MLS多協(xié)議標(biāo)記交換概述

第六章

多協(xié)議標(biāo)記交換2023/1/171MPLS(Multi-ProtocolLabelSwitch)多協(xié)議標(biāo)記交換IETF的MPLS工作組，主要目標(biāo)是開發(fā)一個綜合選路和交換的標(biāo)準(zhǔn)，把路由選擇功能轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)邊緣，把效率更高、結(jié)構(gòu)更簡單的交換功能放在核心網(wǎng)絡(luò)中可以運(yùn)行不同的鏈路層技術(shù)，如ATM、FR、PPP、POS、LAN等實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議只限于IPv4和IPv62023/1/172MPLS的體系結(jié)構(gòu)MPLS中涉及的基本概念MPLS網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)MPLS基本工作過程MPLS體系結(jié)構(gòu)2023/1/173MPLS中涉及的基本概念FEC（ForwardingEquivalentClass)：轉(zhuǎn)發(fā)等價類。MPLS實(shí)際上是一種分類轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)，它將具有相同轉(zhuǎn)發(fā)處理方式的分類歸為一類，這種類別就是轉(zhuǎn)發(fā)等價類。MPLS中的一些名詞：多協(xié)議

2023/1/174MPLS中涉及的基本概念（二）MPLS中的一些名詞：標(biāo)記交換標(biāo)記交換路由器LSR標(biāo)記交換路徑LSP標(biāo)記信息庫LIB2023/1/175MPLS中涉及的基本概念（三）數(shù)據(jù)流straemTLV（TypeLengthValue）標(biāo)記合并merge標(biāo)記分發(fā)對等實(shí)體2023/1/176MPLS和傳統(tǒng)的IP轉(zhuǎn)發(fā)分析頭分析FEC映射到下一跳分析頭分析FEC映射到下一跳分析頭分析FEC映射到下一跳分析頭分析FEC添加標(biāo)簽標(biāo)記交換標(biāo)記交換入口路由器入口路由器2023/1/177MPLS的核心技術(shù)和組件標(biāo)記交換路由器（LSR）標(biāo)記邊緣路由器（LER）標(biāo)記標(biāo)記分配協(xié)議（LDP）標(biāo)記交換通道（LSP）轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，即標(biāo)記交換2023/1/178MPLS網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)LabelEdgeRoutersLabelSwitchingRouters(LSRs)(ATMSwitchorRouter)MPLS體系結(jié)構(gòu)MPLS標(biāo)記交換路由器的結(jié)構(gòu)標(biāo)記封裝比較分發(fā)協(xié)議LDPMPLS的兩種路由機(jī)制標(biāo)記合并merge2023/1/1710標(biāo)記交換路由由器(一)2023/1/411標(biāo)記交換路由由器(二)具有第三層轉(zhuǎn)發(fā)和和第二層交換換功能運(yùn)行傳統(tǒng)IP選路協(xié)議，并執(zhí)行控制制協(xié)議以與鄰鄰接設(shè)備協(xié)調(diào)調(diào)FEC/標(biāo)記的綁定信信息FEC(ForwardingEquivalenceClass)，在相同路徑上上轉(zhuǎn)發(fā)，以相相同方式處理理，被一個LSR映射到一個單單一標(biāo)記的一一組IP分組可以是一個傳傳統(tǒng)交換機(jī)擴(kuò)擴(kuò)充IP選路；或?qū)⒁灰粋€傳統(tǒng)路由由器升級支持持MPLS2023/1/412標(biāo)記邊邊緣路路由器器LabelEdgeRouter到并且且從一個MPLS域轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)分組組的傳傳統(tǒng)路路由器器與內(nèi)部部MPLSLSR通信以以交換換FEC/標(biāo)記綁綁定信信息執(zhí)行第第三層層增值值功能能，給給分組組加標(biāo)標(biāo)記2023/1/413標(biāo)記包含在在每個個分組組中的的短固定長長度的的值，，用于于標(biāo)識識一個