RFC3031(多協(xié)議標簽交換體系架構)

1、多協(xié)議標簽交換體系架構本備忘錄的狀態(tài)木文檔講述了互聯(lián)網(wǎng)社區(qū)的一種internet標準跟蹤協(xié)議，需要進一步進行討 論和建議來改善。請參考最新版本“互聯(lián)網(wǎng)官方協(xié)議標準”（std 1）來標準化 木協(xié)議狀態(tài)。木備忘錄的發(fā)布不受任何限制。版權聲明版權所冇（c）因特網(wǎng)協(xié)會（2001年）。保留所冇權利。摘要木文件規(guī)定了多協(xié)議標簽架構交換（mpls）。部分術語的翻譯packet:報文port:端 口interface:接 口label:標簽labeled packet:標記報文unsolicited：主動的loop:環(huán)路，回路cell:信元interleave：交錯label distribution pee

2、r:標簽分發(fā)對籌實體address prefix:地址前綴（相當丁網(wǎng)絡地址）1 規(guī)范42 mpls簡介42.1 概述42.2 術語52.3 縮略語72.4 致謝73 mpls基礎83.1 標簽83.2 上游和下游lsr83.3 標記報文93.4 標簽分配和分發(fā)93.5 一個標簽綁定的屬性93.6 標簽分發(fā)協(xié)議ldp93.7 下游主動分發(fā)vs.下游按需分發(fā)103.8 標簽保持模式103.9 標簽棧103.10 下一跳標簽轉發(fā)表項(nhlfe) 113.11 輸入標簽映射(ilm) 1132等價類至lj nhlfe的映射(ftn)123.13 標簽交換123.14 標簽的有效范圍和唯一性123.1

3、5 標簽交換路徑(lsp),lsp輸入點，lsp輸出點133.16 倒數(shù)第二跳彈出143.17 lsp 的卜一跳153.18 無效的輸入標簽153.19 lsp控制：有序vs獨立163.20 聚合163.21 路由選擇173.22 缺少輸出標簽183.23 生存時間(ttl)183.24 環(huán)路控制193.25 標簽編碼203.25mpls規(guī)定的硬件和軟件203.25.2 atm交換機作為lsr203.25.3 這兒種編碼技術的直操作性213.26 標簽介并213.26.1 非合并的lsr223.26.2 合并以及非合并lsr的標簽223.26.3 atm 的合并233.27 隧道和分層243.

4、27逐跳路由的隧道243.27.2 顯式路由隧道243.27.3 lsp 隧道253.27.4 分層：lsp中的lsp隧道253.27.5 標簽分發(fā)對等實體和層次253.28 標簽分發(fā)協(xié)議的傳送263.29 為什么有多種標簽分發(fā)協(xié)議？ 263.29.1 bgp 和 ldp273.29.2 rsvp流規(guī)格的標簽273.29.3 顯式路由lsp的標簽273.30 多播274 mpls的一些應用284mpls和逐跳路山業(yè)務284.1.1 地址詢綴的標簽284.1.2 為地址前綴分發(fā)標簽284.1.3 使用逐跳路徑作為lsp294.4lsp出口和lsp的代理出口294.5隱含null標簽304.1.6

5、可選項：基于出口日標的標簽分配3()4.2 mpls和顯式路由lsp314.2.1 顯式路山lsp隧道324.3 標簽堆棧和默認對等實體324.4 mpls和多路徑路山334.5 lsp樹作為多點到一點的實體334.6 bgp邊緣路由器之間的lsp隧道334.7 其它使用逐跳路由的lsp隧道354.8 mpls和組播355 標簽分發(fā)過程(逐跳)355.1 標簽的通知和使用的過程355.1.1 下游lsr：分發(fā)過程365.1.2 上游lsr：請求過程385.1.3 上游 lsr：無效(notavailable)處理395.1.4 上游lsr：釋放過程395.1.5 上游lsr：標簽使用過程405

6、.1.6 下游lsr：回收處理415.2 mpls方案：對上述處理過程的組合的支持415.2.1 支持標簽合并的lsr方案425.2.2 不支持標簽合并的lsr方案425.2.3 互操作性的考慮436 安全性的考慮447 知識產(chǎn)權448 作者地址459 參考文獻4510 完整的版權聲明471規(guī)范本文所用關鍵字“必須”、“不得”、“要求”、“應”、“不應”、“需”、 “不可”、“推薦”、“可以”和“可選”參見rfc 2119的解釋。2 mpls簡介本文件規(guī)定了多協(xié)議標簽交換（mpls）的架構。 請注意,使用mpls的多播,為進一步的研究。2.1概述在無連接的網(wǎng)絡層，一個報文在從源到目的的過程中，

7、每個路由器都會獨立 的進行轉發(fā)控制。也就是說，每個路由器都要分析報文的首部，而且每個路由器 都要運行網(wǎng)絡層路由算法。每個路由器獨立的根據(jù)報文首部分析的結果和路由算 法的結果選擇報文的下一跳。報文首部中包含的信息遠遠超過用于選擇下一跳所需的信息。為一個報文選 擇下一跳可以被看作是兩個功能的組合。首先是講所有的可能收到的報文劃分成 為一系列的”傳發(fā)等價類（fecs） ”。其次，將每個等價類映射到一個下一跳上去。 映射到同一個等價類中的不同的報文，從轉發(fā)的觀點來看是沒有差別的。屬于同 一個fec并且是從同一個節(jié)點來的所有報文將在同一個通道屮傳送。（或者， 如果使用多路徑路曲的話，他們將使用這個fec

8、對應的一套路徑。）在傳統(tǒng)的ip轉發(fā)中，一個路由器在門己的路由表中為兩個不同的報文進行 路由查找的時候，如果發(fā)現(xiàn)他們具冇相同的地址前綴x,并月這個x是對每個 報文的目的ip地址進行最長匹配的結果，則認為他們屬于相同的fec。當一個 報文在網(wǎng)絡屮傳送的過程屮，每一跳都重新檢查該報文的首部，并且將其分配的 一個fec中。在mpls網(wǎng)絡中，一個報文被分配到一個fec的動作只會發(fā)生在這個報文 進入mpls網(wǎng)絡的時候。報文所屈的fec使用一個定長的值來編碼，就是所謂 的標簽。當一個報文被轉發(fā)給它的下一跳的時候，標簽和報文一起發(fā)送，也就是 說這個報文轉發(fā)之前被打上了標簽。在后續(xù)的路出器的處理中，不需要再對報

