寬帶綜合ip網(wǎng)

1、第12章 寬帶綜合IP網(wǎng),12.1 背景介紹12.2 IP over ATM12.3 多協(xié)議標(biāo)記交換12.4 IP over SDH/SONet12.5 IP over WDM,12.1 背景介紹,12.1 背景介紹12.2 IP over ATM12.3 多協(xié)議標(biāo)記交換12.4 IP over SDH/SONet12.5 IP over WDM,,12.1 背 景 介 紹,12.1.1 傳統(tǒng)I

2、nternet的主要問(wèn)題綜合業(yè)務(wù)傳送能力？基于IPv4的傳統(tǒng)Internet底層結(jié)構(gòu)和協(xié)議主要是針對(duì)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)傳輸來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)的?？煽康木W(wǎng)絡(luò)QoS能力？Internet的最初設(shè)計(jì)并非面向電信運(yùn)營(yíng)，IP協(xié)議也是一個(gè)無(wú)連接型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)只提供盡力而為(Best-Effort)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，不能為業(yè)務(wù)提供有保證的QoS。路由器的線速率分組轉(zhuǎn)發(fā)能力？傳統(tǒng)路由器主要依靠軟件進(jìn)行選路和分組轉(zhuǎn)發(fā)，路由器就成為性能瓶頸。支持超大型網(wǎng)絡(luò)結(jié)

3、構(gòu)的能力？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。流量工程能力？Internet上的主要路由協(xié)議都是基于計(jì)算分組在網(wǎng)上傳輸?shù)淖疃搪窂剿惴▉?lái)設(shè)計(jì)的，很少考慮時(shí)延、抖動(dòng)、擁塞等因素，這樣網(wǎng)絡(luò)管理者很難進(jìn)行流量工程。,,1997年，IETF開(kāi)始制定的多協(xié)議標(biāo)記交換技術(shù)(MPLS：Multi-Protocol Label Switching)，在各種專有IP over ATM技術(shù)的基礎(chǔ)上，從全網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

4、的角度出發(fā)來(lái)考慮如何實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)、QoS、流量工程等目標(biāo)。1999年底，鑒于MPLS在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)中的重要地位，ITU-T SG13研究組也將研究重心從B-ISDN和GII轉(zhuǎn)向MPLS。2000年后，隨著低成本、高性能路由器技術(shù)的成熟，采用IP over ATM方式構(gòu)建綜合寬帶IP骨干網(wǎng)已無(wú)性能優(yōu)勢(shì)，IP/MPLS方案成為構(gòu)建綜合寬帶IP骨干網(wǎng)的首選方案，我們將在隨后進(jìn)行介紹。,,12.1.2 實(shí)現(xiàn)寬帶綜合IP網(wǎng)的主要方案,總的來(lái)看，基于

5、IP的寬帶綜合骨干網(wǎng)的技術(shù)方案可以分成以下兩大類：(1) IP與ATM相結(jié)合的方案借助ATM網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的QoS和綜合業(yè)務(wù)的能力，基于ATM來(lái)傳送IP，以此來(lái)解決IP網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題。IP over ATM即屬于該方案，傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商多采用此方案。主要缺點(diǎn)：技術(shù)體制復(fù)雜、IP傳輸效率不高。 (2) IP直接與光傳送網(wǎng)相結(jié)合的方案使用光纖信道來(lái)增加可用的帶寬，同時(shí)舍棄復(fù)雜的ATM層，將IP分組直接在光傳送網(wǎng)上傳輸，以提高傳輸

6、效率，網(wǎng)絡(luò)資源的管理則委托路由器來(lái)完成，因而協(xié)議結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wù)提供很好的服務(wù)質(zhì)量。IP over SDH和IP over WDM就屬于該方案。主要缺點(diǎn)：綜合業(yè)務(wù)能力和QoS保障能力較弱。MPLS則更像一個(gè)封裝協(xié)議，在兩種方案中均可使用。,,寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方式,12.2 IP over ATM,12.1 背景介紹12.2 IP over ATM12.3 多協(xié)議標(biāo)記交

7、換12.4 IP over SDH/SONet12.5 IP over WDM,,12.2 IP over ATM,將ATM技術(shù)應(yīng)用于Internet可以解決帶寬問(wèn)題，也可以簡(jiǎn)單地將ATM的QoS能力引入Internet，以滿足各種實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的性能要求。因此IP over ATM方案成為傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建寬帶IP網(wǎng)的主要選擇之一。IP over ATM方案中IP層主要實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)匯聚和數(shù)據(jù)的封裝ATM層負(fù)責(zé)提供端到端的QoS

8、SDH層提供光網(wǎng)絡(luò)的管理和保護(hù)切換功能光網(wǎng)絡(luò)層基于WDM提供高帶寬,,IP與ATM技術(shù)相結(jié)合的主要難點(diǎn)在于ATM是面向連接的技術(shù)，而IP是無(wú)連接的技術(shù)，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(diào)配合較復(fù)雜。目前關(guān)于IP over ATM的方案，ITU-T、IETF、ATM-Forum等標(biāo)準(zhǔn)化部門和許多制造商已提出了很多，其中有一些已成為標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)這些方案中IP與ATM之間的結(jié)合方式來(lái)劃分，IP over ATM可分為：

9、重疊模式(Overlay Model) 集成模式(Integration Model),IP over ATM技術(shù)分類,重疊模型是將IP網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議重疊在ATM之上，ATM網(wǎng)與現(xiàn)有的IP網(wǎng)重疊。即IP在ATM網(wǎng)上運(yùn)行。其基本思想是：IP與ATM各自保持原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、協(xié)議結(jié)構(gòu)不變，通過(guò)在兩個(gè)不同層次的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)映射、地址映射和控制協(xié)議映射來(lái)實(shí)現(xiàn)IP over ATM。從IP層的角度來(lái)看，ATM層只是另一個(gè)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)而已，它們通

