設計的，將IP

2、用作構建大型寬帶骨干網(wǎng)的技術還需解決以下主要問題。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 1) 綜合業(yè)務傳送的能力 基于IPv4的傳統(tǒng)Internet底層結構和協(xié)議主要是針對簡單數(shù)據(jù)傳輸來優(yōu)化設計的。而目前Internet越來越多地用來傳送HTTP業(yè)務、語音、多媒體和實時電子商務應用，這不但要求Internet的底層結構能提供更高的帶寬，也要求相應的協(xié)議來支持復雜的多媒體數(shù)據(jù)流的傳送。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 2) 可靠的網(wǎng)絡QoS能力 Internet的最初設計并非面向電信運營，IP協(xié)議也是一個無連接型的網(wǎng)絡協(xié)議，網(wǎng)絡只提供盡力而為(Best-Effort)的數(shù)據(jù)傳輸服務，不能為業(yè)務提供有保證的QoS。但

3、作為面向運營的多業(yè)務骨干網(wǎng)， IP應該提供面向連接的服務，支持帶寬資源的預留，以便為關鍵業(yè)務提供可靠而有保證的服務質量，更好地支持語音、視頻等具有實時要求的業(yè)務。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 3) 路由器的線速率分組轉發(fā)能力 傳統(tǒng)路由器通常放置于網(wǎng)絡的匯聚點，負責IP分組的轉發(fā)，它主要依靠軟件進行選路和分組轉發(fā)。由于IP的無連接特性，不管分組是否朝向同一目的地，它們都會被獨立地執(zhí)行選路和轉發(fā)，因此效率很低，且Internet中業(yè)務量增大，路由器就成為性能瓶頸。在寬帶綜合IP網(wǎng)中必須引入新的技術來解決路由器瓶頸。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 4) 支持超大型網(wǎng)絡結構的能力 由于Internet 網(wǎng)絡規(guī)模

4、和用戶數(shù)目增長迅速，IPv4的地址空間已基本耗盡，目前IETF已提出了新的IP地址方案IPv6。與IPv4相比，IPv6的地址長度由32位擴展至128位，以解決地址空間不夠的問題。另外，IPv6的控制字段少于IPv4，支持數(shù)據(jù)流標記等新的特性，這些都有利于改善網(wǎng)絡的性能，提高路由器的處理能力。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 5) 流量工程能力 今天，Internet上的主要路由協(xié)議都是基于計算分組在網(wǎng)上傳輸?shù)淖疃搪窂剿惴▉碓O計的，很少考慮時延、抖動、擁塞等因素，這樣網(wǎng)絡管理者很難進行流量工程。 1995年后，為在Internet上支持實時業(yè)務，尤其是語音和視頻業(yè)務，并提供有保證的服務質量，ITU-T

5、、ATM論壇和IETF做了大量的工作。這一時期，一方面IETF在原有IP技術的基礎上，陸續(xù)制定了RSVP、RTP、RTCP等協(xié)議以支持實時，尤其是語音和視頻業(yè)務；另一方面，各種廠家也推出了很多專有的IP over ATM技術產(chǎn)品來改善IP的服務質量。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 1997年，IETF開始制定的多協(xié)議標記交換技術(MPLS：Multi-Protocol Label Switching)，在各種專有IP over ATM技術的基礎上，從全網(wǎng)體系結構的角度出發(fā)來考慮如何實現(xiàn)綜合業(yè)務、QoS、流量工程等目標。1999年底，鑒于MPLS在未來網(wǎng)絡中的重要地位，ITU-T SG13研究組也將研

6、究重心從B-ISDN和GII轉向MPLS。2000年后，隨著低成本、高性能路由器技術的成熟，采用IP over ATM方式構建綜合寬帶IP骨干網(wǎng)已無性能優(yōu)勢，IP/MPLS方案成為構建綜合寬帶IP骨干網(wǎng)的首選方案，我們將在隨后進行介紹。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)12.1.2 實現(xiàn)寬帶綜合實現(xiàn)寬帶綜合IP網(wǎng)的主要方案網(wǎng)的主要方案 目前的IP網(wǎng)絡和技術還存在著很多的問題，但主要問題是IP網(wǎng)絡的QoS、IP分組傳輸?shù)膸捫省⒕W(wǎng)絡的健壯性、可管理性、可擴充性等。 ITU-T、IETF以及很多設備制造商和電信運營商都在積極研究基于IP的寬帶綜合骨干網(wǎng)的技術方案。總的來看，各種方案可以分成以下兩大類： (

7、1) IP與ATM相結合的方案：借助ATM網(wǎng)絡強大的QoS和綜合業(yè)務的能力，基于ATM來傳送IP，以此來解決IP網(wǎng)絡的服務質量問題。IP over ATM即屬于該方案，傳統(tǒng)電信運營商多采用此方案。其主要的缺點是技術體制復雜、IP傳輸效率不高。 第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) (2) IP直接與光傳送網(wǎng)相結合的方案：使用光纖信道來增加可用的帶寬，同時舍棄復雜的ATM層，將IP分組直接在光傳送網(wǎng)上傳輸，以提高傳輸效率，網(wǎng)絡資源的管理則委托路由器來完成，因而協(xié)議結構簡單。依靠光傳送網(wǎng)的高帶寬和現(xiàn)代路由器的處理能力可以為寬帶業(yè)務提供很好的服務質量。IP over SDH和IP over WDM就屬于該方案，

8、目前這種方案主要的缺點是綜合業(yè)務能力和QoS保障能力較弱。MPLS則更像一個封裝協(xié)議，在兩種方案中均可使用。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 上述方案都是特定的歷史時期和技術背景下的產(chǎn)物，各有其特點和適用場合，但兩種方案也具有以下共性： (1) 底層網(wǎng)絡必須提供有保證的QoS能力以滿足上層應用的需求。 (2) 分組轉發(fā)必須盡可能由交換設備而不是路由器來完成。 圖12.1描述了實現(xiàn)寬帶綜合IP網(wǎng)主要方法的協(xié)議結構。 第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.1 寬帶IP網(wǎng)絡的實現(xiàn)方式應用層IP / MPLSPPP / HDLCSDH / SONetWDM應用層IP / MPLS類SDH幀 / 以太幀WDM應用層I