9、文的網(wǎng)絡層首部進行分析。報文的 標簽被當作索引對轉發(fā)表進行杳找，得到卜一跳和一個新的標簽。老的標簽被新 的標簽替換，報文被轉發(fā)給它的下一跳。在mpls的轉發(fā)屮，一旦一個報文被分配給一個fec,后續(xù)的路由器都將不 再進行進一步的報文首部的分析。所有的后續(xù)的轉發(fā)工作都是由標簽驅動的。這 是和傳統(tǒng)的報文轉發(fā)相比具有優(yōu)勢的地方。交換機只需要進行標簽的查找和替換說可以做mpls的轉發(fā)，而不需要 進行網(wǎng)絡層首部的分析，也不需要高速分析網(wǎng)絡層首部。 一個報文一旦進入網(wǎng)絡，就會被指定一個fec,入口路由器可以使用任 何和報文相關的信息來決定這個報文的fec的分配。包括報文的網(wǎng)絡層 首部之外的信息，例如，不同輸

10、入端口的報文可以指定不同的fec。傳 統(tǒng)的轉發(fā)過程只能參考報文的首部信息。 同一個報文，如果從網(wǎng)絡的不同的入口路由器進入網(wǎng)絡，它的標記是不 一樣的，可以根據(jù)入口的不同而作不同的轉發(fā)處理。而在傳統(tǒng)的轉發(fā)屮, 由于報文的入口路由器的相關信息無法和報文一起在網(wǎng)絡中傳送而無 法做到這點。報文的fec的指定可以被設計得非常的復雜，并且這種復雜性不會對中 間的負責報文標簽轉發(fā)的路由器產(chǎn)生任何的影響。冇時候，在一個報文進入網(wǎng)絡z前，需要顯式的指定報文路徑，而不是 由路由算法動態(tài)的選擇。這個需求是策略路由和流量工程所需要的。在 傳統(tǒng)轉發(fā)過程屮，這需要使用到”源路由”技術。在mpls屮，一個標簽 可以用來表示一

11、個路出，不需要出報文自己攜帶相關的路出信息。有些路由器分析報文ip首部信息不僅僅是為了獲取卜一跳，還用首部中的 信息來決定報文的優(yōu)先級和服務類型。從而對不同的報文選擇不同的丟棄門限或 者時間限制。mpls允許報文的優(yōu)先級和服務類型完全的或者部分的信息可以從 標簽屮獲取，當然這不是必須的。在這種情況下，你可以說一個標簽表示的是一 個fec和優(yōu)先級或者cos的組合。mpls定位在多協(xié)議的標簽交換，多協(xié)議是由于這個技術可以被應用到任何 的網(wǎng)絡層i辦議。在這個文檔屮，我們關注的是將ipv4作為網(wǎng)絡層的協(xié)議。一個支持mpls的路由器被成為”標簽交換路由器”或者lsr02.2術語本節(jié)給出了本文件使用的術語

12、普遍概念性概述。這些術語更準確一些定義在 該文件的后而部分。數(shù)據(jù)鏈路連接標識（dlci）幀屮繼網(wǎng)絡屮用來識別幀屮繼電路的標簽。 轉發(fā)等價類（fec） 組可用同一方式處理的ip報文，即同一路徑，同一 轉發(fā)處理。幀合并 標簽合并，當它應用在基于幀的媒質運轉，所以單元交錯的潛在問 題不是一個問題。標簽（label） 一個短而定長的標識符，用以標簽傳輸段落上的fec,局部有 效。標簽合并 對同一 fec,多個入口標簽替換為單一的岀口標簽。標簽交換基本的轉發(fā)操作包括查找入口標簽決定出口標簽、封裝、端口及 其它數(shù)據(jù)處理信息。標簽交換技術轉發(fā)時，一個基于標簽的轉發(fā)表允許系統(tǒng)流暢的轉發(fā)數(shù)據(jù)報 文。標簽交換跳數(shù)

13、基于標簽的傳發(fā)的mpls節(jié)點間的跳數(shù)標簽交接路徑（lsp）在對等層面上，通過一個或多個lsr的一條路徑，和 對應一個已有一組ip報文所映射的特定feco標簽交換路由器（lsr）具冇mpls節(jié)點功能的處理設備，并具冇轉發(fā)純 l3層ip報文的能力。二層（l2）在協(xié)議層的三層下而（為三層捉供服務）。不管是檢查atm 的vpi/vci，幀中繼的dlci,或mpls的標簽，交換固定的長度的短標簽后， 都要在二層做轉發(fā)。三層（l3）協(xié)議層的ip層及相關的路曲協(xié)議操作，鏈接層與二層同義。環(huán)路檢測 用于處理環(huán)路的方法，允許出現(xiàn)環(huán)路，數(shù)據(jù)可以在環(huán)路上傳送， 但環(huán)路可以在稍后檢測到。環(huán)路預防用于處理環(huán)路的方法，數(shù)

14、據(jù)不可以在環(huán)路上傳送。標簽堆棧一組順序標簽合并點標簽合并的節(jié)點mpls域一個運行mpls協(xié)議的節(jié)點的鄰接集合，相應于一個門治系統(tǒng)或 一個lsr管理域。mpls節(jié)點一個運行mpls協(xié)議的節(jié)點，節(jié)點能被mpls控制協(xié)議發(fā)現(xiàn)、 鄰接和對話；執(zhí)行-個或多個路由協(xié)議，具有標簽調(diào)換轉發(fā)功能；建議具有純 l3層ip報文的處理能力。mpls邊緣節(jié)點mpls節(jié)點，連接mpls域和一個域外節(jié)點，域外點可不 運行mplsompls輸入節(jié)點mpls邊緣節(jié)點，用以處理輸入到mpls域的ip報文流量。mpls輸出節(jié)點mpls邊緣節(jié)點，用以處理mpls域輸出的ip報文流量。mpls標簽 報文報頭攜帶的代表報文fec的標簽多

15、協(xié)議標簽交換ietf工作組及其相關成杲網(wǎng)絡層與三層同義堆棧與標簽堆棧同義交換路徑與標簽交換路徑同義虛電路 面向連接的電路，二層技術如atm或幀中繼，需要維護二層交換 的狀態(tài)信息。vc合并 當mpls標簽由atm vci字段（或組合的vpi/vci字段）攜帶時 的標簽合并，以允許多個vc合并到一個vc。vp合并當mpls標簽由atm vpi字段攜帶吋的標簽合并，以允許多個 vp合并到一個vp。在這種情況下兩個信元只冇來自同一個節(jié)點時才會冇相同的 vci值。這允許不同節(jié)點信元可以通過vci區(qū)分開。vpi/vci atm網(wǎng)絡用來區(qū)分電路的標簽。2.3縮略語atmasynchronous transf

16、er modebgpborder gateway protocoldlcidata link circuit identifierfecforwarding equivalence classftnfec to nhlfe mapigpinterior gateway protocolilmincoming label mapipinternet protocolldplabel distribution protocoll2layer 2l3layer 3lsplabel switched pathlsrlabel switching routermplsmultiprotocol labe

17、l switchinnhlfenext hop label forwarding isvcswitched virtual circuitsvpswitched virtual pathttltime-to-livevcvirtual circuitvcivirtual circuit identifiervpvirtual pathvpivirtual path identifier2.4致謝木文屮的想法和內(nèi)容來自不同渠道和收到的意見。我們要感謝下列人員的意 見和想法：rick boivie, paul doolan, nancy feldman, yakov rekhter, vijay

18、srinivasan, george swallow 3 mpls基礎本節(jié)我們介紹一些mpls的基本概念和一些常用的方法。3.1標簽所謂標簽是一個短小的固定長度的木地標志符，用來標記fec。被加入到一 個報文上的標簽表示這個報文所屈的feco一般來說，一個報文到一個fec的指定都是基于或者部分基于這個報文的 網(wǎng)絡層地址。但是，這個標簽并不是報文的網(wǎng)絡層地址的簡單編碼。如果ru和rd都是lsr,他們會約定當ru發(fā)送一個報文給rd的時候，當 且僅當這個報文是一個特殊的fec f的一員，ru將這個報文加上標簽lo也就 是說，他們將就在報文從ru傳送到rd時標簽l和等價類f的“綁定”達成共 識。作為這

19、種共識的結果，l成為ru的表示等價類f的“輸出標簽”，同時成 為rd的表示等價類f的“輸入標簽”。注意，任何不是從ru發(fā)送到rd的報文，即使它屬于等價類f,不一定能用 l表示。l是一個任意值，它到f的綁定是針對ru和rd的，是一個本地的操 作，而不是針對整個的lsp或者mpls網(wǎng)絡的。像上面我們在說的報文從ru發(fā)送到rd這種情況，實際上我們并不是在暗 示這個報文是在ru產(chǎn)生或者rd就是這個報文的口的。更適當?shù)恼f法是，我們 指的是那些所有的在這兩個lsr上或者他們中任意一個lsr上傳送的報文。有時候，對于rd來說，分辨一個收到的報文的標簽l是否是由ru添加的, 是一件非常困難其金是不可能的事情。

20、（一般來說，這種情況發(fā)生在ru和rd 不是直接相連的。）在這種情況下，rd必須保證從標簽到等價類的綁定是一對 一的。也就是說，rd絕對不能和rul協(xié)定將l綁定到等價類f1,同時又和ru2 協(xié)定將l綁定到f2。除非rd nj以保證在收到一個標簽l的時候，能夠區(qū)分他 們是由rul還是ru2發(fā)送的。每個lsr都冇責任確保他們可以唯一的解釋輸入標簽。3.2上游和下游lsr假設ru和rd協(xié)定在報文從ru發(fā)送到rd的時候將l綁定到等價類fo對 于這個綁定來說，ru是上游lsr,而rd是下游lsro對于一個給定的綁定，我們說一個節(jié)點是上游，一個節(jié)點是下游，意味著在 報文從上游節(jié)點發(fā)送到下游節(jié)點的時候，用一個

21、特殊的標簽來表示一個特殊的 feco這并不意味著這個fec中的報文將被從上游節(jié)點路由到下游節(jié)點。3.3標記報文一個標記報文”是一個被添加了標簽的報文。在某些情況下，標簽是存在 于一個封裝的首部，這個首部就是為了標簽的目的而添加的。在另外一些情況下, 標簽存在于已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)鏈路層或者網(wǎng)絡層首部，只耍這里有相應的字段可以 完成這個目的。所使用的編碼技術對于編碼標簽的實體和解碼標簽的實體必須是 一致的。3.4標簽分配和分發(fā)在mpls體系結構中，綁定一個標簽l到特殊的一個等價類f是由一個lsr 決定的，這個lsr是對于這個綁定來說是下游節(jié)點。下游lsr通知上游lsr這 個綁定。因而，標簽是”下游分配

22、”的，標簽綁定的分發(fā)是沿著”從下游到上游”的 方向的。如果一個lsr已經(jīng)被設計成只能在一定的數(shù)字范圍內(nèi)查找標簽的話，那么 它僅僅需要確保它只能在這個數(shù)字范圍內(nèi)綁定標簽。3.5 一個標簽綁定的屬性一個特殊的標簽l到等價類f的綁定，由rd分發(fā)給ru,可以關聯(lián)一些屬 性。如果當ru作為下游節(jié)點分發(fā)它的標簽到等價類f的綁定的吋候，必然的, 它同樣要將它從rd那里收到的關聯(lián)到等價類f的屬性分發(fā)出去。3.6標簽分發(fā)協(xié)議ldp一個標簽分發(fā)協(xié)議是一套用于lsr通知其他lsr它所做出的標簽等價類的 綁定的處理過程。兩個使用ldp來交換標簽等價類綁定信息的lsr,對于他們 所交換的綁定信息來說，被成為”標簽分發(fā)對