10、過(guò)IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間互連，ATM網(wǎng)絡(luò)作為傳送IP分組的數(shù)據(jù)鏈路層來(lái)使用；從ATM層來(lái)看，IP層產(chǎn)生的業(yè)務(wù)只是它承載的一種業(yè)務(wù)類型，它使用AAL5適配IP分組，將其封裝成ATM信元，使用標(biāo)準(zhǔn)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(wù)流。,重疊模型,ATM交換機(jī)構(gòu)成寬帶核心網(wǎng)，路由器則位于核心網(wǎng)邊緣。由路由器構(gòu)成的IP網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)路由表的維護(hù)，確定下一跳路由器地址，然后將IP分組轉(zhuǎn)換成ATM信元，經(jīng)由ATM核心

11、網(wǎng)建立的VC傳送到選定的下一跳路由器。,該方案中，要求每個(gè)使用IP服務(wù)的ATM用戶終端同時(shí)具有ATM網(wǎng)絡(luò)地址和IP地址，并同時(shí)支持IP和ATM兩套控制機(jī)制；網(wǎng)絡(luò)中需設(shè)置專用服務(wù)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(shí)，才使用標(biāo)準(zhǔn)的ATM信令建立端到端的VPI/VCI連接。優(yōu)點(diǎn)：與標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)兼容；缺點(diǎn)：IP的傳輸效率低，地址解析服務(wù)器容易成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，不能充分發(fā)揮ATM在QoS方面

12、的優(yōu)勢(shì)，因而不適宜用來(lái)構(gòu)造大型骨干網(wǎng)。重疊模式主要包括IETF的傳統(tǒng)IP協(xié)議CIPOA、ATM forum 的局域網(wǎng)仿真LANE和ATM上的多協(xié)議MPOA等。,重疊模型,集成模型是將IP路由器的智能和管理性能集成到ATM交換中形成的一體化平臺(tái)。集成模式的基本思想是讓核心網(wǎng)的ATM交換機(jī)直接運(yùn)行IP路由協(xié)議，將ATM層看作IP層的對(duì)等層，而不是為其提供服務(wù)的下一層，使用IP服務(wù)的用戶終端只需要一個(gè) IP地址來(lái)標(biāo)識(shí)，網(wǎng)絡(luò)無(wú)需再進(jìn)行IP地

13、址到ATM地址的解析處理，也不再使用ATM信令進(jìn)行端到端VC的建立。,集成模型,在網(wǎng)絡(luò)中ATM交換機(jī)仍然基于VPI/VCI實(shí)現(xiàn)分組轉(zhuǎn)發(fā)，但重疊模式中的ATM交換機(jī)的VPI/VCI表是由標(biāo)準(zhǔn)的ATM信令建立和維護(hù)的，而集成模式中ATM交換機(jī)的VPI/VCI表是由IP路由協(xié)議和基于TCP/IP的其他標(biāo)記分發(fā)控制協(xié)議創(chuàng)建和維護(hù)的。節(jié)點(diǎn)先使用IP進(jìn)行尋址和選路，然后在選好的路徑上使用ATM交換進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)。,IP over ATM重疊模式網(wǎng)絡(luò),

14、集成模式的優(yōu)點(diǎn)是綜合了第三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?jī)?yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是協(xié)議較為復(fù)雜，與標(biāo)準(zhǔn)ATM技術(shù)不兼容。 集成模式主要包括Ipsilon公司的IP交換技術(shù)(IP Switching)、Cisco公司的標(biāo)記交換技術(shù)(Tag Switching)、IETF制定的MPLS等。,,12.2.2 IP交換,1996年，Ipsilon公司提出了IP交換(IP switc

15、hing)的概念。它將一個(gè)IP路由處理器捆綁在一個(gè)ATM交換機(jī)上，去除了交換機(jī)中所有的“ATM論壇”信令和路由協(xié)議，ATM 交換機(jī)由與其相連的IP路由處理器控制。IP交換機(jī)作為一個(gè)整體運(yùn)轉(zhuǎn)，執(zhí)行通常的IP路由協(xié)議，并進(jìn)行傳統(tǒng)的逐跳方式的IP分組轉(zhuǎn)發(fā)。 IP交換最先引入了流的概念，IP交換機(jī)可以根據(jù)流的不同特點(diǎn)，選擇使用傳統(tǒng)的路由方法轉(zhuǎn)發(fā)分組，或建立ATM連接轉(zhuǎn)發(fā)分組。IP交換大大地提高了ATM網(wǎng)上IP分組轉(zhuǎn)發(fā)的效率，是典型的集成方式的

16、多層交換技術(shù)。,1．基本結(jié)構(gòu),IP交換的核心是IP交換機(jī)和相關(guān)的專用通信協(xié)議。IP交換機(jī)是一個(gè)能夠在第三層轉(zhuǎn)發(fā)IP分組并具有一個(gè)使分組也能在第二層被交換的設(shè)備或系統(tǒng)。它具有區(qū)分哪些分組將在第三層被轉(zhuǎn)發(fā)以及哪些分組將在第二層被交換的控制機(jī)制，然后通過(guò)一條第二層交換路徑重定向一些或所有分組。IP交換機(jī)由兩個(gè)邏輯上分離的功能組成：ATM交換模塊和IP交換控制器。,IP交換機(jī)的結(jié)構(gòu),,IP交換機(jī)的結(jié)構(gòu),(1) ATM交換模塊(2) I

17、P交換控制器：主要由IP路由軟件和控制軟件組成，它負(fù)責(zé)標(biāo)識(shí)一個(gè)流，并將其映射到ATM的虛連接上。(3) GSMP：是通用交換管理協(xié)議。此協(xié)議使IP交換控制器可從內(nèi)部完全控制ATM交換模塊，管理其交換端口，建立和撤銷通過(guò)交換機(jī)的連接等。(4) IFMP：是Ipsilon流管理協(xié)議。該協(xié)議用于在IP交換機(jī)間共享流標(biāo)記信息，以實(shí)現(xiàn)基于流的第二層交換。,,流的概念,IP交換的基本概念是流的概念。一個(gè)流是從ATM交換機(jī)輸入端口進(jìn)來(lái)的一系列