9、P / MPLSAAL5ATMSDH / SONetWDMIP over ATMIP over SDHIP over WDM第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)12.2 IP over ATM ATM技術是20世紀90年代初電信部門專門為B-ISDN開發(fā)的技術，目前已經(jīng)成熟穩(wěn)定。ATM除了可以提供高速交換能力外，其綜合業(yè)務和可靠的QoS能力使其仍然成為一種頗具潛力的骨干網(wǎng)技術。將ATM技術應用于Internet可以解決帶寬問題，也可以簡單地將ATM的QoS能力引入Internet，以滿足各種實時業(yè)務的性能要求。因此IP over ATM方案成為傳統(tǒng)電信運營商構建寬帶IP網(wǎng)的主要選擇之一。 如圖12.2所示

10、，IP over ATM方案中，IP層主要實現(xiàn)多業(yè)務匯聚和數(shù)據(jù)的封裝，ATM層負責提供端到端的QoS，SDH層提供光網(wǎng)絡的管理和保護切換功能，光網(wǎng)絡層基于WDM提供高帶寬。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.2 IP over ATM技術分類IP over ATM 技術重疊模式集成模式LANEClassical IPover ATMIP交換Tag 交換等MPOAMPLS數(shù)據(jù)流驅 動拓撲驅動數(shù)據(jù)流驅 動第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) IP與ATM技術相結合的主要難點在于ATM是面向連接的技術，而IP是無連接的技術，并且兩者都有自己的編址方案和選路規(guī)程，相互間的協(xié)調配合較復雜。目前關于IP over ATM

11、的方案，ITU-T、IETF、ATM-Forum等標準化部門和許多制造商已提出了很多。其中有一些已成為標準，根據(jù)這些方案中IP與ATM之間的結合方式來劃分，IP over ATM可分為重疊模式(Overlay Model)和集成模式(Integration Model)兩種。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)12.2.1 重疊模式和集成模式重疊模式和集成模式 1重疊模式重疊模式 重疊模式產(chǎn)生于20世紀90年代中期，當時業(yè)界的主流仍然相信ATM將是未來網(wǎng)絡的主導技術。因此設計者的出發(fā)點是考慮今后如何更易于向基于ATM的B-ISDN過渡，其基本思想是：IP與ATM各自保持原有的網(wǎng)絡結構、協(xié)議結構不變，通過在

12、兩個不同層次的網(wǎng)絡之間進行數(shù)據(jù)映射、地址映射和控制協(xié)議映射來實現(xiàn)IP over ATM。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 在重疊模式中，從IP層的角度來看，ATM層只是另一個異構的網(wǎng)絡而已，它們通過IP協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)間互連，ATM網(wǎng)絡作為傳送IP分組的數(shù)據(jù)鏈路層來使用；從ATM層來看，IP層產(chǎn)生的業(yè)務只是它承載的一種業(yè)務類型，它使用AAL5適配IP分組，將其封裝成ATM信元，使用標準ATM信令建立端到端的VC連接，并在其上傳送已封裝成ATM信元形式的IP業(yè)務流。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 圖12.3描述了該模式的基本網(wǎng)絡結構，ATM交換機構成寬帶核心網(wǎng)，路由器則位于核心網(wǎng)邊緣。由路由器構成的IP網(wǎng)絡負責路由

13、表的維護，確定下一跳路由器地址，然后將IP分組轉換成ATM信元，經(jīng)由ATM核心網(wǎng)建立的VC傳送到選定的下一跳路由器。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.3 IP over ATM重疊模式網(wǎng)絡ATM 路由器ATM 核心網(wǎng)ATM 交換機第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 該方案的思路看似簡單，但實現(xiàn)起來卻很復雜。它要求每個使用IP服務的ATM用戶終端同時具有ATM網(wǎng)絡地址和IP地址，并同時支持IP和ATM兩套控制機制；網(wǎng)絡中需設置專用服務器完成高層IP地址到ATM地址的解析工作。在發(fā)端用戶知道收端用戶的ATM地址之時，才使用標準的ATM信令建立端到端的VPI/VCI連接。該模式的優(yōu)點是與標準的ATM網(wǎng)絡及業(yè)務兼

14、容；缺點是IP的傳輸效率低，地址解析服務器容易成為網(wǎng)絡瓶頸，不能充分發(fā)揮ATM在QoS方面的優(yōu)勢，因而不適宜用來構造大型骨干網(wǎng)。 重疊模式主要包括IETF的傳統(tǒng)CIPOA(Classical IP over ATM)、ATM forum的局域網(wǎng)仿真(LANE：LAN Emulation)和MPOA(Multi-Protocol over ATM)等。由于重疊模式不適用于構建寬帶骨干Internet，這里將不做討論。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 2集成模式集成模式 集成模式是為解決重疊模式性能低、可靠性差的問題而于20世紀90年代后期產(chǎn)生的，此時關于IP與ATM誰主沉浮的爭論已基本塵埃落定，設計者考

15、慮的是如何設計一個高性能的基于IP的寬帶綜合網(wǎng)，而不再是保持ATM網(wǎng)絡的獨立性以便今后向B-ISDN轉進，對集成模式而言，只是將ATM技術中合理的成分為我所用而已，例如ATM基于定長標記的交換、ATM的硬件交換結構等。集成模式的基本思想是讓核心網(wǎng)的ATM交換機直接運行IP路由協(xié)議，將ATM層看作IP層的對等層，而不是為其提供服務的下一層，使用IP服務的用戶終端只需要一個 IP地址來標識，網(wǎng)絡無需再進行IP地址到ATM地址的解析處理，也不再使用ATM信令進行端到端VC的建立。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 圖12.4描述了該模式的基本網(wǎng)絡結構。在網(wǎng)絡中ATM交換機仍然基于VPI/VCI實現(xiàn)分組轉發(fā)，但

16、不同之處在于，一般純ATM網(wǎng)絡和重疊模式中的ATM交換機的VPI/VCI表是由標準的ATM信令建立和維護的，而集成模式中ATM交換機的VPI/VCI表是由IP路由協(xié)議和基于TCP/IP的其他標記分發(fā)控制協(xié)議創(chuàng)建和維護的。因此在集成模式中，ATM交換機實際上是一個多協(xié)議交換式路由器，因而在圖12.4中將其記為LSR(Label Switching Router)，LSR節(jié)點先使用IP進行尋址和選路，然后在選好的路徑上使用ATM交換進行分組轉發(fā)。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.4 IP over ATM集成模式網(wǎng)絡結構邊緣路由器IP 核心網(wǎng)LSR第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 集成模式的優(yōu)點是綜合了第三