23、等實體”。如果兩個lsr是標簽分 發(fā)對等實體，我們會說，在他們中間存在一個”標簽分發(fā)鄰接”。（注意，兩個lsr可能對一系列綁定來說都是標簽分發(fā)對等實體，但是對 于其他的一些綁定，可能就不是標簽分發(fā)對等實體。）ldp還包括某些協(xié)商過程，在這個協(xié)商過程中，兩個對等實體需耍獲取對方 的mpls的能力。mpls的體系結構并不假設只有一個ldp。實際上，不少的不同樣的ldp 都已經(jīng)或者正在標準化?，F(xiàn)有的協(xié)議已經(jīng)被擴展用來進行標簽分發(fā)。（例如： mplsbgp、mpls-rsvp-tunnels）。新的協(xié)議也已經(jīng)被定義以用來進行標 簽分發(fā)。（例如：mplsldp、mpls-cr-ldp）。在這個文檔屮，我

24、們試圖使用首字母縮寫”ldp“來描述mplsldp|辦議，當 我們說”標簽分發(fā)協(xié)議”的時候，我們表示的是通用的標簽分發(fā)協(xié)議，而不會使用 縮寫。3.7下游主動分發(fā)vs.下游按需分發(fā)mpls體系結構允許一個lsr顯式請求它的下一跳，關于一個特殊的fec 到標簽的綁定。這種方式稱為”下游按需”標簽分發(fā)。mpls體系結構也允許一個lsr分發(fā)綁定信息給那些沒有顯式請求該信息 的lsr。這稱為”下游主動”標簽分配。只提供”下游主動”或者只提供”下游按需”或者兩者都提供的方式都是可以 的。到底提供的是哪種方式依賴于一個mpls實現(xiàn)的接口的特性。這兩種標簽 分發(fā)技術可以被應用于同一個網(wǎng)絡。在一個給定的標簽分發(fā)

25、連接屮，上游節(jié)點和 -卜"游節(jié)點必須使用相同的技術。標簽保持模式一個lsr ru可能從rd收到或者已經(jīng)收到一個標簽綁定到一個特殊的fec, 即使對于這個fec來說，rd不是ru的下一跳，或者rd不再是ru的下一跳。關于這個綁定，ru存在一個選擇，保持或是丟棄。如果ru保持這個綁定， 如果對于這個fec來說，rd最終成為ru的下一跳的時候，它可以立即開始再 次使用這個綁定。如果ru丟棄這個綁定，如果rd后來成為卜一跳，這個綁定 將要被再次請求。如果一個lsr支持”自由標簽保持模式”，它維護從不是口己下一跳的lsr 收到的關于標簽到等價類的綁定。如果一個lsr支持的是”保守標簽保持模式”

26、, 它將丟棄這個綁定。0由標簽保持模式允許快速的適應路由的變化，但是保守標簽保持模式對于 lsr來說只需要維護較少的標簽。3.9標簽棧迄今為止，我們已經(jīng)描述的都是一個被標簽的報文都只攜帶一個標簽。我們 將要看到，報文攜帶多個標簽的模型是非常有用的。這些標簽被組織成后進先出 的棧，我們成為標簽棧。雖然，mpls支持一個層次，對標簽報文的處理是完全和層次結構獨立的。 處理總是基于棧頂?shù)臉撕?，并不關注在這個標簽之下的其它的標簽是否存在，或 者這個標簽之上的標簽是否曾經(jīng)存在。一個非標簽的報文可以被看作是一個標簽棧為空的報文，它的標簽棧深度為如果一個報文的標簽棧的深度為m,我們將棧底的標簽成為1級標簽，

27、它z 上的標簽成為2級標簽，棧頂?shù)臉撕灣蔀閙級標簽。當我們介紹lsp通道和mpls層次的概念的吋候，大家就會清楚標簽棧的 使用了（參考3.27）。3.10下一跳標簽轉發(fā)表項（nhlfe）下一跳標簽轉發(fā)表項（nhlfe）用于轉發(fā)標簽報文。它包括以下的信息：1. 報文的下一跳。2. 對報文的標簽棧的操作；可以是以下幾種操作其中的一種：a）使用一個新的標簽替換棧頂標簽；b）彈出標簽棧；c）使用新的標簽替換棧頂標簽，并且將一個或者多個標簽入棧；它可能也包含：d）在發(fā)送報文的吋候使用的數(shù)據(jù)鏈路層封裝方式；e）當發(fā)送報文的時候對標簽棧的編碼方式；f）為了正確處理報文所需的其他信息。注意，在一個給定的lsr

28、上，報文的”下一跳”可能是這個lsr自己。在這 種情況下，這個lsr應該彈出棧頂標簽，然后將彈出棧頂標簽的報文再發(fā)送給 自己處理。然后，它將進行第二次轉發(fā)判斷，這次是基于彈出后的標簽棧進行的 轉發(fā)判斷。這時候可能還是一個標簽報文，或者變成一個ip的報文。這意味著在某種情況下，lsr需要操作ip首部以進行轉發(fā)報文的處理。如果報文的”下一跳”是當前的lsr的話，那么標簽棧的操作必須是”彈出”。3.11輸入標簽映射（ilm）輸入標簽映射（ilm）將每個輸入標簽映射到一組nhlfe上去。它用于標簽 報文的傳發(fā)。如果ilm映射一個標簽到一組nhlfe上，這些nhlfe包含一個以上的表 項，那么在轉發(fā)之前

29、必須屮這些表項屮選擇一個用來作為轉發(fā)的依據(jù)。從這一組 中選擇一個的過程不是本文檔討論的內(nèi)容。這種多nhlfe的方式在需要多條等 值的鏈路的負載平衡的時候是非常有用的。3.12等價類到nhlfe的映射(ftn)等價類到nhlfe的映射(ftn)將每個fec映射到一組nhlfe上去。在轉 發(fā)非標簽的報文的時候使用這個映射，這些非標簽的報文在轉發(fā)之前會變成標簽 報文。如果ftn將一個fec映射到一組nhlfe ±,這些nhlfe屮包含多個元素, 在報文轉發(fā)之前必須選擇其中一個。如何選擇不是本文檔討論的內(nèi)容。這種方式 在需要多條等值的鏈路的負載平衡的吋候是非常有用的。3.13標簽交換標簽交換