18、有先后關(guān)聯(lián)的IP分組，它將由IP交換控制器的路由軟件來(lái)處理。 IP交換將輸入的分組流分為兩種類型：持續(xù)期長(zhǎng)、業(yè)務(wù)量大的用戶數(shù)據(jù)流，比如FTP、Telnet、HTTP以及多媒體音頻、視頻數(shù)據(jù)等。這類數(shù)據(jù)流在ATM交換機(jī)硬件中直接進(jìn)行交換。持續(xù)期短、業(yè)務(wù)量小、呈突發(fā)分布的用戶數(shù)據(jù)流，比如DNS查詢、SMTP數(shù)據(jù)、SNMP數(shù)據(jù)等。這類數(shù)據(jù)流通過(guò)IP交換控制器中的IP路由軟件完成轉(zhuǎn)發(fā)，即采用和傳統(tǒng)路由器類似的逐跳的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式。采取這種方

19、法省去了建立ATM虛連接的開(kāi)銷。,IP交換同時(shí)支持傳統(tǒng)的逐跳分組轉(zhuǎn)發(fā)方式和基于流的ATM直接交換方式.,IP交換機(jī)的工作原理,,交換機(jī)工作過(guò)程,(1) 逐跳轉(zhuǎn)發(fā)IP分組階段任意IP分組流，最初都是在兩個(gè)相鄰IP交換機(jī)間的缺省VC上逐跳轉(zhuǎn)發(fā)的，該缺省VC穿過(guò)ATM交換機(jī)并終接于兩個(gè)IP交換控制器上。在每一跳，ATM信元先重新組裝成IP分組，送往IP交換控制器，IP交換控制器則根據(jù)IP路由表決定下一跳，然后再IP分組分拆為ATM信元進(jìn)行轉(zhuǎn)

20、發(fā)。同時(shí)，IP交換控制器基于接收IP分組的特征，按照預(yù)定的策略進(jìn)行流分類決策，以判斷創(chuàng)建一個(gè)流是否有益。,(2) 使用IFMP將業(yè)務(wù)流從默認(rèn)VC重定向到一個(gè)專用的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(gè)重定向信息給上游節(jié)點(diǎn)，要求它將該業(yè)務(wù)流放到一個(gè)新的VC上傳送(即上游節(jié)點(diǎn)的出口VC同時(shí)是下游節(jié)點(diǎn)的入口VC)。如果上游節(jié)點(diǎn)同意建立VC，則后續(xù)分組在新的VC上轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)下游節(jié)點(diǎn)也進(jìn)行了流分類決策，并發(fā)送了一個(gè)重

21、定向信息到上游，請(qǐng)求為該業(yè)務(wù)流建立一條呼出VC。新的VC一旦被建立，后續(xù)業(yè)務(wù)流將在新的VC上轉(zhuǎn)發(fā)。,(3) 在新的VC上對(duì)流進(jìn)行第二層交換ATM交換機(jī)根據(jù)已經(jīng)構(gòu)造好的輸入/輸出VC的映射關(guān)系，將該流的所有后續(xù)業(yè)務(wù)量在第二層進(jìn)行交換，而不會(huì)再涉及到IP交換控制器。同時(shí)，一旦建立了一個(gè)流，IP分組就不需要在每一跳進(jìn)行組裝和分拆操作，因而大大提高了IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)效率，尤其是由長(zhǎng)數(shù)據(jù)流組成的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)將從IP交換受益最多。,IP交換的工作原理,

22、,IP交換中所使用的協(xié)議,GSMP協(xié)議GSMP是交換結(jié)構(gòu)的一部分，用于IP交換控制器，完成直接控制ATM交換的功能。GSMP是一種異步協(xié)議，它把IP交換控制器設(shè)置為主控制器，而把ATM交換機(jī)設(shè)置為從屬被控設(shè)備，使IP交換控制器用來(lái)控制ATM交換機(jī)的工作。IFMP協(xié)議IFMP用于IP交換機(jī)、IP交換網(wǎng)關(guān)或IP主機(jī)中，它把現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)接入到由IP交換機(jī)組成的IP交換網(wǎng)中，用來(lái)控制數(shù)據(jù)傳送。IFMP協(xié)議可以在兩臺(tái)IP交換機(jī)之間的點(diǎn)到

23、點(diǎn)鏈路上運(yùn)行，它用于IP交換機(jī)間標(biāo)記綁定的流間通信，采用下游標(biāo)記分配模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。它可以在IP交換網(wǎng)關(guān)或支持IFMP的網(wǎng)絡(luò)接口卡之間請(qǐng)求分配一個(gè)新的VPI/VCI，即IFMP協(xié)議給某個(gè)流附加一個(gè)標(biāo)簽，使該流的路由更加有效。,IP交換控制器利用該協(xié)議向ATM交換機(jī)發(fā)出下列要求：建立和釋放穿過(guò)ATM交換機(jī)的虛連接。在點(diǎn)到多點(diǎn)連接中，增加或刪除端點(diǎn)?？刂艫TM交換機(jī)端口。進(jìn)行配置信息查詢。進(jìn)行統(tǒng)計(jì)信息查詢。IP交換控制器利用GSMP