個集合合流（Stream））在相同同路徑徑上轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)并并以相相同方方式處處理的的分組組流，，一個個集合合流包包含一一個或或多個個流（（Flow））只在本本地有有意義義，經(jīng)經(jīng)每一一跳后后標(biāo)記記是變變化的的，但但經(jīng)邏邏輯級級聯(lián)就就構(gòu)成成LSP，類似于于VPI/VCI構(gòu)成PVC標(biāo)記的的格式依依賴于于分組組封裝裝所在在的介介質(zhì)，，例如如，ATM封裝的的分組組采用用VPI和/或或VCI2023/1/414標(biāo)記格式標(biāo)記:20bits；；COS:3bitsS(堆棧指示符符):1bit；TTL:8bits數(shù)據(jù)VPI/VCI數(shù)據(jù)DLCI數(shù)據(jù)SHIML3L2標(biāo)記COSSTTLATM信元FR數(shù)據(jù)PPPorLAN數(shù)據(jù)32bit2023/1/415標(biāo)記信息庫庫（LIB）保存在一個個LSR（LER）中的連接表表入口端口入口標(biāo)記下一跳LSRFEC標(biāo)識符（如如地址前綴綴）標(biāo)簽操作（（Replace，Push，，Pop））出口標(biāo)記出口端口出口鏈路層層封裝（如如ATM）2023/1/416標(biāo)記分配協(xié)協(xié)議LabelDistributionProtocolLSR用它來交換換和協(xié)調(diào)FEC/標(biāo)記綁定信信息，使得得對等LSR就一一個特定的的數(shù)值達(dá)成成一致；每每個LSR關(guān)聯(lián)它們們LIB中中的標(biāo)記，，形成一個個從出口到到入口的LSPLSR之間間的LDP消息交換換在TCP連接上進(jìn)進(jìn)行2023/1/417標(biāo)記分配配協(xié)議的的主要功功能MPLS的信令令和控制制協(xié)議發(fā)布《label，F(xiàn)EC》》映射傳遞路由由信息建立于維維護(hù)標(biāo)記記交換路路徑2023/1/418LDP消消息分類類發(fā)現(xiàn)（discovery））發(fā)布并維維護(hù)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中一個個LSR的存在鄰接（adjacency））建立、維護(hù)和和終結(jié)LSR對等對之之間的鄰鄰接關(guān)系系通告（advertisement）建立、修改和和刪除LSR對等對之之間的徑徑流/標(biāo)標(biāo)記映射射信息2023/1/419LDP的基本本規(guī)程發(fā)現(xiàn)階段會話建立與維維護(hù)標(biāo)記交換路徑徑的建立與維維護(hù)會話的撤銷2023/1/420LDP操作的的四個階段2023/1/421LDP消息流流LSR#1LSR#2LSR#2LIB：FEC=A流入=…流出出=4LIB：FEC=A流入=4流出出=6LIB：FEC=A流入=6流流出=…HelloHello初始化初始化FEC=AFEC=A標(biāo)簽=4標(biāo)簽=62023/1/422標(biāo)記分配下列信息的到到達(dá)可以觸發(fā)發(fā)交換LDP消息，從而建建立標(biāo)記交換換通道LSP特定數(shù)據(jù)流（（流驅(qū)動）預(yù)留建立消息息（RSVP）選路表更新消消息（拓?fù)潋?qū)驅(qū)動）MPLS主要要為特大型IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)計(jì)，可擴(kuò)展性性要求高，拓拓?fù)潋?qū)動的方方案是最佳選選擇2023/1/423拓?fù)潋?qū)動的的標(biāo)記分配配LSR1LSR2FIBLDPLIB出選路協(xié)議FIBLDPLIB入選路協(xié)議路由更新FEC/標(biāo)記2023/1/424標(biāo)記分配方方式下游分配（（DownstreamAllocation）也可稱為非非請求下游游分配，由由數(shù)據(jù)流動動方向的下下游MPLS結(jié)點(diǎn)分配標(biāo)標(biāo)記下游按需分分配（DownstreamOn-demandAllocation）在收到上游游節(jié)點(diǎn)明顯顯的請求時時，才由下下游節(jié)點(diǎn)分分配標(biāo)記2023/1/425下游標(biāo)記分分配過程路由:A-B入：tag1出：tag2路由:A-B入：tag2出：tag3路由:A-B入：tag3出：tag4tag4tag3tag2tag1A-Btag1A-Btag4LSR-XLSR-YLSR-ZLER-ALER-B2023/1/426標(biāo)記記交交換換通通道道LabelSwitchedPath來自自于于面面向向虛虛電電路路的的思思想想，，類類似似于于ATMPVC允許許用用戶戶IP分組組以以標(biāo)標(biāo)記記交交換換的的方方式式從從一一個個LSR轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)到到另另一一個個LSR的一一條條事事先先固固定定的的路路徑徑LSP的建建立立通通過過LDP的消消息息交交換換進(jìn)進(jìn)行行2023/1/427一個個LSP上上的的MPLS轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)入口MPLS節(jié)點(diǎn)中間MPLS節(jié)點(diǎn)出口MPLS節(jié)點(diǎn)中間MPLS節(jié)點(diǎn)中間MPLS節(jié)點(diǎn)貼標(biāo)簽產(chǎn)生深度為M的棧處理?xiàng)ｍ敇?biāo)簽或網(wǎng)絡(luò)層頭交換標(biāo)簽交換標(biāo)簽彈棧MMM2023/1/428MPLS節(jié)點(diǎn)的的功能部部件ATM-LSR的邏輯輯結(jié)構(gòu)及及其工作作流程ATMTCP/IP路由協(xié)議議路由表LDPLFIB控制流PVC用戶數(shù)據(jù)據(jù)流LSP數(shù)據(jù)包的的轉(zhuǎn)發(fā)部部件控制功能能部件2023/1/429標(biāo)記交換換實(shí)例171.69128.89.10011171.69.12.1data171.69.12.1data171.69.12.1data47

...128.89.1010171.693457...128.89.1011171.69LocalLabelRemote

LabelAddressPrefixInterfacexx34‘Edge’RouterDoesLongestMatch,AddsLabelSubsequentRoutersForwardonLabelOnlyLocalLabelRemoteLabelAddressPrefixInterfaceMPLS服務(wù)業(yè)務(wù)量工工程在獨(dú)立和和缺省的的路徑上上引導(dǎo)業(yè)業(yè)務(wù)流量量的能力力提高網(wǎng)絡(luò)絡(luò)性能，，合理利利用資源源有效提高高用戶端端到端的的服務(wù)質(zhì)質(zhì)量QoS/CoS允許個別別用戶流流從特殊殊的COS屬性性得到好好處采用ATM建立立的LSP可以以利用ATM的的QoS屬性目標(biāo)是支支持IETF現(xiàn)現(xiàn)有的QoS模模型（Diffserv和Intserv）2023/1/431MPLS服服務(wù)（（續(xù)））虛擬專專用網(wǎng)網(wǎng)（VPN）VPN是在公公共網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上上疊加加的一一個邏邏輯網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通過為為每個個VPN分配一一個標(biāo)標(biāo)識符符，將將VPN的成員員（及及各自自的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地地址前前綴））和一一組標(biāo)標(biāo)記相相關(guān)聯(lián)聯(lián)建立VPN的內(nèi)部部LSP，提供一一個安安全和和可預(yù)預(yù)測的的方式式交換換業(yè)務(wù)務(wù)量組播IP組播業(yè)業(yè)務(wù)量量通常常持續(xù)續(xù)一段段時間間，并并要求求合適適的帶帶寬和和低時時延MPLS通通過把把一個個網(wǎng)絡(luò)絡(luò)層傳傳遞樹樹映射射成一一個LSP樹，，使得得組播播分組組的有有效傳傳輸變變得更更容易易2023/1/432MPLSVPN支持網(wǎng)絡(luò)B網(wǎng)絡(luò)C網(wǎng)絡(luò)C網(wǎng)絡(luò)B網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)絡(luò)ALSPLSPLSPLSRVPNID=ALSRVPNID=ALSRVPNID=BLSRVPNID=CLSRVPNID=BLSRVPNID=CMPLS網(wǎng)絡(luò)2023/1/433MPLS的