30、是按照如下的步驟轉發(fā)一個報文。為了轉發(fā)一個標簽報文，一個lsr檢查報文的標簽棧頂?shù)臉撕灐Ｊ褂胕lm 來將這個標簽映射到一個nhlfe。使用這個nhlfe屮的信息來決定向何處轉 發(fā)報文，并11對標簽棧進行操作。然后，將新的標簽棧進行編碼加入到報文中轉 發(fā)出去。為了轉發(fā)一個非標簽的報文，一個lsr分析網(wǎng)絡層首部，決定這個報文的 feco然后使用ftn將這個fec映射到一個nhlfe。使用這個nhlfe中的信 息來決定向何處轉發(fā)報文，并h對標簽棧進行操作(這時，彈出標簽棧頂?shù)牟僮?肯定是不合法的。)。然后，將新的標簽棧進行編碼加入到報文中，標簽轉發(fā)這 個報文。需要非常注意的是，當使用標簽交換的時候，

31、下一跳是從nhlfe中得到的, 這和不使用mpls的路由轉發(fā)是不一樣的。3.14標簽的有效范圍和唯一性一個給定的lsr rd綁定標簽l1到等價類f,并且分發(fā)這個綁定給標簽分發(fā) 對等實體rulo rd述綁定l2到等價類f,然后分發(fā)這個綁定到標簽分發(fā)對等實 體ru2o li是否等于l2不是mpls體系結構所決定的，這是一個本地的問題。一個給定的lsr rd綁定標簽l到等價類f1,分發(fā)這個綁定給標簽分發(fā)對等 實體rul。rd還可以綁定標簽l到等價類f2,分發(fā)這個綁定到標簽分發(fā)對等實 體ru2o當(且僅當)rd可以分辨收到的一個標簽棧頂為l的報文是由rul 還是ru2添加的話，就可以不要求f1 定等于

32、f2。在這種情況下，我們說rd 對rul和ru2分發(fā)的標簽使用了不同的”標簽空間”。一般的說，如果下面的條件滿足的時候，rd才可以分辨是rul還是ru2 在標簽棧頂插入了這個相同的標簽lo一 rul和ru2是rd分發(fā)標簽l的綁定的唯一的標簽分發(fā)對等實體，并口一 rul和ru2都是提供點到點鏈路接口直接和rd相連的。當這些條件滿足的時候，一個lsr可以在接口的范圍內(nèi)使用標簽，也就是 說，標簽在每個接口上是唯一的。我們可以說這個lsr用”基于接口的標簽空間 %當這些條件不滿足的時候，標簽在分配它的lsr內(nèi)部必須是唯一的，我們稱 這個lsr使用”基于平臺的標簽空間”。如果一個特殊的lsr rd使用兩

33、個點到點接口和一個ru相連，rd可以分發(fā) 給ru 一個標簽l到等價類f1的綁定，同時述冇一個標簽l到等價類f2的綁定, fl! =f2,當且僅當毎個綁定只在一個點到點接口上是有效的。在其他情況下, rd都不能分發(fā)給rd將一個標簽l到兩個不同的等價類的綁定。即使綁定被看作是在不同的層次上，這個限制也是要遵守的。在mpls中， 沒有為不同的層次保留不同的標簽空間的概念。當解釋一個標簽的時候，標簽的 層次是毫不相關的。這會產(chǎn)生一個問題，對于一個lsr來說是否可能使用多個按平臺的標簽空 間，或者在同一個接口上使用多個按接口的標簽空間。體系結構并不禁止這樣的 應用。然而在這種情況下，lsr必須使用某種方

34、法來決定一個特定的輸入標簽是 屈于哪個標簽空間的。當然，mpls的體系結構并不負責規(guī)定這方面的內(nèi)容。例 如，mpls-shim規(guī)定了使用不同的標簽空間給單播和多播，使用一個數(shù)據(jù)鏈路 層代碼點來區(qū)分兩種標簽空間。3.15標簽交換路徑（lsp）, lsp輸入點，lsp輸出點一個m層的lsp對于一個報文p來說是一系列的路由器，<r1,rn>, 它具有以下的特征：1. r1是lsp輸入點，是一個lsr,它添加一個標簽到報文p的標簽棧頂, 生成一個深度為m的標簽棧；2. 對于所有的i, lvivn,當ri收到報文p的吋候，報文p的標簽棧深度 為m；3. 在報文p從r1到rn-1發(fā)送的過程中，

35、報文p的標簽棧的深度始終保持 為m；4. 對于所有的i, l<i<n, ri按照mpls的方式發(fā)送報文p給ri+1,也就 是，使用標簽棧頂?shù)臉撕灒╩級標簽）作為ilm的索引；5. 對于所有的i, l<i<n,如果一個系統(tǒng)s收到并ii轉發(fā)報文p,在報文p 被ri發(fā)送z后，在報文被ri+1接收z前（也就是說，ri和ri+1可能是通過 一個數(shù)據(jù)鏈路層的交換子網(wǎng)連接的，s可能是一個l2switch） , s的轉發(fā)不能夠 基于m級標簽，或者報文的網(wǎng)絡層地址。這是由于：a）轉發(fā)決定根木不能基于標簽?；蛘呔W(wǎng)絡層首部；b）決定是基于一個添加進去的標簽棧進行的（也就是說，在一個m+k級的

36、 標簽上，k>0） o從另外一個方而來說，我們可以將報文p的m層的lsp看作下而一系列的 路由器：1. 由一個lsr （lsp入口）開始，它添加一個m層的標簽，2. 所冇的這些中間lsr根據(jù)m層標簽進行轉發(fā)判斷，3. 在lsp出口上，轉發(fā)決定1± m-k（k0）層標簽交換決定，或者由非mpls 轉發(fā)過程處理。這樣的結果或者假設是不論何時一個lsr添加一個標簽到一個標簽報文中 去，需要確保新的標簽新標簽對應一個等價類，這個等價類的lspib 口是分配 標簽棧中第二個標簽的lsro如果對于一個特定的報文p （p的m層標簽對應的 是等價類f的時候），有一條m層的lsp的話，我們把這一

37、系列的lsr稱為” 一個特定的等價類f的lsp"o考慮一組可能是等價類f的lsp輸入節(jié)點的節(jié)點。對于等價類f,每個輸入 節(jié)點都有一條lspo如果一定數(shù)量的這樣的lsp具有相同的lsp出口的吋候， 我們可以認為這一套lsp是一個樹，他們的根是lsp出口。（因為數(shù)據(jù)在這個 樹中向根的方向傳送，這可以被稱作多點到點樹。）我們可以因此說這是這個特 定的等價類f的”lsp樹”。3.16倒數(shù)第二跳彈出按照上一節(jié)的定義，如果rl,-,rn對于報文p來說，是m級的lsp, p 在從rn-1傳送到rn的時候，它的標簽棧深度可以是。也就是說，標簽棧 可以在lsp的倒數(shù)第二跳彈岀,而不是在lsp的岀口。從