24、協(xié)議實(shí)現(xiàn)ATM交換機(jī)為某個(gè)用戶流建立新的VPI/VCI的功能。,,3．IP交換的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：由于IP交換機(jī)把輸入的用戶業(yè)務(wù)流分成兩大類，節(jié)省了建立ATM虛電路的開(kāi)銷，因此提高了效率。缺點(diǎn)： IP交換的缺點(diǎn)是只支持IP協(xié)議，它的效率依賴于具體用戶的業(yè)務(wù)環(huán)境。對(duì)于大多數(shù)業(yè)務(wù)為持續(xù)期長(zhǎng)、業(yè)務(wù)量大的用戶數(shù)據(jù)，能獲得較高的效率。但對(duì)于大多數(shù)業(yè)務(wù)為持續(xù)期短、業(yè)務(wù)量小、呈突發(fā)分布的用戶數(shù)據(jù)，IP交換的效率將大打折扣，這時(shí)一臺(tái)IP交換機(jī)只相當(dāng)

25、于一臺(tái)中等速率的路由器。,12.2.3 Tag交換 Tag交換是Cisco公司提出的一種根據(jù)每個(gè)分組中預(yù)先分配的Tag來(lái)進(jìn)行交換的通用方法(并非僅對(duì)IP和ATM)。Cisco公司將它定位為一種廣域網(wǎng)技術(shù)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是將第二層交換和網(wǎng)絡(luò)流量管理能力與第三層路由功能的靈活性和可伸縮性結(jié)合在一起，以滿足未來(lái)通信網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量要求。,1．Tag 交換的基本結(jié)構(gòu) 1) Tag的概念 Tag交換核心的

26、概念是“Tag", Tag的長(zhǎng)度固定，每個(gè)Tag與第三層的路由信息直接關(guān)聯(lián)，這樣通過(guò)定長(zhǎng)的Tag而不是變長(zhǎng)的IP地址前綴，就可以將IP分組或ATM信元傳送到網(wǎng)絡(luò)中的合適目的地。這種方式有如下優(yōu)點(diǎn)： (1) 交換機(jī)使用固定長(zhǎng)的Tag 作為索引查找分組轉(zhuǎn)發(fā)表，從而產(chǎn)生非?？焖俣行У霓D(zhuǎn)發(fā)決策，更適合用硬件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)交換。,(2) Tag與第三層的路由信息相關(guān)聯(lián)，使得與Tag相關(guān)聯(lián)的交換路徑可以預(yù)先建立，提高了網(wǎng)絡(luò)的

27、交換性能和穩(wěn)定性。我們將這種流建立方式稱為拓?fù)潋?qū)動(dòng)，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(diǎn)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(diǎn)保持其惟一性即可。 對(duì)于IP over ATM網(wǎng)絡(luò)，Tag可直接由VPI/VCI字段運(yùn)載，無(wú)需修改所需要的AT M信元格式。對(duì)于其他分組網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)記必須放在現(xiàn)有的幀字段中，或附加在第二層和第

28、三層的控制字段之間。,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(luò)的邊緣，它負(fù)責(zé)將Tag加到分組上，并執(zhí)行增值的網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)。ER既可以是路由器，也可以是多層LAN交換機(jī)。 (2) Tag交換機(jī)(TS：Tag Switch): 它可以對(duì)所有被Tag的分組或信元進(jìn)行第二層交換，同時(shí)它也可以支持完整的第三層IP路

29、由功能。,(3) Tag分配協(xié)議(TDP：Tag Distribution Protocol)：TDP與標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)層IP路由協(xié)議(OSPF、BGP等)配合，在Tag交換網(wǎng)絡(luò)中的相鄰的各設(shè)備間分發(fā)Tag信息，TDP提供了TS與ER以及TS與TS之間進(jìn)行Tag信息交換的方式。ER和TS使用標(biāo)準(zhǔn)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(dá)性信息，在FIB的基礎(chǔ)上，相鄰的TS和E

30、S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。,3) 分配Tag的依據(jù) 在ER中可以根據(jù)下列幾類信息為IP分組加上Tag值： (1) 目的地址前綴：此類Tag，以路由表中的路由為基礎(chǔ)分配。它允許來(lái)自不同源地址而流向同一目的地的業(yè)務(wù)流發(fā)送時(shí)共享同一標(biāo)記，從而節(jié)省標(biāo)記和資源。 (2) 業(yè)務(wù)量調(diào)節(jié)：給IP分組加上

31、一個(gè)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(luò)負(fù)荷，進(jìn)行流量工程管理。 (3) 應(yīng)用業(yè)務(wù)流：該方法Tag的分配同時(shí)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(lái)分配Tag，它可以提供更為精細(xì)的QoS保證能力。,2．工作原理 Tag交換將路由功能分成以下兩部分： (1) 分組轉(zhuǎn)發(fā)：執(zhí)行基于Tag值的查表和轉(zhuǎn)發(fā)分組。

32、 (2) 控制功能：使用IP路由協(xié)議和TDP創(chuàng)建和維護(hù)Tag信息庫(kù)TIB。 當(dāng)分組轉(zhuǎn)發(fā)部分收到一個(gè)帶Tag值的IP分組或信元時(shí)，用Tag作索引查詢Tag信息庫(kù)TIB, 如果找到匹配的，則根據(jù)TIB中的信息，用輸出標(biāo)記取代原來(lái)的輸入標(biāo)記，隨后該分組或信元將被轉(zhuǎn)發(fā)到指定的輸出端口。,Tag交換的工作過(guò)程可簡(jiǎn)單地用以下四個(gè)步驟來(lái)描述，如圖12.7所示。 (1) 1a: 使用現(xiàn)有路由協(xié)議(如OSPF、BG

33、P )建立目的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)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(wù)，并為分組打上Tag。 (3) 在IP骨干網(wǎng)內(nèi)部，TS使用Tag而非IP地址進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)。 (4) 當(dāng)分組穿過(guò)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)另一邊，出口ER移去Tag，并將分組傳給其目的地LAN。,圖12.7 Tag交換的工作過(guò)程,需要指出的