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)提供高速交換換、高吞吐量量和一定的QoS能力有效完成業(yè)務(wù)務(wù)量工程，最最佳利用資源源支持顯示路由由、組播、VPN等路由功能增強(qiáng)了傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展展性引進(jìn)和實(shí)施新業(yè)務(wù)務(wù)時更具靈活活性2023/1/434MPLS的問問題控制協(xié)議面臨臨著CR-LDP與M-RSVP兩兩種方式的取取舍，影響到到互聯(lián)互通的的實(shí)現(xiàn)真正的端到端端QoS支持持尚難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，目前只能能支持Diffserv的CoS業(yè)業(yè)務(wù)VCMerge技術(shù)有待進(jìn)一一步研究面臨與已有網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的兼容和和改造2023/1/435MPLS與與ATM相似似點(diǎn)點(diǎn)從ATM的觀觀點(diǎn)點(diǎn)看看，，MPLS是另另一一個個控控制制平平面面，，是是另另一一種種建建立立ATMVC的方方法法當(dāng)運(yùn)運(yùn)行行在在ATM硬件件上上時時，，MPLS和ATM論壇壇協(xié)協(xié)議議都都采采用用相相同同的的分分組組格格式式、相同同的的標(biāo)標(biāo)簽簽、相同同的的標(biāo)標(biāo)簽簽交交換換和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)機(jī)機(jī)制制、相同同的的入入口口和和出出口口功功能能它們們都都需需要要連連接接建建立立協(xié)協(xié)議議不同同點(diǎn)點(diǎn)MPLS沒有有采采用用ATM尋址址、、ATM選路路和和ATM協(xié)議議；；而而是是采采用用IP尋址址、、動動態(tài)態(tài)IP選路路和和LDP2023/1/436ATM支支持持MPLS的的方方式式對等等模模型型ATM-LSR通過過串串行行鏈鏈路路直直接接相相連連綜合合方方案案ATM-LSR通過過ATM交換換機(jī)機(jī)相相互互通通信信SIN（（Ship-In-the-Night））方案案物理理的的ATM模型型被被分分成成兩兩個個不不連連接接的的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)2023/1/437ATM上上的的MPLS綜綜合合方方案案ATM網(wǎng)絡(luò)MPLSLSRMPLSLSRMPLSLSRMPLSLSR路由器路由器路由器路由器路由器路由器路由器路由器路由器路由器2023/1/438ATM上上的的MPLS的的SIN方方案案PNNIMPLSATM網(wǎng)絡(luò)ATMPNNIMPLSLDPATM交換組件MPLSLSPATMVC2023/1/439MPLS與與MPOA的比比較屬性MPOAMPLS環(huán)境校校園園，WANWAN模型疊疊加加對對等交換路路徑建建立流流驅(qū)驅(qū)動拓拓?fù)鋼潋?qū)動動（推推薦））控制協(xié)協(xié)議IP/MPOA/NHRPIP和LDPATM論壇協(xié)協(xié)議對ATM的支持持是是不不支支持但但可以以共存存數(shù)據(jù)路路徑選選擇PNNI階段I動態(tài)IP選路或或顯式式選路路故障單單點(diǎn)有有（（MPS）無2023/1/440MPOA校校園骨干干網(wǎng)實(shí)例MPSATMBackboneMPCMPCMPCMPCSubnet1Subnet2Subnet3Subnet42023/1/441MPLS網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)例網(wǎng)絡(luò)A，B，C網(wǎng)絡(luò)A，B，C網(wǎng)絡(luò)A，B，C網(wǎng)絡(luò)A，B，C入口LSR出口LSR出口LSRMPLSLSRMPLSLSRMPLSLSR入口LSRMPLS網(wǎng)絡(luò)MPLS網(wǎng)絡(luò)2023/1/442IPoverATM兩兩類基本本互通模模型重疊模型型（OverlayModel）在邏輯子子網(wǎng)內(nèi)使使用基于于ATM地址的ATM路由和信信令協(xié)議議為IP數(shù)據(jù)包選選擇路由由并發(fā)送送IP數(shù)據(jù)包集成模型型（IntegratedModel）使用非ATM路由和信信令協(xié)議議來為IP數(shù)據(jù)包選選擇路由由并發(fā)送送IP數(shù)據(jù)包2023/1/443IPoverATM兩兩類基本本互通模模型（續(xù)續(xù)）ATM上的IPLANE（（ATMF）CLPOA（（IETF））重疊模型型MPOA（（ATMF）NHRP（（IETF）綜合模型型I-PNNI（（ATMF）IP交換/Tag交換（IETF）MPLS（（IETF）2023/1/444重疊模型對于ATM和IP分別定義不同同的地址結(jié)構(gòu)構(gòu)和相關(guān)的路路由協(xié)議ATM端點(diǎn)使用ATM地址和IP地址兩者來標(biāo)標(biāo)識在ATM網(wǎng)內(nèi)，都使用用ATM路由協(xié)議來為為IP數(shù)據(jù)包選擇路路由，需要把把IP地址映射到ATM地址2023/1/445重疊模型（續(xù)續(xù)）優(yōu)點(diǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)ATMForum/ITU-T的信令標(biāo)準(zhǔn)，，與標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)兼兼容缺點(diǎn)重復(fù)的地址和和路由功能傳送IP數(shù)據(jù)包的效率率較低2023/1/446集成模模型ATM層被看看作是是IP層的對對等層層，ATM端點(diǎn)只只需使使用IP地址來來標(biāo)識識在ATM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)內(nèi)使用用現(xiàn)有有的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層層路由由協(xié)議議為IP數(shù)據(jù)包包選擇擇路由由，在在建立立ATM連接時時使用用非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的的ATM信令協(xié)協(xié)議ATM與IP互相競競爭逐逐漸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闉榛ハ嘞嗳诤虾闲碌募赡ＤＰ驮囋噲D把把傳統(tǒng)統(tǒng)的面面向連連接的的ATM改造成成適合合Internet應(yīng)用的的類似似無連連接的的工作作方式式IP采用一一些面面向連連接的的特點(diǎn)點(diǎn)（如如RSVP））2023/1/447集成成模模型型（（續(xù)續(xù)））優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)不需需要要地地址址解解析析協(xié)協(xié)議議傳送送IP數(shù)據(jù)據(jù)包包的的效效率率比比較較高高缺點(diǎn)點(diǎn)與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的的ATM融合合較較為為困困難難增加加了了ATM交換換機(jī)機(jī)的的復(fù)復(fù)雜雜性性，，使使ATM交換換機(jī)機(jī)看看起起來來更更象象一一個個多多協(xié)協(xié)議議的的路路由由器器2023/1/448集成成模模型型的的其其它它解解決決方方案案3CoM公司司的的FastIP（（FIP））IBM公司司的的交交換換式式多多協(xié)協(xié)議議服服務(wù)務(wù)MultiprotocolSwitchedServices（MSS））Cascade公司司的的IP導(dǎo)航航器器（（IPNavigator））Cabletron公司司的的虛虛擬擬快快速速安安全全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)SecureFastVirtualNetworkArchitectureBay公司司的的IP路由由交交換換機(jī)機(jī)（（IPRoutingSwitch））2023/1/449IPoverATM兩兩種模型型的比較較技術(shù)重疊模型型：CIPOA,LANE,MPOA集成模型型：IPSwitching,CSR/FANP,TagSwitching,ARIS,MPLS互通重疊模型型：IP重疊在ATM層上集成模型型：把IP協(xié)議與ATM層集成在在一起2023/1/450IPoverATM兩兩種模型型的比較較（續(xù)））IP路由協(xié)議議重疊模型型：放在在IP路由器中中集成模型型：放在在IP路由器或或ATM交換機(jī)中中ATM路由協(xié)議議重疊模型型：使用用集成模型型：不使使用2023/1/451IPoverATM兩兩種