【正文】 邵陽學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 目 錄 第 1 章 緒論 ................................................. 1 概述 .............................................................. 1 涉及到的關(guān)鍵技術(shù) .................................................. 2 國內(nèi)外現(xiàn)狀與應(yīng)用前景 .............................................. 3 國內(nèi)外現(xiàn)狀 .................................................... 3 應(yīng)用前景 ...................................................... 4 第 2 章 VPN 技術(shù)原理 .......................................... 6 VPN 的歷史 ........................................................ 6 VPN 原理 .......................................................... 6 VPN 基本要求 ...................................................... 6 實(shí)現(xiàn) VPN 的關(guān)鍵技術(shù) ................................................ 7 第 3 章 MPLS 技術(shù)原理 ......................................... 9 MPLS 提出的意義 ................................................... 9 MPLS 的標(biāo)簽結(jié)構(gòu) .................................................. 10 MPLS 網(wǎng)絡(luò)工作原理 ................................................ 10 實(shí)現(xiàn) MPLS 網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù) .......................................... 13 標(biāo)記及其相關(guān)概念 ............................................. 13 MPLS 封裝 .................................................... 15 標(biāo)記交換路由器（ LSR）與標(biāo)記邊緣交換器（ LER） ................. 17 標(biāo)記分發(fā)協(xié)議（ LDP）與標(biāo)記交換路徑（ LSP） ..................... 19 第 4 章 在 MPLS 上實(shí)現(xiàn) VPN .................................... 22 MPLS/VPN 體系結(jié)構(gòu) ................................................ 22 PE 路由器的改造和 VRF 的導(dǎo)入 .................................. 22 MPBGP 協(xié)議對 VPN 用戶路由的發(fā)布 .............................. 22 MPLS/VPN 中標(biāo)簽分組的轉(zhuǎn)發(fā) ........................................ 24 多協(xié)議標(biāo)記交換 MPLS 網(wǎng)絡(luò) .......................................... 25 二層透傳 AToM ................................................... 26 三層 VPNMPLS VPN .............................................. 26 邵陽學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II MPLS VPN 工作流程 ................................................ 27 第 5 章 MPLS VPN 的應(yīng)用 ...................................... 29 MPLS VPN 的典型應(yīng)用方式 .......................................... 29 基于 MPLS VPN 技術(shù)的校園網(wǎng)多業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用 .......................... 29 某高校 MPLS VPN 架構(gòu) .......................................... 29 MPLS VPN 在企業(yè)中的應(yīng)用 .......................................... 32 第 6 章 MPLS VPN 技術(shù)優(yōu)勢與挑戰(zhàn) .............................. 