34、是：ATM交換與Tag交換主要的不同在于轉(zhuǎn)發(fā)表的創(chuàng)建方式，ATM轉(zhuǎn)發(fā)表中的每一項(xiàng)是通過(guò)響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)用戶發(fā)起的一個(gè)ATM信令過(guò)程創(chuàng)建的。Tag交換則通過(guò)執(zhí)行IP路由協(xié)議來(lái)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(jī)通過(guò)TDP協(xié)商確定到每一目的地的輸入輸出Tag對(duì)。 Tag交換作為一種Cisco公司的專有技術(shù)，其主要的缺點(diǎn)是不可擴(kuò)展。當(dāng)使用地址前綴分配Tag值時(shí)，存在VC合并問(wèn)題，即當(dāng)IP分組封裝進(jìn)AAL5-PDU中時(shí)

35、，插入到同一連接中的信元會(huì)分配相同的VCI，這樣接收它們的下一跳就無(wú)法區(qū)分它們是否屬于不同的分組。,為了使這一技術(shù)能夠被接受， Cisco已將Tag交換提交給IETF的多協(xié)議標(biāo)號(hào)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(lái)看，集成模式在性能和擴(kuò)展性等方面優(yōu)于重疊模式，更適合用來(lái)組建面向電信運(yùn)營(yíng)的寬帶綜合IP網(wǎng)絡(luò)。,集成模式中根據(jù)流的建立方式不同又分

36、為基于數(shù)據(jù)流(Flow-based)的方式和基于拓?fù)?Topology-Based)的方式。其中IP交換屬于基于數(shù)據(jù)流的方式，因?yàn)閳?zhí)行ATM交換還是IP轉(zhuǎn)發(fā)依賴于數(shù)據(jù)流的特性；Tag交換屬于基于拓?fù)涞姆绞?，因?yàn)锳TM-VC的建立直接與網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由器傳送分組時(shí)選擇的路由相關(guān)。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(wù)流提供與ATM一樣的QoS保證，但必須為每一個(gè)業(yè)務(wù)流分配一個(gè)虛電路，一方面會(huì)

37、占用過(guò)多的IP地址，另一方面基于業(yè)務(wù)流創(chuàng)建流，要求沿途所有交換機(jī)都進(jìn)行流檢測(cè)，并通過(guò)IFMP協(xié)議通信，很容易產(chǎn)生擁塞。因此IP交換創(chuàng)建流的方法開(kāi)銷大，不適用于業(yè)務(wù)密集的大型骨干網(wǎng)絡(luò)。,(2) 基于拓?fù)浞绞降腡ag交換在建立路由表時(shí)，預(yù)先建立Tag映射，它既能支持短期、小業(yè)務(wù)量的Tag交換，也能支持長(zhǎng)期、大業(yè)務(wù)量的Tag交換；另外，Tag交換的TDP協(xié)議只在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)才發(fā)送消息，其流的創(chuàng)建維護(hù)開(kāi)銷較小，該技術(shù)更適于在大型骨干網(wǎng)

38、上應(yīng)用。 上述的集成模式技術(shù)都屬于設(shè)備制造上的專有技術(shù)，不同廠商的設(shè)備間很難互通，隨著2000年后高速路由器技術(shù)的成熟和成本下降，IP over ATM技術(shù)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(shù)一個(gè)很重要的目標(biāo)就是提供一個(gè)集成模式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)解決未來(lái)大型骨干IP網(wǎng)絡(luò)中不同廠商設(shè)備間的兼容性問(wèn)題。目前主要的電信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的設(shè)備制造商都參與了該標(biāo)準(zhǔn)的制定。,,12.3 多協(xié)議標(biāo)記交

39、換,12.1 背景介紹12.2 IP over ATM12.3 多協(xié)議標(biāo)記交換12.4 IP over SDH/SONet12.5 IP over WDM,12.3 多協(xié)議標(biāo)記交換,12.3.1 背景 1．MPLS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(wù)需求的優(yōu)秀方案之一。MPLS代表多協(xié)議標(biāo)記交換，其中多協(xié)議的含義是該技術(shù)適用于任何網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在這里主要討論

40、IP作為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的用法；,其中的標(biāo)記交換是指利用MPLS傳輸?shù)姆纸M在網(wǎng)絡(luò)入口處打上一個(gè)短小、長(zhǎng)度固定的標(biāo)記，當(dāng)分組沿某一路徑傳輸時(shí)，該路徑上的交換設(shè)備將根據(jù)標(biāo)記值實(shí)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(biāo)記的封裝方法，使得MPLS可以交換任何類型網(wǎng)絡(luò)層分組，同時(shí)也可以保持與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的兼容性，即MPLS具體的標(biāo)記封裝方式?jīng)Q定于具體數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)(ATM、幀中繼、Ethernet等)，所以MPLS既可以在現(xiàn)有

41、的ATM網(wǎng)絡(luò)、幀中繼、Ethernet等網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)，也可以在未來(lái)新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)。從本質(zhì)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(shù)。 圖12.8描述了MPLS的多協(xié)議支持特性。,圖12.8 MPLS的多協(xié)議支持特性,2．MPLS的設(shè)計(jì)目標(biāo) MPLS是針對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)面臨的速度、可伸縮性(Scalability)、QoS管理、流量工程等問(wèn)題而設(shè)計(jì)的一個(gè)通用的解決方案。其主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)和

42、技術(shù)路線如下： (1) 提供一種通用的標(biāo)記封裝方法，使得它可以支持各種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議(主要是IP協(xié)議)，同時(shí)又能夠在現(xiàn)存的各種分組網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)。 (2) 在骨干網(wǎng)上采用定長(zhǎng)標(biāo)記交換取代傳統(tǒng)的路由轉(zhuǎn)發(fā)，以解決目前Internet的路由器瓶頸，并采用多層交換技術(shù)保持與傳統(tǒng)路由技術(shù)的兼容性。,(3) 在骨干網(wǎng)中引入QoS以及流量工程等技術(shù)，以解決目前Internet服務(wù)質(zhì)量無(wú)法保證的問(wèn)題，使得IP可以真正成為可靠的、