38、體系結構的觀點，這是最好的做法。m層標簽的目的是將報文送到rn。 一旦rn-1已經(jīng)決定了發(fā)送這個報文到rn,這個標簽就不再有任何的用處，實 際上就不再需要再帶著它了。實現(xiàn)倒數(shù)第二跳彈出還有個實際的好處。如果我們不這樣作的話，當lsp 出口收到一個報文，它首先要查找棧頂標簽，然后會發(fā)現(xiàn)它自己實際上就是這個 報文的lsp出口。它必須將標簽出棧，然后檢查報文屮剩下的部分。如果標簽 棧中還有其他的標簽,；lilj將查找這個標簽，然后根據(jù)轉發(fā)的結果轉發(fā)這個報文。（在這種情況下,m層lsp的報文的岀口對tm-1層lsp來說是一個中間節(jié)點。） 如果標簽棧中沒有其他標簽，報文將按照網(wǎng)絡層fi的地址進行轉發(fā)。注

39、意，這樣 的話，出口就要進行兩次查找，兩次標簽查找或是一次標簽查找及一次地址查找。如果，使用倒數(shù)第二跳彈岀，那么當在倒數(shù)第二跳查找這個標簽的時候，它 需要明確：1、它口己是倒數(shù)第二跳；并且2、下一跳是誰。倒數(shù)第二跳出棧，基于對標簽的查找結果轉發(fā)報文。當lsp出口收到這個 報文的時候，棧頂?shù)臉撕灱航?jīng)是它自己的轉發(fā)所需要的標簽了。如果報文只有一 個標簽，lsp的岀口將只用檢查網(wǎng)絡層首部，根據(jù)網(wǎng)絡層地址進行轉發(fā)。這種技術允許出口只進行一次查找，倒數(shù)第二跳也只用查找一次。如果下而兩個條件滿足，那么在一個標簽交換的系統(tǒng)中傳發(fā)的”快速通道”會 很容易實現(xiàn)：如果我們可以假設只需要一次查找，那么代碼將會非常&

40、#39;的簡單；假設只需要一次的查找，代碼可以基于一個”時間預算”。實際上，當?shù)箶?shù)第二跳彈出實現(xiàn)的話，lsp的出口甚至都可以不是一個lsro然而，一些硬件交換引擎可能不支持標簽棧的彈出，所以這個功能不是普遍 需要的。還是可能在某些情況下不需要倒數(shù)第二跳彈出。因此，只有當出口節(jié)點 明確的需要，或者lsp屮的下一個節(jié)點不支持mpls的吋候，倒數(shù)第二跳才可 以彈出標簽。（如果lsp中的下一跳支持mpls,但是不需要倒數(shù)第二跳彈出， 那么倒數(shù)第二跳不會知道口己就是倒數(shù)第二跳節(jié)點。）一個支持標簽棧彈出的lsr,當它的下游標簽分發(fā)對等實體請求這個功能的 話，這個節(jié)點必須進行倒數(shù)第二跳彈出。標簽分發(fā)協(xié)議初始

41、化的吋候必須允許每個lsr決定它的鄰接lsr是否可以 彈出標簽棧。一個lsr絕對不能要求一個標簽分發(fā)對等實體彈出標簽棧，除非 對方真的可以實現(xiàn)這個功能。如果使用倒數(shù)第二跳彈出的話，那么就需要搞清楚出口節(jié)點是否可以正確解 釋收到的報文的標簽棧中的棧頂標簽。只要3.14中描述的唯一性和范圍的規(guī)則 都正確遵守的話，那么就可以明確的解釋收到的報文的棧頂標簽。3.17 lsp的下一跳對于個特定的標簽報文，在一個特定的lsr屮，lsp的下一跳是用于轉 發(fā)報文的nhlfe屮的下一跳。一個特定的fec的lsp的卜“一跳是ftn映射的這個fec在nhlfe中的h 一跳。注意，lsp的下一跳可能和網(wǎng)絡層路由算法指

42、示的下一跳不同。當我們描述 網(wǎng)絡層路由算法的下一跳的時候，我們使用”l3下一跳“這個術語。3.1無效的輸入標簽如果一個lsr收到了一個標簽報文，而這個輸入的標簽還沒有被綁定的話, 這個lsr應該怎么做？它可以看作這個報文沒冇標簽，報文作為非標簽報文來 轉發(fā)。然而，在某種情況下，這樣做可能會導致環(huán)路。如果上游lsr認為這個 標簽是綁定到一個顯式路由，下游lsr認為這個標簽沒有被綁定到任何一個 fec,并且如果這個非標簽報文的逐跳ip路曲將這個報文送回到上游lsr的話, 就會形成一個環(huán)路。述冇一種可能就是，這個標簽表示的路由無法從ip首部推算岀來。因此，當收到一個帶冇無效的傳入標簽的報文時，它必須

43、被丟棄，除非它是 由一些確定的方式（不屬于當前文檔的范圍）表明按非標簽報文轉發(fā)不能造成任 何傷害。3.19 lsp控制：有序vs獨立些fec是由地址前綴產(chǎn)生的，這些地址前綴是通過動態(tài)的路由算法進行 分發(fā)的。這些fec的lsp的建立可以通過以下兩種方式：獨立lsp控制或者有 序lsp控制。在獨立lsp控制方式中，每個lsr,只要它承認了一個特殊的fec,就獨 立的將一個標簽綁定到這個fec上去，標簽將這個綁定分發(fā)給它的標簽分發(fā)對 等實體。這種方法和傳統(tǒng)的ip路由的工作方法相一致，依賴于路由算法的快速 聚合來保證每個報文被正確的分發(fā)。在有序lsp控制方式中，一個lsr只會當它白己是這個fec的出口