17、層路由的靈活性和第二層交換的高效性，IP分組的傳輸效率高，可以充分發(fā)揮ATM面向連接的全部優(yōu)點；缺點是協(xié)議較為復雜，與標準ATM技術不兼容。從技術特點上來看，集成模式更像多層交換技術。目前IP over ATM的主流是采用集成模式，它適合于組建大型IP骨干網(wǎng)。 集成模式主要包括Ipsilon公司的IP交換技術(IP Switching)、Cisco公司的標記交換技術(Tag Switching)、IETF制定的MPLS等。其中IP Switching 和Tag Switching 都屬于相應公司的專有技術，我們只做簡單的介紹，對國際標準的MPLS我們將做重點介紹。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)12.

18、2.2 IP交換交換 IP交換是Ipsilon公司提出的專用于在ATM網(wǎng)絡上傳送IP分組的技術。它最先引入了流的概念，IP交換機可以根據(jù)流的不同特點，選擇使用傳統(tǒng)的路由方法轉發(fā)分組，或建立ATM連接轉發(fā)分組。IP交換大大地提高了ATM網(wǎng)上IP分組轉發(fā)的效率，是典型的集成方式的多層交換技術。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 1基本結構基本結構 IP交換的核心是IP交換機和相關的專用通信協(xié)議。IP交換機由兩個邏輯上分離的功能組成：ATM交換模塊和IP交換控制器。各部分的主要功能描述簡單介紹如下： (1) IP交換控制器：主要由IP路由軟件和控制軟件組成，它負責標識一個流，并將其映射到ATM的虛信道上。AT

19、M交換機與IP交換控制器則通過一個ATM接口相連，用于控制信號和用戶數(shù)據(jù)的傳送。 (2) GSMP：通用交換管理協(xié)議，此協(xié)議使IP交換控制器可從內部完全控制ATM交換模塊，管理其交換端口，建立和撤銷通過交換機的連接，等等 (3) IFMP：Ipsilon流管理協(xié)議，該協(xié)議用于在IP交換機間共享流標記信息，以實現(xiàn)基于流的第二層交換。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.5 IP交換機的結構GSMP IFMP 流的分類與控制 路由與轉發(fā)IP 交換控制器GSMPATM 交換模塊默認 VC某個流的專用 VC默認 VC某個流的專用 VC第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 在IP交換中，一個“流”是從ATM交換模塊輸入端

20、口輸入的一系列有先后關系的IP分組，IP交換將輸入的分組流分為以下兩種類型： (1) 持續(xù)期長、業(yè)務量大的用戶數(shù)據(jù)流。該類型包括FTP、Telnet、HTTP、多媒體語音、視頻流等。對于此類型分組流用戶數(shù)據(jù)流，IP交換在ATM交換機中為其建立對應的VC連接；對于多媒體語音、視頻流，在ATM交換機中進行交換還可以利用ATM硬件的廣播和多播發(fā)送能力。 (2) 持續(xù)期短、業(yè)務量小、呈突發(fā)分布的用戶業(yè)務流。該類型包括DNS查詢、SMTP、SNMP等數(shù)據(jù)流。對于類型分組流，IP交換通過IP交換控制器中的IP路由軟件按照傳統(tǒng)的路由器轉發(fā)分組的方式，一跳一跳地進行轉發(fā)，以節(jié)省ATM VC的建立開銷。第12章

21、 寬帶綜合IP網(wǎng) 2工作過程工作過程 IP交換同時支持傳統(tǒng)的逐跳分組轉發(fā)方式和基于流的ATM直接交換方式，其工作過程大致可分為以下三個階段： (1) 逐跳轉發(fā)IP分組階段。任意IP分組流最初都是在兩個相鄰IP交換機間的缺省VC上逐跳轉發(fā)的，該缺省VC穿過ATM交換機并終接于兩個IP交換控制器。在每一跳，ATM信元先重新組裝成IP分組，送往IP交換控制器，它則根據(jù)IP路由表決定下一跳，然后再分拆為ATM信元進行轉發(fā)。同時，IP交換控制器基于接收IP分組的特征，按照預定的策略進行流分類決策，以判斷創(chuàng)建一個流是否有益。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) (2) 使用IFMP將業(yè)務流從默認VC重定向到一個專用的

22、VC上。如果分組適合于流交換，則IP交換控制器用IFMP協(xié)議發(fā)一個重定向信息給上游節(jié)點，要求它將該業(yè)務流放到一個新的VC上送(即VC既是上游節(jié)點的出口，同時又是下游節(jié)點的入口)。如果上游節(jié)點同意建立VC，則后續(xù)分組在新的VC上轉發(fā)，同時下游節(jié)點也進行流分類決策，并發(fā)送一個重定向信息到上游，請求為該業(yè)務流建立一條呼出VC。新的VC一旦被建立，后續(xù)業(yè)務流將在新的VC上轉發(fā)。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) (3) 在新的VC上對流進行第二層交換。ATM交換機根據(jù)已經(jīng)構造好的輸入/輸出VC的映射關系，將該流的所有后續(xù)業(yè)務量在第二層進行交換，而不會再涉及到IP交換控制器。同時一旦建立了一個流， IP分組就不需

23、要在每一跳進行組裝和分拆操作，從而大大提高了IP分組的轉發(fā)效率，尤其是由長流組成的網(wǎng)絡業(yè)務將受益最多。 第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.6 IP交換的工作原理IP 交換控制器ATM 交換模塊IP 交換網(wǎng)關IP 交換機IP 交換控制器ATM 交換模塊IP 交換機默認VC某流的專用 VCIP 交換控制器ATM 交換模塊IP 交換機IP 交換網(wǎng)關第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 3IP交換的缺點交換的缺點 IP交換主要有如下缺點： (1) 只支持IP協(xié)議，不能橋接或路由其他協(xié)議。 (2) 分組轉發(fā)效率依賴于具體用戶的業(yè)務特性，對業(yè)務量大、持續(xù)期長的用戶數(shù)據(jù)流，效率較高，對大多數(shù)持續(xù)期短、業(yè)務量小、呈突發(fā)分布