43、面向運(yùn)營(yíng)的綜合業(yè)務(wù)服務(wù)網(wǎng)。 總之，在下一代網(wǎng)絡(luò)中為滿足網(wǎng)絡(luò)用戶的需求，MPLS將在尋路、交換、分組轉(zhuǎn)發(fā)、流量工程等方面扮演重要角色。,3．主要標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu) 1997年IETF首次提出了MPLS，1999年就有廠商推出了相應(yīng)的設(shè)備，速度之快是以前任何一種技術(shù)所沒(méi)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(shù)語(yǔ)；第二部分為標(biāo)準(zhǔn)的主體，描述了MPLS的標(biāo)記格式、標(biāo)記分配的屬性、標(biāo)記分配的概念

44、、標(biāo)記編碼、路由選擇機(jī)制和環(huán)路控制等內(nèi)容；第三部分描述了MPLS的主要應(yīng)用；第四部分描述了標(biāo)記分配協(xié)議LDP。 2000年前與MPLS相關(guān)的機(jī)構(gòu)主要有IEFT和ATM論壇。IETF中與MPLS有關(guān)的工作組包括： (1) Routing area 工作組； (2) MPLS 工作組。,ATM論壇中與MPLS有關(guān)的工作組包括: (1) Traffic Management

45、 工作組； (2) ATM-IP Collaboration 工作組。 1999年底，鑒于IP技術(shù)在Internet 的絕對(duì)統(tǒng)治地位，ITU-TSG13研究組將研究重心從B-ISDN和GII轉(zhuǎn)向MPLS，并一致同意將LDP/CR-LDP作為公用網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)信令。 2000年成立的MPLS論壇也是非?；钴S的MPLS研究機(jī)構(gòu)，由于其成員代表了主要的電信設(shè)備廠商，因而對(duì)MPLS標(biāo)準(zhǔn)的制定有很大的影

46、響。,4．主要應(yīng)用 MPLS提供了一個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案以滿足當(dāng)今骨干網(wǎng)對(duì)高性能的需求，其主要應(yīng)用目標(biāo)如下： 1) 提高數(shù)據(jù)網(wǎng)中分組轉(zhuǎn)發(fā)的性能 (1) 通過(guò)采用第二層交換技術(shù)，MPLS增強(qiáng)并簡(jiǎn)化了路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的能力。 (2) MPLS簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。 (3) 由于IP路由被標(biāo)記線速率交換替代，網(wǎng)絡(luò)性能得到了提高。,2) 支持區(qū)分服務(wù)的QoS (

47、1) MPLS采用流量工程的方式建立通路，以此來(lái)提供業(yè)務(wù)級(jí)的性能保證。 (2) MPLS同時(shí)提供基于約束的和顯式LSP的建立。 3) 支持網(wǎng)絡(luò)的可升級(jí)性(Scalability) MPLS可以避免在網(wǎng)孔型的IP-ATM中出現(xiàn)的N2覆蓋問(wèn)題。,4) 構(gòu)建可互操作的網(wǎng)絡(luò)(1) MPLS是一個(gè)實(shí)現(xiàn)IP與ATM網(wǎng)絡(luò)可以互操作的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。(2) MPLS簡(jiǎn)化了IP over SD

48、H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。,12.3.2 MPLS的總體結(jié)構(gòu) 1．主要功能 MPLS是IETF為業(yè)務(wù)流通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高效地尋路、轉(zhuǎn)發(fā)和交換而提供的一個(gè)框架，它執(zhí)行的主要功能有： (1) 提供對(duì)不同粒度的業(yè)務(wù)流的管理機(jī)制，例如不同硬件和機(jī)器之間、不同應(yīng)用之間的業(yè)務(wù)流。 (2) 保持原有第二層和第三層協(xié)議的獨(dú)立。

49、 (3) 提供一種將IP地址映射成簡(jiǎn)單的、固定長(zhǎng)度標(biāo)記的方法，該標(biāo)記可用于不同的分組轉(zhuǎn)發(fā)和分組交換技術(shù)。 (4) 為已有的路由協(xié)議如RSVP和OSPF(Open Shortest Path First)等提供接口。,2．主要名詞術(shù)語(yǔ) 1) 標(biāo)記(Label ) 標(biāo)記是一個(gè)短小、定長(zhǎng)，且只有局部意義的連接標(biāo)識(shí)符，它對(duì)應(yīng)于一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(FEC)。一個(gè)分組上增加的標(biāo)記代表該分組隸屬的FEC。標(biāo)記

50、可以使用LDP、RSVP或通過(guò)OSPF、BGP等路由協(xié)議搭載來(lái)分配。 2) LSP LSP(Label-Switched Path)指標(biāo)記交換路徑，在功能上它等效于一個(gè)虛電路。在MPLS網(wǎng)絡(luò)中，分組傳輸在LSP上進(jìn)行, 一個(gè)LSP由一個(gè)標(biāo)記序列標(biāo)識(shí)，它由從源端到目的端的路徑上的所有節(jié)點(diǎn)上的相應(yīng)標(biāo)記組成。,3) LSR LSR(Label Switched

51、Router)指標(biāo)記交換路由器，是一個(gè)通用IP交換機(jī)，位于MPLS核心網(wǎng)中，具有第三層轉(zhuǎn)發(fā)分組和第二層交換分組的功能。它負(fù)責(zé)使用合適的信令協(xié)議(如LDP/CR-LDP或RSVP)與鄰接LSR交換FEC/Label綁定信息，建立LSP。對(duì)加上標(biāo)記的分組，LSR將不再進(jìn)行任何第三層處理，只是依據(jù)分組上的標(biāo)記，利用硬件電路，在預(yù)先建立的LSP上執(zhí)行高速的分組轉(zhuǎn)發(fā)。,4) LER LER指標(biāo)記邊緣路由器，它位于接入網(wǎng)和MPL