44、 lsr 的吋候，才會將一個標簽綁定到一個特定的fec上去。或者是它已經(jīng)從一個fec 的下一跳收到這個fec的標簽綁定。如果想要保證在一個特定的fec屮的業(yè)務所經(jīng)過的路徑有一些特殊的展性 的時候（例如，業(yè)務不會兩次經(jīng)過任一個節(jié)點，一定數(shù)量的資源對這些業(yè)務是可 用的，或者業(yè)務必須按照顯式路由傳送，等等。），必須使用有序控制。在獨立 控制下，一些lsr會在lsp被完全建立起來之前，對fec中的業(yè)務進行交換， 并且，因此這個fec中的一些業(yè)務會在相應特性要求之外的路徑中傳播。如果 fec的確認是相應的lsp建立的結果的話，也是需要有序控制的。有序lsp的建立可以是從入口開始的，也可以是從出口開始的。

45、有序控制和獨立控制是可以同時使用的。然而，除非一個lsp中的所自的 lsr都使用有序控制方式，否則，網(wǎng)絡表現(xiàn)岀的整體的效果是獨立控制方式的, 因為一個節(jié)點是無法保證在整個lsp被建立之前是否被使用的。這個體系結構允許每個節(jié)點獨立的選擇獨立控制和有序控制。由于這兩種方 法的相互作用，一個給定的lsr只需要支持其中一個。一般的說，獨立控制和 有序控制的選擇對標簽分發(fā)機制沒有任何影響。3.20聚合將業(yè)務劃分到fec屮的一種分發(fā)是為每個路由表屮的地址前綴創(chuàng)建一個獨 立的fec。然而，在一個特定的mpls域中，這將導致多個fec中的業(yè)務實際 上使用的是相同的路徑。例如，一組不同地址前綴可能具有相同的出口

46、節(jié)點，并 且標簽交換僅僅是用來將業(yè)務送到出口節(jié)點。在這種情況下，在這個mpls域 中，這些fec的集合也是一個fec。這就產(chǎn)生了一個選擇：可以為每個fec綁 定不同的標簽，或者也可以將這些fec的集合使用一個標簽來綁定并月.將這個 標簽應用到這個集合中的所有的業(yè)務。將一個標簽綁定到fec的集合標簽將這個標簽應用到集合屮所冇的業(yè)務的 過程被稱為”聚合”。mpls休系結構是允許聚合的。聚合可以減少標簽的數(shù)量， 標簽述可以減少相應的標簽分發(fā)控制所需的業(yè)務。對于給定的一-組可以聚合到一個單一的fec中的fec, 口j能的結果是：（a） 將它們聚合到一個fec； （b）將它們聚合到一組fec； （c）根

47、本不做任何聚 合的處理。如果我們使用“粒度詠描述聚合的話，上而的情況可以分別描述為（a） 最粗糙的粒度；（c）最細的粒度。當使用有序控制的吋候，對于一組給定的fec,每個lsr都應該采用該fec 它的下一跳所使用的粒度。當使用獨立控制的時候，這里可能會有兩個鄰接的lsr, ru和rd,他們對 于這組fec的聚合是不同的。如果ru比rd使用更細的聚合粒度，這不會產(chǎn)生任何問題。對于這組fec, ru分發(fā)的標簽數(shù)口比rd分發(fā)的多。這意味著，當ru需要轉發(fā)屬于這些fec 的標簽報文給rd的時候，它可能需要將n個標簽映射到m個標簽，還冇 一種可以作為選項的方法，ru還可以收回它已經(jīng)分發(fā)的這組數(shù)目為n的標

48、簽， 然后再分發(fā)一組什么為m的標簽，和rd的粒度等級相對應。并不是非要這樣做 不可，但是這樣做可以減少ru分發(fā)的標簽個數(shù)，標簽對于ru,分發(fā)大量的標簽 也沒有什么好處。是不是要這樣做是一個木地問題。如果ru的聚合粒度比rd更粗糙（也就是說，對于這組fec, rd分發(fā)了 n 個標簽，ru分發(fā)了 m個標簽，而n>m）,這時有兩個選擇：可以釆用rd的更細的粒度。這將要求ru收回它分發(fā)的m個標簽，并 且重新分發(fā)n個標簽。這是最好的選擇。還可以簡單的將ru的m個標簽映射到rd的n個標簽的一個子集中， 但是要保證這種映射的結果要具冇相同的路出。例如，假設ru對于所 有的通過一個出口 lsr的業(yè)務，使

49、用一個標簽，盡管rd對這些業(yè)務按 照獨立的報文目的地址綁定了多個標簽。如果ru知道岀口 lsr的地址, 并且rd已經(jīng)為表示這個相同的地址的fec綁定了一個標簽，那么ru 可以簡單的使用這個標簽。不論怎樣，每個lsr都需要知道（通過配置）使用什么樣的粒度。當使用 有序控制的時候，要求每個節(jié)點知道在木節(jié)點離開mpls網(wǎng)絡的fec的粒度。 對于獨立控制，最好的結果是保證每個lsr都知道每個fec的粒度。然而，在 許多情況下可以通過對所有的fec都使用單一級別的粒度來實現(xiàn)（例如”每個轉 發(fā)表屮的ip前綴一個標簽”，或者”每個出口節(jié)點一個標簽”）。3.21路由選擇路由選擇是為一個特定的fec選擇lsp的

50、方法。mpls協(xié)議體系結構為路 由選擇支持兩個選項：（i）逐跳路由；（2）顯式路由。逐跳路由允許每個節(jié)點獨立的選擇每個fec的下一跳。在現(xiàn)存的ip網(wǎng)絡屮, 這是一種通用的模式。一個”逐跳路由的lsp”是使用逐跳路由來選擇lsp中的路 由器。在一個顯式路出的lsp中，每個lsr不用獨立的選擇下一跳，一個單獨的 lsr, 一般來說是lsp的入i或者出1-1,規(guī)定這個lsp中的部分或者全部的lsro 如果一個lsr規(guī)定了整個lsp,這個lsp是”嚴格的”顯式路由。如果這個lsr 只規(guī)定了 lsp中的一部分，這個lsp就是”寬松的”顯式路由。一個顯式路由的lsp中的lsr的次序可以由配置來選擇，或者由