24、的用戶數(shù)據(jù)流效率不高。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)12.2.3 Tag交換交換 Tag交換是Cisco公司提出的一種根據(jù)每個分組中預先分配的Tag來進行交換的通用方法(并非僅對IP和ATM)。Cisco公司將它定位為一種廣域網(wǎng)技術，其設計目標是將第二層交換和網(wǎng)絡流量管理能力與第三層路由功能的靈活性和可伸縮性結合在一起，以滿足未來通信網(wǎng)的服務質量要求。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 1Tag 交換的基本結構交換的基本結構 1) Tag的概念 Tag交換核心的概念是“Tag, Tag的長度固定，每個Tag與第三層的路由信息直接關聯(lián)，這樣通過定長的Tag而不是變長的IP地址前綴，就可以將IP分組或ATM信元傳

25、送到網(wǎng)絡中的合適目的地。這種方式有如下優(yōu)點： (1) 交換機使用固定長的Tag 作為索引查找分組轉發(fā)表，從而產(chǎn)生非?？焖俣行У霓D發(fā)決策，更適合用硬件方式來實現(xiàn)交換。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) (2) Tag與第三層的路由信息相關聯(lián)，使得與Tag相關聯(lián)的交換路徑可以預先建立，提高了網(wǎng)絡的交換性能和穩(wěn)定性。我們將這種流建立方式稱為拓撲驅動，它是Tag交換與IP交換的最重要的區(qū)別。 Tag與IP地址不同點在于：IP地址是全網(wǎng)有效的，要求保證IP地址的全網(wǎng)范圍的惟一性；而Tag是局部有效的，只需在任一交換節(jié)點保持其惟一性即可。 對于IP over ATM網(wǎng)絡，Tag可直接由VPI/VCI字段運載，無需

26、修改所需要的AT M信元格式。對于其他分組網(wǎng)絡，標記必須放在現(xiàn)有的幀字段中，或附加在第二層和第三層的控制字段之間。 第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 2) Tag交換的主要部件 Tag交換主要包括以下組成部分： (1) 邊緣路由器(ER：Edge Router): 位于核心網(wǎng)絡的邊緣，它負責將Tag加到分組上，并執(zhí)行增值的網(wǎng)絡層服務。ER既可以是路由器，也可以是多層LAN交換機。 (2) Tag交換機(TS：Tag Switch): 它可以對所有被Tag的分組或信元進行第二層交換，同時它也可以支持完整的第三層IP路由功能。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) (3) Tag分配協(xié)議(TDP：Tag Distrib

27、ution Protocol)：TDP與標準的網(wǎng)絡層IP路由協(xié)議(OSPF、BGP等)配合，在Tag交換網(wǎng)絡中的相鄰的各設備間分發(fā)Tag信息，TDP提供了TS與ER以及TS與TS之間進行Tag信息交換的方式。ER和TS使用標準的IP路由協(xié)議建立它們的路由表(FIB：Forward Information Base)，獲取目的地的可達性信息，在FIB的基礎上，相鄰的TS和ES使用TDP相互分發(fā)Tag值，創(chuàng)建Tag交換需要的TIB(Tag Information Base)，TS將依據(jù)TIB執(zhí)行Tag交換。 第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 3) 分配Tag的依據(jù) 在ER中可以根據(jù)下列幾類信息為IP分組加

28、上Tag值： (1) 目的地址前綴：此類Tag，以路由表中的路由為基礎分配。它允許來自不同源地址而流向同一目的地的業(yè)務流發(fā)送時共享同一標記，從而節(jié)省標記和資源。 (2) 業(yè)務量調節(jié)：給IP分組加上一個Tag，使它沿指定的，但與IP路由算法選擇的路徑不同的路徑傳輸，從而使管理員可以平衡網(wǎng)絡負荷，進行流量工程管理。 (3) 應用業(yè)務流：該方法Tag的分配同時考慮源地址和目的地址，比如可以根據(jù)源地址和目的地址之間已登記的QoS需求來分配Tag，它可以提供更為精細的QoS保證能力。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 2工作原理工作原理 Tag交換將路由功能分成以下兩部分： (1) 分組轉發(fā)：執(zhí)行基于Tag值的查

29、表和轉發(fā)分組。 (2) 控制功能：使用IP路由協(xié)議和TDP創(chuàng)建和維護Tag信息庫TIB。 當分組轉發(fā)部分收到一個帶Tag值的IP分組或信元時，用Tag作索引查詢Tag信息庫TIB, 如果找到匹配的，則根據(jù)TIB中的信息，用輸出標記取代原來的輸入標記，隨后該分組或信元將被轉發(fā)到指定的輸出端口。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) Tag交換的工作過程可簡單地用以下四個步驟來描述，如圖12.7所示。 (1) 1a: 使用現(xiàn)有路由協(xié)議(如OSPF、BGP )建立目的網(wǎng)絡可達性。 1b: 使用TDP協(xié)議在ER和TS間分布Tag信息。 (2) 在IP骨干網(wǎng)的邊緣，入口ER接收IP分組，完成任何第三層特殊服務，并為分

30、組打上Tag。 (3) 在IP骨干網(wǎng)內部，TS使用Tag而非IP地址進行分組轉發(fā)。 (4) 當分組穿過網(wǎng)絡到達另一邊，出口ER移去Tag，并將分組傳給其目的地LAN。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.7 Tag交換的工作過程123ER1b1a1b1aERTSERTSTSTS1b1aERERIP 骨干網(wǎng)IP 分組加上 Tag 的 IP 分組第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 需要指出的是：ATM交換與Tag交換主要的不同在于轉發(fā)表的創(chuàng)建方式，ATM轉發(fā)表中的每一項是通過響應網(wǎng)絡用戶發(fā)起的一個ATM信令過程創(chuàng)建的。Tag交換則通過執(zhí)行IP路由協(xié)議來發(fā)現(xiàn)到每一目的地的路由，然后該路由上相鄰的Tag交換機通過TD