52、S網(wǎng)的邊界的LSR，其中入口LER(Label Edge Router)負(fù)責(zé)基于FEC對(duì)IP分組進(jìn)行分類，并為IP分組加上相應(yīng)標(biāo)記，執(zhí)行第三層功能，決定相應(yīng)的服務(wù)級(jí)別和發(fā)起LSP的建立請(qǐng)求，并在建立LSP后將業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)發(fā)到MPLS網(wǎng)上。而出口LER則執(zhí)行標(biāo)記的刪除，并將除去標(biāo)記后的IP分組轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的目的地。通常LER都提供多個(gè)端口以連接不同的網(wǎng)絡(luò)(如ATM、FR、Ethernet等)，LER在標(biāo)記的加入和刪除，業(yè)務(wù)進(jìn)入和離開(kāi)MPLS網(wǎng)等

53、方面扮演著重要的角色。,5) FEC FEC(Forwarding Equivalence Class)指轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類，代表了有相同服務(wù)需求分組的子集。對(duì)于子集中所有的分組，路由器采用同樣的處理方式轉(zhuǎn)發(fā)。例如，最常見(jiàn)的一種是LER可根據(jù)分組的網(wǎng)絡(luò)層地址確定其所屬的FEC，根據(jù)FEC為分組加上標(biāo)記。,MPLS核心網(wǎng)之所以基于標(biāo)記，而不是直接使用FEC進(jìn)行交換，主要基于以下原因： (1) FEC長(zhǎng)度可變，甚

54、至是一個(gè)策略描述，基于它難以實(shí)現(xiàn)硬件高速交換。 (2) FEC是基于網(wǎng)絡(luò)層或更高層的管理信息得到的，而MPLS的目標(biāo)之一是支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，直接使用FEC不利于實(shí)現(xiàn)一個(gè)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)層的核心交換網(wǎng)。 (3) FEC-Label策略也增強(qiáng)了MPLS作為一種骨干網(wǎng)技術(shù)在路由和流量工程方面的靈活性和可伸縮性。,圖12.9 FEC-Label與LSP的關(guān)系示意圖,6) LDP LDP指標(biāo)

55、記分配協(xié)議，是MPLS中LSP的連接建立協(xié)議。LSR使用LDP(Label 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。,3．網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) MPLS屬于多層交換技術(shù)，它主要由兩部分組成，即控制面和數(shù)據(jù)面，其主要特點(diǎn)如下： (1) 控制面：負(fù)責(zé)交換

56、第三層的路由信息和標(biāo)記。 (2) 數(shù)據(jù)面：負(fù)責(zé)基于LIB進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)，其主要特點(diǎn)是采納ATM等的固定長(zhǎng)標(biāo)記交換技術(shù)進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)，從而極大地簡(jiǎn)化了核心網(wǎng)絡(luò)分組轉(zhuǎn)發(fā)的處理過(guò)程，提高了傳輸效率。,圖12.10 MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖,MPLS網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行標(biāo)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(luò)的可達(dá)性信息，維護(hù)并建立標(biāo)準(zhǔn)IP轉(zhuǎn)發(fā)路由表FIB。 1b：使用LD

57、P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(wù)，并為分組打上標(biāo)記。 (3) 核心LSR基于標(biāo)記執(zhí)行交換。 (4) 出口LER刪除標(biāo)記，轉(zhuǎn)發(fā)分組到目的網(wǎng)絡(luò)。,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(biāo)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(gè)目前流行的路由協(xié)議，如OSPF、BGP或IS-IS等。標(biāo)

58、記分配協(xié)議也有多種選擇，其中LDP使用TCP協(xié)議來(lái)保證LDP對(duì)等層在對(duì)話期間的控制數(shù)據(jù)可靠地在LSR間傳輸，同時(shí)LDP也負(fù)責(zé)維護(hù)、更新LIB的內(nèi)容。當(dāng)LDP處于發(fā)現(xiàn)操作狀態(tài)時(shí)，它使用UDP協(xié)議，在這個(gè)狀態(tài)下，LSR竭力搜索它的鄰居成員，同時(shí)也將自己在網(wǎng)上呈報(bào)。這是通過(guò)相互交換Hello分組實(shí)現(xiàn)的，而RSVP則采用UDP協(xié)議傳遞標(biāo)記信息。,數(shù)據(jù)面主要由IP轉(zhuǎn)發(fā)模塊和標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)模塊組成，其中IP轉(zhuǎn)發(fā)是指執(zhí)行傳統(tǒng)的IP轉(zhuǎn)發(fā)功能，它使用最長(zhǎng)地址匹

59、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(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)則根據(jù)給定分組的標(biāo)記進(jìn)行輸出端口/標(biāo)記的映射。圖12.11中灰色框部分通常用硬件實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)。,圖12.11 MPLS的功能模塊和相關(guān)協(xié)議,12.3.3 標(biāo)記的封裝 1．標(biāo)記的封裝 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，一個(gè)標(biāo)記是一個(gè)分組應(yīng)該經(jīng)過(guò)的路徑標(biāo)識(shí)，標(biāo)記封裝在分組第二層的Header中, 接收路

60、由器檢查分組中標(biāo)記的內(nèi)容以決定下一跳地址。一旦分組被打上標(biāo)記，分組在網(wǎng)上隨后的轉(zhuǎn)發(fā)將基于標(biāo)記來(lái)進(jìn)行。標(biāo)記值只有局部意義， 即一個(gè)標(biāo)記只是標(biāo)識(shí)相鄰兩個(gè)LSR間的一跳。,一個(gè)分組一旦被歸為一個(gè)新的FEC或到一個(gè)已有的FEC中， LER將為它分配一個(gè)標(biāo)記。標(biāo)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Header和網(wǎng)絡(luò)層Header之間增加一個(gè)MPLS Shim字段。如果數(shù)據(jù)鏈路層