51、一個節(jié)點 動態(tài)選擇（例如，出口節(jié)點使用從鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中學習到的拓撲信息計算出在 這個出口節(jié)點終結的所有的路徑樹）。顯式路由對于一些特殊的用途來說是非常冇用的，例如策略路由或者流量工 程。在mpls中，顯式路由需要在標簽被分配的時候指定，但是顯式路由不用 為每個ip報文指定。這使得mpls的顯式路由比ip源路由更有效。使用顯式路出的過程，不論是嚴格的還是松散的，都不是本文檔討論的內(nèi)容。3.22缺少輸出標簽在一個標簽報文在lsp屮傳送的時候，偶爾會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，當這個報 文到達一個lsr的時候，ilm不能將這個報文攜帶的輸入標簽映射到一個 nhlfe中，并且，這個輸入標簽可能還是有效的。這是r

52、tt丁這個報文的下一跳 處于一種臨時狀態(tài)或者運行出錯造成的。在這種情況下，可能會認為剝離這個報文的標簽棧并且試圖基于報文的網(wǎng)絡 層首部對該報文進行傳統(tǒng)的轉發(fā)處理。然而，一般來說，這樣做并不是一種安全 的處理：如果報文是在一個顯式路由的lsp中傳送，這樣做的結果可能會造成環(huán) 路。報文的網(wǎng)絡層首部可能沒有足夠的信息來讓這個lsr進行正確的轉發(fā) 處理。除非可以確保上述的情況不會發(fā)生（當然，這不是木文檔討論的內(nèi)容），才 可以進行這樣的處理。唯一安全的處理就是丟棄這個報文。3.23生存時間（ttl）在傳統(tǒng)的ip轉發(fā)過程中，毎個報文都在首部中攜帶一個ttl值。不論何時, 當一個報文通過一個路由器的吋候，它

53、的ttl值就會減k如果在這個報文到達 廿的地之前，報文的ttl為0,這個報文就會被丟棄。這種方法為防止轉發(fā)的環(huán)路提供了一定程度的保護措施，轉發(fā)的環(huán)路可能由 丁錯誤的配置，路由算法的錯誤或者較慢的收斂速度等原因而存在。ttl述可以 用于其他的用途，例如在多播的范圍，對faceroua命令的支持等。這意味著和 ttl相關的，有兩個問題需要mpls來考慮：（1） ttl作為抑止環(huán)路的一種方 法；（2） ttl作為實現(xiàn)其他功能，例如限制報文范圍的一種方法。當一個報文在lsp屮傳送的吋候，它應該和那些不使用標簽轉發(fā)的報文一 樣，表現(xiàn)出相同的ttl。如果報文在一個層次結構的lsp中傳送，經(jīng)過的全部 的ls

54、r的跳數(shù)應該在它的ttl值中有所反映。對ttl的處理方法，由于mpls標簽存在的位置的不同而變化。標簽可能 存在于mpls規(guī)定的shim首部中，或者mpls標簽也可以存在于l2首部中， 例如atm和幀屮繼。如果標簽值在shim中編碼，這個墊片存在于數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層首部之 間，這個墊片必須有一個ttl字段，并且應該使用網(wǎng)絡層首部中的ttl值進行 初始化，在每個lsr跳的處理屮，都應該將墊片屮的ttl值減1,最后，當報 文從它的lsp中送出的時候，墊片中的ttl值應該被復制到網(wǎng)絡層首部的ttl 字段中。如果標簽值被編碼到數(shù)據(jù)鏈路層的首部（例如，atm的aal5首部的vpi 和vci字段），并且被

55、標簽的報文被l2交換機轉發(fā)（也就是應該atm的交換 機）,數(shù)據(jù)鏈路層（像atm）沒冇ttl字段，那么在每個lsr©l就不可能 對報文的ttl進行減1的處理。lsp段落中如果包含一系列的不能對報文的ttl 進行減1操作的lsr,這個段落將被稱為”沒有ttl處理的lsp段落”。當報文從沒冇ttl處理的lsp段落中送出的吋候，它應該設置ttl值，來 反映它所經(jīng)過的lsr的跳數(shù)。在單播的情況卜，可以通過傳播一個lsp的長度 值到入口節(jié)點來實現(xiàn)，使得入口節(jié)點可以在轉發(fā)報文進入這個沒冇ttl處理的 lsp段落之前就將這個ttl減少相應的跳數(shù)。有吋候，在一個沒有ttl處理的lsp段落入口，就可以知

56、道一個特定報文 在到達這個段落的出口之前，它的ttl就會溢出。在這種情況下，沒冇ttl處 理的lsp段落入口處的lsr必須停止標簽交換該報文。這意味著，必須發(fā)展特 殊的處理來支持traceroute功能，例traceroute報文將使用傳統(tǒng)的逐跳轉發(fā)方 式進行轉發(fā)處理。3.24環(huán)路控制在一個沒有ttl處理的lsp段落，ttl無法被用于防止轉發(fā)壞路。壞路控 制的重要性有賴于用來在這個段落小提供lsr功能的特殊硬件。假設，以atm為例，atm交換硬件被用于提供mpls交換功能，標簽由 vpi/vci字段攜帶。因為atm交換硬件不能將ttl減1,這里無法對環(huán)路提供 保護機制。如果atm硬件可以對攜帶

57、不同vpi/vci值的輸入信元，公平的提供 對緩沖池的訪問，這個壞路對其他的業(yè)務不會產(chǎn)生影響。如果atm便件不能提 供這種對緩沖的公平訪問，那么即使短暫時間的環(huán)路都會導致這個lsr整體性 能的嚴重下降。即使可以提供對緩沖區(qū)的公平訪問，提供環(huán)路檢測的手段也是非常有必要 的。另外，即使ttl或者按照vc進行公平的排隊處理可以提供防止環(huán)路影響 的功能，避免在建立lsp的環(huán)路也是非常必要的。所冇的可能連接在沒冇ttl 處理的lsp段落的lsr都需要支持一種通用的檢測環(huán)路的技術。然而，環(huán)路檢 測技術是可選的，環(huán)路檢測技術在mpls-atmmpls-ldp|有規(guī)定。3.25標簽編碼為了傳送一個有標簽棧的報文，必須定義一個具體的標簽棧的編碼。體系結 構支持兒種不同的編碼技術；編碼技術的選擇取決于用于轉發(fā)標簽報文的特定的 設備。3.25.1 mpls規(guī)定的硬件和軟件如果使用mpls規(guī)定的硬件或者軟件來轉發(fā)標簽報文，最顯而