31、P協(xié)商確定到每一目的地的輸入輸出Tag對。 Tag交換作為一種Cisco公司的專有技術，其主要的缺點是不可擴展。當使用地址前綴分配Tag值時，存在VC合并問題，即當IP分組封裝進AAL5-PDU中時，插入到同一連接中的信元會分配相同的VCI，這樣接收它們的下一跳就無法區(qū)分它們是否屬于不同的分組。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 為了使這一技術能夠被接受， Cisco已將Tag交換提交給IETF的多協(xié)議標號交換MPLS工作組，其中的許多思想已被MPLS接受。 前面介紹的IP交換和Tag交換都屬于集成模式，從支持IP的角度來看，集成模式在性能和擴展性等方面優(yōu)于重疊模式，更適合用來組建面向電信運營的寬帶綜合

32、IP網(wǎng)絡。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 集成模式中根據(jù)流的建立方式不同又分為基于數(shù)據(jù)流(Flow-based)的方式和基于拓撲(Topology-Based)的方式。其中IP交換屬于基于數(shù)據(jù)流的方式，因為執(zhí)行ATM交換還是IP轉發(fā)依賴于數(shù)據(jù)流的特性；Tag交換屬于基于拓撲的方式，因為ATM-VC的建立直接與網(wǎng)絡的拓撲結構和路由器傳送分組時選擇的路由相關。下面是兩種方式的比較： (1) 基于數(shù)據(jù)流方式的IP交換可以為業(yè)務流提供與ATM一樣的QoS保證，但必須為每一個業(yè)務流分配一個虛電路，一方面會占用過多的IP地址，另一方面基于業(yè)務流創(chuàng)建流，要求沿途所有交換機都進行流檢測，并通過IFMP協(xié)議通信，很容

33、易產(chǎn)生擁塞。因此IP交換創(chuàng)建流的方法開銷大，不適用于業(yè)務密集的大型骨干網(wǎng)絡。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) (2) 基于拓撲方式的Tag交換在建立路由表時，預先建立Tag映射，它既能支持短期、小業(yè)務量的Tag交換，也能支持長期、大業(yè)務量的Tag交換；另外，Tag交換的TDP協(xié)議只在網(wǎng)絡拓撲結構發(fā)生改變時才發(fā)送消息，其流的創(chuàng)建維護開銷較小，該技術更適于在大型骨干網(wǎng)上應用。 上述的集成模式技術都屬于設備制造上的專有技術，不同廠商的設備間很難互通，隨著2000年后高速路由器技術的成熟和成本下降，IP over ATM技術已逐漸喪失吸引力，IP/MPLS方案逐漸成為主流。IETF提出的MPLS技術一個很重要

34、的目標就是提供一個集成模式的國際標準，來解決未來大型骨干IP網(wǎng)絡中不同廠商設備間的兼容性問題。目前主要的電信、計算機領域的設備制造商都參與了該標準的制定。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)12.3 多協(xié)議標記交換多協(xié)議標記交換12.3.1 背景背景 1MPLS的定義的定義 MPLS是IETF提出的解決下一代寬帶骨干網(wǎng)帶寬管理和業(yè)務需求的優(yōu)秀方案之一。MPLS出現(xiàn)之前，IETF、ITU-T等陸續(xù)提出了RTP/RTCP、RSVP、SIP、H.323等協(xié)議以期解決傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡的多業(yè)務支持和服務質量問題，但這些方案的思路都是在不改變傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡結構的基礎上增加這個功能，但它不能從根本上解決問題。MPLS則第一次

35、試圖從全網(wǎng)體系結構角度去解決這個問題。MPLS代表多協(xié)議標記交換，其中多協(xié)議的含義是該技術適用于任何網(wǎng)絡協(xié)議，在這里主要討論IP作為網(wǎng)絡層協(xié)議的用法；第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 其中的標記交換是指利用MPLS傳輸?shù)姆纸M在網(wǎng)絡入口處打上一個短小、長度固定的標記，當分組沿某一路徑傳輸時，該路徑上的交換設備將根據(jù)標記值實現(xiàn)快速高效的第二層交換。 MPLS的多協(xié)議特性則體現(xiàn)在，它提供了一種標記的封裝方法，使得MPLS可以交換任何類型網(wǎng)絡層分組，同時也可以保持與現(xiàn)有網(wǎng)絡的兼容性，即MPLS具體的標記封裝方式?jīng)Q定于具體數(shù)據(jù)鏈路層技術(ATM、幀中繼、Ethernet等)，所以MPLS既可以在現(xiàn)有的ATM網(wǎng)絡

36、、幀中繼、Ethernet等網(wǎng)絡上實現(xiàn)，也可以在未來新的網(wǎng)絡結構上實現(xiàn)。從本質上看，MPLS是將第二層交換的高效率與第三層路由的靈活性綜合在一起的多層交換技術。 圖12.8描述了MPLS的多協(xié)議支持特性。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.8 MPLS的多協(xié)議支持特性IPv4IPv6IPX其他MPLSATMFREthernetPPP其他網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 2MPLS的設計目標的設計目標 MPLS是針對目前網(wǎng)絡面臨的速度、可伸縮性(Scalability)、QoS管理、流量工程等問題而設計的一個通用的解決方案。其主要的設計目標和技術路線如下： (1) 提供一種通用的標記封裝方法

37、，使得它可以支持各種網(wǎng)絡層協(xié)議(主要是IP協(xié)議)，同時又能夠在現(xiàn)存的各種分組網(wǎng)絡上實現(xiàn)。 (2) 在骨干網(wǎng)上采用定長標記交換取代傳統(tǒng)的路由轉發(fā)，以解決目前Internet的路由器瓶頸，并采用多層交換技術保持與傳統(tǒng)路由技術的兼容性。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) (3) 在骨干網(wǎng)中引入QoS以及流量工程等技術，以解決目前Internet服務質量無法保證的問題，使得IP可以真正成為可靠的、面向運營的綜合業(yè)務服務網(wǎng)。 總之，在下一代網(wǎng)絡中為滿足網(wǎng)絡用戶的需求，MPLS將在尋路、交換、分組轉發(fā)、流量工程等方面扮演重要角色。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 3主要標準化機構主要標準化機構 1997年IETF首次提出了