61、是幀中繼時(shí)，則標(biāo)記值直接使用DLCI(Data Link Connection Identifier), 如果數(shù)據(jù)鏈路層是ATM時(shí)，則直接使用VPI/VCI作標(biāo)記，此時(shí)標(biāo)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(shí)，則在L2與L3層之間加一個(gè)Shim字段(32 bit)，由該字段來(lái)承載標(biāo)記，MPLS必須支持兩個(gè)不同的鏈路層標(biāo)記之間的轉(zhuǎn)換。,圖12.12 MPLS標(biāo)記的一般格式,Shim字段：32 bit。Lab

62、el：20 bit，只使用了16 bit。Exp(Experimental)：3 bit，用來(lái)指示CoS。BS(bottom of stack)：1 bit，當(dāng)BS=1時(shí)，標(biāo)記棧中的最后一項(xiàng)。TTL：8 bit for Time To Live。,圖12.13 MPLS中的標(biāo)記封裝方式,2．標(biāo)記堆棧 在MPLS中，允許一個(gè)分組或信元攜帶多個(gè)標(biāo)記，一般稱為標(biāo)記堆棧，它是一個(gè)順序的標(biāo)記集合，該機(jī)制允許MPLS網(wǎng)絡(luò)組織

63、成層次化的結(jié)構(gòu)，使得標(biāo)記既可用于一個(gè)ISP的MPLS域內(nèi)路由器之間轉(zhuǎn)發(fā)操作，也可用于更高層的MPLS域之間的轉(zhuǎn)發(fā)操作，標(biāo)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(biāo)記執(zhí)行交換。,在MPLS中，標(biāo)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(chǔ)的，在每個(gè)獨(dú)立的MPLS域內(nèi)，只需使用IGP協(xié)議(如OSPF、PNNI、RIP等)讓入口LER了解相應(yīng)的出口LER地址即可；而在不同域間則使用BGP協(xié)議來(lái)交換目的網(wǎng)絡(luò)的可

64、達(dá)性信息，建立路由表。該機(jī)制將極大地減小了LSR中FIB和LIB的大小，并簡(jiǎn)化了MPLS中隧道的操作模式。同時(shí)每個(gè)MPLS域的核心網(wǎng)可以保持其技術(shù)上的獨(dú)立性，極大地增強(qiáng)了MPLS網(wǎng)絡(luò)的靈活性、可擴(kuò)展性，如圖12.14所示。,圖12.14 標(biāo)記棧與MPLS網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu),LSR對(duì)標(biāo)記可進(jìn)行以下操作：Swap：基于棧頂標(biāo)記值進(jìn)行標(biāo)記交換。Push：將一個(gè)新的標(biāo)記壓入棧頂。Pop ：從棧頂彈出一個(gè)新的標(biāo)記。 在MPLS

65、網(wǎng)絡(luò)中，Push操作只在入口LER處進(jìn)行，而Pop操作也只在出口LER處進(jìn)行，LSR只是簡(jiǎn)單地對(duì)基于棧頂標(biāo)記值做Swap操作，并且MPLS本身并不限制標(biāo)記棧的層數(shù)。,3．標(biāo)記空間 標(biāo)記空間指標(biāo)記的可取值范圍，由于標(biāo)記是局部有效的，僅用來(lái)標(biāo)識(shí)兩個(gè)相鄰LSR之間的一跳，因此相鄰LSR之間都要通過(guò)標(biāo)記分配協(xié)議協(xié)商標(biāo)記空間。一個(gè)LSR用于 FEC/Tag綁定而使用的標(biāo)記空間可分為以下兩類： (1) 每平臺(tái)惟一：一

66、個(gè)標(biāo)記在一個(gè)LSR中是惟一的，不同的端口上不會(huì)出現(xiàn)相同值的標(biāo)記，標(biāo)記都從一個(gè)公共標(biāo)記池中分配。 (2) 每端口惟一：每一個(gè)端口都需配置一個(gè)標(biāo)記池，不同端口上的標(biāo)記可以有相同的值。,12.3.4 MPLS的信令機(jī)制 1．信令機(jī)制概述 MPLS的信令機(jī)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(luò)的可達(dá)性信息，建立并維護(hù)路由表FIB，主要由

67、現(xiàn)有的IP路由協(xié)議完成。 (2) 標(biāo)記分配控制：包括標(biāo)記的分配，LSP的創(chuàng)建，LIB的維護(hù)，主要由標(biāo)記分配協(xié)議來(lái)完成。,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(lái)確定目的網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性，主要用在MPLS域間，而IGP(包括OSPF、RIP、IS-IS)主要用在一個(gè)MPLS域內(nèi)，通過(guò)它確定下一跳的BGP路由器(也就是該域相應(yīng)的出口

68、LER)。 (2) 擴(kuò)展的路由協(xié)議：如OSPF-TE(Traffic-Engineering)、IS-IS-TE，可傳遞約束信息，如連接的容量、利用率、資源類型、優(yōu)先級(jí)、搶占權(quán)(preemption)等屬性信息，相關(guān)路由器可基于約束信息確定下一跳路由器地址，以支持QoS和流量工程。,2) 標(biāo)記分配控制 在MPLS網(wǎng)上，需要一種工具在LSR間傳送FEC/Label綁定信息，使得LSR根據(jù)這些信息建立和維護(hù)L

69、IB，從而創(chuàng)建從入口LER到出口LER的LSP。 MPLS可以使用的標(biāo)記分配協(xié)議包括：IETF新定義的LDP協(xié)議、RSVP協(xié)議，也可以使用現(xiàn)有的路由協(xié)議，如BGP、IS-IS、OSPF等捎帶FEC/Label綁定信息。另外為支持流量工程，還定義了擴(kuò)展的CR-LDP和RSVP-TE兩種協(xié)議。 由于MPLS還很新，目前哪一種標(biāo)記分配協(xié)議將會(huì)在未來(lái)的骨干網(wǎng)中占主導(dǎo)地位，還很難斷言，上述協(xié)議也是各有優(yōu)缺點(diǎn)，本文中