38、MPLS，1999年就有廠商推出了相應的設備，速度之快是以前任何一種技術所沒有的。MPLS草案主要分四部分：第一部分描述了MPLS的總體情況和術語；第二部分為標準的主體，描述了MPLS的標記格式、標記分配的屬性、標記分配的概念、標記編碼、路由選擇機制和環(huán)路控制等內容；第三部分描述了MPLS的主要應用；第四部分描述了標記分配協(xié)議LDP。 2000年前與MPLS相關的機構主要有IEFT和ATM論壇。IETF中與MPLS有關的工作組包括： (1) Routing area 工作組； (2) MPLS 工作組。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) ATM論壇中與MPLS有關的工作組包括: (1) Traffic

39、Management 工作組； (2) ATM-IP Collaboration 工作組。 1999年底，鑒于IP技術在Internet 的絕對統(tǒng)治地位，ITU-TSG13研究組將研究重心從B-ISDN和GII轉向MPLS，并一致同意將LDP/CR-LDP作為公用網(wǎng)標準信令。 2000年成立的MPLS論壇也是非常活躍的MPLS研究機構，由于其成員代表了主要的電信設備廠商，因而對MPLS標準的制定有很大的影響。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 4主要應用主要應用 MPLS提供了一個基于標準的解決方案以滿足當今骨干網(wǎng)對高性能的需求，其主要應用目標如下： 1) 提高數(shù)據(jù)網(wǎng)中分組轉發(fā)的性能 (1) 通過采用第

40、二層交換技術，MPLS增強并簡化了路由器轉發(fā)分組的能力。 (2) MPLS簡單、易于實現(xiàn)。 (3) 由于IP路由被標記線速率交換替代，網(wǎng)絡性能得到了提高。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 2) 支持區(qū)分服務的QoS (1) MPLS采用流量工程的方式建立通路，以此來提供業(yè)務級的性能保證。 (2) MPLS同時提供基于約束的和顯式LSP的建立。 3) 支持網(wǎng)絡的可升級性(Scalability) MPLS可以避免在網(wǎng)孔型的IP-ATM中出現(xiàn)的N2覆蓋問題。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)4) 構建可互操作的網(wǎng)絡(1) MPLS是一個實現(xiàn)IP與ATM網(wǎng)絡可以互操作的標準解決方案。(2) MPLS簡化了IP ove

41、r SDH在光交換中的集成。(3) MPLS的流量工程能力，有助于創(chuàng)建可伸縮的VPN。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)12.3.2 MPLS的總體結構的總體結構 1主要功能主要功能 MPLS是IETF為業(yè)務流通過網(wǎng)絡進行高效地尋路、轉發(fā)和交換而提供的一個框架，它執(zhí)行的主要功能有： (1) 提供對不同粒度的業(yè)務流的管理機制，例如不同硬件和機器之間、不同應用之間的業(yè)務流。 (2) 保持原有第二層和第三層協(xié)議的獨立。 (3) 提供一種將IP地址映射成簡單的、固定長度標記的方法，該標記可用于不同的分組轉發(fā)和分組交換技術。 (4) 為已有的路由協(xié)議如RSVP和OSPF(Open Shortest Path Fi

42、rst)等提供接口。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 2主要名詞術語主要名詞術語 1) 標記(Label ) 標記是一個短小、定長，且只有局部意義的連接標識符，它對應于一個轉發(fā)等價類(FEC)。一個分組上增加的標記代表該分組隸屬的FEC。標記可以使用LDP、RSVP或通過OSPF、BGP等路由協(xié)議搭載來分配。每一個分組在從源端到目的端的傳送過程中，都會攜帶一個標記。由于標記是固定長的，并且封裝在分組的最開始部分，因此硬件利用標記就可以實現(xiàn)高速的分組交換。 從標記起的作用來看，它與ATM信元中的VPI/VCI、幀中繼幀中的DLCI、X.25分組中的LCN功能相同，都起局部連接標記符的作用。第12章 寬帶

43、綜合IP網(wǎng) 2) LSP LSP(Label-Switched Path)指標記交換路徑，在功能上它等效于一個虛電路。在MPLS網(wǎng)絡中，分組傳輸在LSP上進行, 一個LSP由一個標記序列標識，它由從源端到目的端的路徑上的所有節(jié)點上的相應標記組成。LSP可以在數(shù)據(jù)傳輸前建立(Control-Driven)，也可以在檢測到一個數(shù)據(jù)流后建立(Data-Driven)。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 3) LSR LSR(Label Switched Router)指標記交換路由器，是一個通用IP交換機，位于MPLS核心網(wǎng)中，具有第三層轉發(fā)分組和第二層交換分組的功能。它負責使用合適的信令協(xié)議(如LDP/CR

44、-LDP或RSVP)與鄰接LSR交換FEC/Label綁定信息，建立LSP。對加上標記的分組，LSR將不再進行任何第三層處理，只是依據(jù)分組上的標記，利用硬件電路，在預先建立的LSP上執(zhí)行高速的分組轉發(fā)。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 4) LER LER指標記邊緣路由器，它位于接入網(wǎng)和MPLS網(wǎng)的邊界的LSR，其中入口LER(Label Edge Router)負責基于FEC對IP分組進行分類，并為IP分組加上相應標記，執(zhí)行第三層功能，決定相應的服務級別和發(fā)起LSP的建立請求，并在建立LSP后將業(yè)務流轉發(fā)到MPLS網(wǎng)上。而出口LER則執(zhí)行標記的刪除，并將除去標記后的IP分組轉發(fā)至相應的目的地。通常L

45、ER都提供多個端口以連接不同的網(wǎng)絡(如ATM、FR、Ethernet等)，LER在標記的加入和刪除，業(yè)務進入和離開MPLS網(wǎng)等方面扮演著重要的角色。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 5) FEC FEC(Forwarding Equivalence Class)指轉發(fā)等價類，代表了有相同服務需求分組的子集。對于子集中所有的分組，路由器采用同樣的處理方式轉發(fā)。例如，最常見的一種是LER可根據(jù)分組的網(wǎng)絡層地址確定其所屬的FEC，根據(jù)FEC為分組加上標記。 在傳統(tǒng)方式中，每個分組在每一跳都會重新分配一個FEC(例如，執(zhí)行第三層的路由表查找)。而在MPLS中，當分組進入網(wǎng)絡時，為一個分組指定一個特定的FEC只

46、在MPLS網(wǎng)的入口做一次。 FEC一般根據(jù)給定的分組集合的業(yè)務需求或是簡單的地址前綴來確定。每一個LSR都要創(chuàng)建一張表來說明分組是如何進行轉發(fā)的，該表被稱為LIB(Label Information Base)，表中包含了FEC-Label間的綁定關系。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) MPLS核心網(wǎng)之所以基于標記，而不是直接使用FEC進行交換，主要基于以下原因： (1) FEC長度可變，甚至是一個策略描述，基于它難以實現(xiàn)硬件高速交換。 (2) FEC是基于網(wǎng)絡層或更高層的管理信息得到的，而MPLS的目標之一是支持不同的網(wǎng)絡層協(xié)議，直接使用FEC不利于實現(xiàn)一個獨立于網(wǎng)絡層的核心交換網(wǎng)。 (3) FEC

47、-Label策略也增強了MPLS作為一種骨干網(wǎng)技術在路由和流量工程方面的靈活性和可伸縮性。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.9 FEC-Label與LSP的關系示意圖IP1IP2IP3IP3LERIP1IP2L1L1IP3 L2IP3 L3LSRIP1 L2IP2 L2IP1 L3IP2 L3IP1 L4IP2 L4LSRIP3 L3IP3 L4IP3 L4LSRIP3 L5IP3 L2LERLSRLSRIP1IP2IP3IP3LSP xLSP y，LSP zMPLS 核心網(wǎng)第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 6) LDP LDP指標記分配協(xié)議，是MPLS中LSP的連接建立協(xié)議。LSR使用LDP(Labe

48、l Distribution Protocol)協(xié)議交換FEC/Label綁定信息，建立一條從入口LER到出口LER的LSP。但是MPLS并不限制舊有的控制協(xié)議的使用，如RSVP、OSPF、BGP、PNNI等。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 3網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡體系結構 MPLS屬于多層交換技術，它主要由兩部分組成，即控制面和數(shù)據(jù)面，其主要特點如下： (1) 控制面：負責交換第三層的路由信息和標記。它的主要內容包括采用標準的IP路由協(xié)議，如OSPF、IS-IS(Intermedia System to Intermedia System)和BGP等交換路由信息，創(chuàng)建和維護路由表FIB(Forwardi

49、ng Information Base)；采用新定義的LDP協(xié)議或舊有的BGP、RSVP等，交換、創(chuàng)建并維護標記轉發(fā)表LIB和LSP。在MPLS中，不再使用ATM的控制信令。 第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 另外在控制面， MPLS采用拓撲驅動的連接建立方式創(chuàng)建LSP，這種方式與PSTN、X.25、ATM等傳統(tǒng)技術采用的數(shù)據(jù)流驅動的連接建立方式相比，更適合數(shù)據(jù)業(yè)務的突發(fā)性特點，一方面LSP基于網(wǎng)絡拓撲預先建立，另一方面核心網(wǎng)絡需要維持的連接數(shù)目不直接受用戶呼叫和業(yè)務量變化的控制和影響，核心網(wǎng)絡可以用數(shù)目很少的、基本相對穩(wěn)定的LSP服務眾多的用戶業(yè)務，這在很大程度上提高了核心網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。第12章 寬

50、帶綜合IP網(wǎng) (2) 數(shù)據(jù)面：負責基于LIB進行分組轉發(fā)，其主要特點是采納ATM等的固定長標記交換技術進行分組轉發(fā)，從而極大地簡化了核心網(wǎng)絡分組轉發(fā)的處理過程，提高了傳輸效率。 MPLS網(wǎng)絡進行交換的核心思想可總結為一句話：“在網(wǎng)絡邊緣進行路由和標記，在網(wǎng)絡核心進行標記交換”。圖12.10是一個MPLS網(wǎng)絡的示意圖。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.10 MPLS網(wǎng)絡結構示意圖ISPISPISPISP園區(qū)IPLERIPL1LERIP 轉發(fā)LSRLSRLSRLSRIPL2IPL3IPLERLER標記交換MPLS 核心網(wǎng)絡IP 轉發(fā)園區(qū)第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 組成MPLS網(wǎng)絡的設備分為兩類，即位于

51、網(wǎng)絡核心的LSR和位于網(wǎng)絡邊緣的LER。構成MPLS網(wǎng)絡的其他核心成分包括標記封裝結構，以及相關的信令協(xié)議，如IP路由協(xié)議和標記分配協(xié)議等。通過上述核心技術，MPLS將面向連接的網(wǎng)絡服務引入到了IP骨干網(wǎng)中。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) MPLS網(wǎng)絡執(zhí)行標記交換需經(jīng)歷以下步驟： (1) 1a：LSR使用現(xiàn)有的IP路由協(xié)議獲取到目的網(wǎng)絡的可達性信息，維護并建立標準IP轉發(fā)路由表FIB。 1b：使用LDP協(xié)議建立LIB。 (2) 入口LER接收分組，執(zhí)行第三層的增值服務，并為分組打上標記。 (3) 核心LSR基于標記執(zhí)行交換。 (4) 出口LER刪除標記，轉發(fā)分組到目的網(wǎng)絡。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)

52、圖12.11描述了在MPLS網(wǎng)中使用的主要協(xié)議和其所在的功能模塊，其中控制面由IP路由協(xié)議模塊、標記分配協(xié)議模塊組成。根據(jù)不同的使用環(huán)境，IP路由協(xié)議可以是任何一個目前流行的路由協(xié)議，如OSPF、BGP或IS-IS等。標記分配協(xié)議也有多種選擇，其中LDP使用TCP協(xié)議來保證LDP對等層在對話期間的控制數(shù)據(jù)可靠地在LSR間傳輸，同時LDP也負責維護、更新LIB的內容。當LDP處于發(fā)現(xiàn)操作狀態(tài)時，它使用UDP協(xié)議，在這個狀態(tài)下，LSR竭力搜索它的鄰居成員，同時也將自己在網(wǎng)上呈報。這是通過相互交換Hello分組實現(xiàn)的，而RSVP則采用UDP協(xié)議傳遞標記信息。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 數(shù)據(jù)面主要由IP

53、轉發(fā)模塊和標記轉發(fā)模塊組成，其中IP轉發(fā)是指執(zhí)行傳統(tǒng)的IP轉發(fā)功能，它使用最長地址匹配算法在路由表中查找下一跳，在MPLS中，該功能只在LER上執(zhí)行。MPLS標記轉發(fā)則根據(jù)給定分組的標記進行輸出端口/標記的映射。圖12.11中灰色框部分通常用硬件實現(xiàn)，以加快處理速度和效率，而控制面的功能主要由軟件來實現(xiàn)。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.11 MPLS的功能模塊和相關協(xié)議IP 路由協(xié)議(OSPF、BGP、IS-IS、IGP 等)標記分配協(xié)議(LDP / CR-LDP、RSVP / RSVP-TE 等)TCP、UDPIP 層(IP 轉發(fā))MPLS 層(標記轉發(fā))物理網(wǎng)絡層(ATM、FR、PPP、E

54、thernet)FIBLIB控制面數(shù)據(jù)面第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)12.3.3 標記的封裝標記的封裝 1標記的封裝標記的封裝 簡單來說，一個標記是一個分組應該經(jīng)過的路徑標識，標記封裝在分組第二層的Header中, 接收路由器檢查分組中標記的內容以決定下一跳地址。一旦分組被打上標記，分組在網(wǎng)上隨后的轉發(fā)將基于標記來進行。標記值只有局部意義， 即一個標記只是標識相鄰兩個LSR間的一跳。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 一個分組一旦被歸為一個新的FEC或到一個已有的FEC中， LER將為它分配一個標記。標記值和封裝方式根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層的不同而有所區(qū)別，它既可被嵌入到數(shù)據(jù)鏈路層的Header中，也可在數(shù)據(jù)鏈路層的

55、Header和網(wǎng)絡層Header之間增加一個MPLS Shim字段。如果數(shù)據(jù)鏈路層是幀中繼時，則標記值直接使用DLCI(Data Link Connection Identifier), 如果數(shù)據(jù)鏈路層是ATM時，則直接使用VPI/VCI作標記，此時標記被嵌入到第二層的Header中。假如數(shù)據(jù)鏈路層是LAN或PPP時，則在L2與L3層之間加一個Shim字段(32 bit)，由該字段來承載標記，MPLS必須支持兩個不同的鏈路層標記之間的轉換。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.12 MPLS標記的一般格式第二層 HeaderIP 分組標記Exp.STTL20 bit3 bit 1 bit 8 bit

56、第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)Shim字段：32 bit。Label：20 bit，只使用了16 bit。Exp(Experimental)：3 bit，用來指示CoS。BS(bottom of stack)：1 bit，當BS=1時，標記棧中的最后一項。TTL：8 bit for Time To Live。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.13 MPLS中的標記封裝方式GFCVPIVCIPT CLPHECPayload標記PPP Header標記第三層 HeaderATM 信元頭PPP Header(IP over SDH)Shim 字段MAC Header標記第三層 HeaderLAN MACHe

57、ader第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 2標記堆棧標記堆棧 在MPLS中，允許一個分組或信元攜帶多個標記，一般稱為標記堆棧，它是一個順序的標記集合，該機制允許MPLS網(wǎng)絡組織成層次化的結構，使得標記既可用于一個ISP的MPLS域內路由器之間轉發(fā)操作，也可用于更高層的MPLS域之間的轉發(fā)操作，標記堆棧的每一層適用于某一層次，但LSR總是使用最上面的標記執(zhí)行交換。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 在MPLS中，標記的分配及LSP的建立都是以IP路由協(xié)議生成的路由表FIB為基礎的，在每個獨立的MPLS域內，只需使用IGP協(xié)議(如OSPF、PNNI、RIP等)讓入口LER了解相應的出口LER地址即可；而在不同域間則

58、使用BGP協(xié)議來交換目的網(wǎng)絡的可達性信息，建立路由表。該機制將極大地減小了LSR中FIB和LIB的大小，并簡化了MPLS中隧道的操作模式。同時每個MPLS域的核心網(wǎng)可以保持其技術上的獨立性，極大地增強了MPLS網(wǎng)絡的靈活性、可擴展性，如圖12.14所示。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)圖12.14 標記棧與MPLS網(wǎng)絡的分層結構MPLS 自治域 3MPLS 自治域 2MPLS 自治域 1第二層Header標記 3標記 2標記 1IP 分組棧頂棧底第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)LSR對標記可進行以下操作：Swap：基于棧頂標記值進行標記交換。Push：將一個新的標記壓入棧頂。Pop ：從棧頂彈出一個新的標記。

59、 在MPLS網(wǎng)絡中，Push操作只在入口LER處進行，而Pop操作也只在出口LER處進行，LSR只是簡單地對基于棧頂標記值做Swap操作，并且MPLS本身并不限制標記棧的層數(shù)。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 3標記空間標記空間 標記空間指標記的可取值范圍，由于標記是局部有效的，僅用來標識兩個相鄰LSR之間的一跳，因此相鄰LSR之間都要通過標記分配協(xié)議協(xié)商標記空間。一個LSR用于 FEC/Tag綁定而使用的標記空間可分為以下兩類： (1) 每平臺惟一：一個標記在一個LSR中是惟一的，不同的端口上不會出現(xiàn)相同值的標記，標記都從一個公共標記池中分配。 (2) 每端口惟一：每一個端口都需配置一個標記池，不同

60、端口上的標記可以有相同的值。第12章 寬帶綜合IP網(wǎng)12.3.4 MPLS的信令機制的信令機制 1信令機制概述信令機制概述 MPLS的信令機制包含以下兩部分功能： (1) IP路由信息的交換：使得LSR可以獲取目的網(wǎng)絡的可達性信息，建立并維護路由表FIB，主要由現(xiàn)有的IP路由協(xié)議完成。 (2) 標記分配控制：包括標記的分配，LSP的創(chuàng)建，LIB的維護，主要由標記分配協(xié)議來完成。 第12章 寬帶綜合IP網(wǎng) 1) MPLS的IP路由協(xié)議 (1) 現(xiàn)有的路由協(xié)議：如OSPF、RIP、IS-IS、BGP等，其中BGP用來確定目的網(wǎng)絡的可達性，主要用在MPLS域間，而IGP(包括OSPF、RIP、IS-