34 VPN 優(yōu)勢明顯 ..................................................... 34 MPLS VPN 應(yīng)用 瓶頸與挑戰(zhàn) .......................................... 35 如何推動 MPLS VPN 在我國的發(fā)展 .................................... 36 結(jié) 論 ..................................................... 38 參考文獻(xiàn) ................................................... 39 致 謝 ..................................................... 40 邵陽學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒 論 概述 近年來，隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)日益擴(kuò)張，對自身網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出了更高的要求，主要變現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的靈活性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和可擴(kuò)展性方面。在這種情況下 VPN 以獨(dú)特的優(yōu)勢贏得企業(yè)的親睞。虛擬專用網(wǎng)技術(shù)在全世界 已經(jīng)迅速發(fā)展起來， 2021 年全球 VPN市場將達(dá)到 120 億美元。在 中國，近些年人們對 虛擬專用網(wǎng) 的定義開始了解，包括 虛擬專用網(wǎng) 的安全性、服務(wù)質(zhì)量等方面， 隨著 互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)的快速發(fā)展，中國的 虛擬專用網(wǎng) 市場將逐漸熱起來。對國內(nèi)的用戶來說， VPN 虛擬專用網(wǎng)最大的吸引力是價(jià)格。據(jù)估算，如果企業(yè)放棄租用專線而采用 虛擬專用網(wǎng) ，其整個網(wǎng)絡(luò)的成本可節(jié)約 21%45%，至于那些以電話撥號方式連網(wǎng)存取數(shù)據(jù)的公司，采用 VPN則可以節(jié)約通訊成本 50%80%。 VPN 技術(shù)廣泛的應(yīng)用于國家國防軍隊(duì)通信和遠(yuǎn)程指揮網(wǎng)絡(luò)平臺的搭建；應(yīng)用于企業(yè)網(wǎng) Intra、遠(yuǎn)程訪問、企業(yè)外部網(wǎng) Extra、企業(yè) 內(nèi) VPN網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)；應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)游戲領(lǐng)域中基于 VPN 網(wǎng)絡(luò)游戲大型網(wǎng)絡(luò)平臺的實(shí)施；應(yīng)用于電子商務(wù)領(lǐng)域中公司、分公司于顧客間應(yīng)用平臺的建設(shè)；同時隨著教育領(lǐng)域資源共享的開放性程度逐漸擴(kuò)大，VPN 技術(shù)也更為廣泛的應(yīng)用于教育事業(yè)、校園網(wǎng)建設(shè)等網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)；甚至在未來的發(fā)展中也將更為廣泛的應(yīng)用于可提供更加安全的、速度更快的、易用性更好的連接平臺的無線網(wǎng)絡(luò)。 使 用 VPN 可降低成本 ， 通過公用網(wǎng)來建 立 VPN，就可以節(jié)省大量的通信費(fèi)用，而不必投入大量的人力和物力去安裝和維護(hù)廣域網(wǎng)設(shè)備和遠(yuǎn)程訪問設(shè)備 ； 傳輸數(shù)據(jù)安全可靠 ， 虛擬專用網(wǎng)產(chǎn)品 均采用加密及身份驗(yàn)證等安全技術(shù)，保證連接用戶的可靠性及傳輸數(shù)據(jù)的安全和保密性 ； 連接方便靈活 ， 用戶如果想與合作伙伴聯(lián)網(wǎng)，如果沒有虛擬專用網(wǎng)，雙方的信息技術(shù)部門就必須協(xié)商如何在雙方之間建立租用線路或幀中繼線路，有了虛擬專用網(wǎng)之后，只需雙方配置安全連接信息即可 ； 完全控制 ， 虛擬專用網(wǎng)使用戶可以利用 ISP 的設(shè)施和服務(wù)，同時又完全掌握著自己網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)。用戶只利用 ISP 提供的網(wǎng)絡(luò)資源，對于其它的安全設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)管理變化可由自己管理。在企業(yè)內(nèi)部也可以自己建立虛擬專用網(wǎng)。 虛擬專用網(wǎng) 架構(gòu)中采用了多種安全機(jī)制，如隧道技術(shù)、加解 密技術(shù)、密鑰管理技術(shù)、身份認(rèn)證技術(shù)等，通過上述的各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，確保資料在公眾網(wǎng)絡(luò)中傳輸時不被竊取，或是即使被竊取了對方亦無法讀取數(shù)據(jù)包內(nèi)所傳送的資料。 虛擬專用網(wǎng) 雖邵陽學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 然是一項(xiàng)剛剛興起的綜合性的網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，但卻已經(jīng)顯示了其強(qiáng)大的生命力。 然而 虛擬專用網(wǎng) 也不是萬能的，在實(shí)際的應(yīng)用中也存在著很多問題。 傳統(tǒng)的虛擬專用網(wǎng)由于本身的技術(shù)缺陷，不可避免出現(xiàn)諸如網(wǎng)絡(luò)配置繁重、維護(hù)困難、安全性不高、不能保證服務(wù)質(zhì)量等問題。 對于 虛擬專用網(wǎng) 應(yīng)用過程中逐漸暴露的問題 , 需要采取適當(dāng)?shù)牟呗允侄?，以改善或加?因特網(wǎng) 上的路由分組的處理。 為了解決以上問題，工程任務(wù)組 IETF 提出了 MPLS 的概念。 MPLS 是一個多協(xié)議標(biāo)簽交換協(xié)議，是一種在開放的通信網(wǎng)上利用標(biāo)簽引導(dǎo)數(shù)據(jù)高速、高效傳輸?shù)男录夹g(shù)。它的價(jià)值在于能夠在一個無連接的網(wǎng)絡(luò)中引入連接模式的特性，其主要優(yōu)點(diǎn)是減少了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，兼容現(xiàn)有各種主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能降低 50％網(wǎng)絡(luò)成本，在提供 IP 業(yè)務(wù)時能確保服務(wù)質(zhì)量和安全性。此外， 基于 MPLS 技術(shù) 還能解決 VPN 擴(kuò)展問題和成本維護(hù)問題。 涉及到的關(guān)鍵技術(shù) 論文中主要涉及到的關(guān)鍵技術(shù)有 MPLS 技術(shù)和 VPN 技術(shù)。 MPLS 技術(shù)是一種將 ATM和 IP相結(jié)合的技 術(shù)，它基于標(biāo)記交換的機(jī)制，在 ATM 層上直接承載 IP業(yè)務(wù)。 MPLS 首先根據(jù)某種特定的映射規(guī)則，在網(wǎng)絡(luò)入口 LER 處將數(shù)據(jù)流分組頭和固定長度的端標(biāo)記對應(yīng)起來；然后在數(shù)據(jù)流的分組頭中插入標(biāo)記信息。在以后的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)過程里， LSR就只是根據(jù)數(shù)據(jù)流攜帶的標(biāo)記進(jìn)行交換或是轉(zhuǎn)發(fā)。 MPLS 技術(shù)中有主要有標(biāo)記技術(shù)、MPLS 封裝技術(shù)、標(biāo)記分發(fā)協(xié)議、標(biāo)記交換路徑。 VPN 技術(shù)是依靠 ISP 和其他 NSP（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商）在公用網(wǎng)絡(luò)中建立專用的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。 VPN 有別于傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)，它并不實(shí)際存在；或者說，在任意兩個節(jié)點(diǎn)之間的連接并沒有傳統(tǒng) 專網(wǎng)所說的端到端的物理連接，而是利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通過資源配置以及虛擬電路的建立來構(gòu)成動態(tài)的虛擬網(wǎng)絡(luò)。 VPN 采用了多種技術(shù)如隧道技術(shù)、加密技術(shù)、 QoS 技術(shù)、用戶認(rèn)證技術(shù)、密鑰技術(shù)等。 隨著 MPLS 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，基于 MPLS 的虛擬專用網(wǎng)（ MPLS VPN）技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注，它利用 MPLS 骨干網(wǎng)絡(luò)去建立 VPN，只需要在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商所提供的網(wǎng)絡(luò)上建立一條虛擬的線路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交流。 MPLS VPN 不是依靠封裝和加密技術(shù)，而是依靠轉(zhuǎn)發(fā)表和數(shù)據(jù)包的標(biāo)記來創(chuàng)建一個安全的 VPN。 MPLS VPN 具有安全性好、擴(kuò)展性強(qiáng) 、控制策略靈活、管理功能強(qiáng)、能夠?qū)崿F(xiàn) IP網(wǎng)中 QoS與流量工程、具有業(yè)務(wù)融合能力和服務(wù)級別協(xié)議以及為用戶節(jié)省費(fèi)用等特點(diǎn)。 邵陽學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 國內(nèi)外現(xiàn)狀與應(yīng)用前景 國內(nèi)外現(xiàn)狀 MPLS VPN 業(yè)務(wù)近幾年引起了全球運(yùn)營業(yè)的普遍關(guān)注。國外大的運(yùn)營商如 ATamp。T、Sprint、 Verizon、 BellSouth、 NTT 都已經(jīng)開始應(yīng)用 MPLS 網(wǎng)絡(luò)。我國運(yùn)營商中最早推出 MPLSVPN 業(yè)務(wù)的是中國網(wǎng)通，推出時間為 2021 年 6 月。隨著市場前景的日益看好，中國電信、中國鐵通也開始提供這項(xiàng)服務(wù)。此外，一些跨國運(yùn)營商也開始關(guān)注中 國市場，圍繞 MPLS VPN 業(yè)務(wù)的競爭正在中國市場上逐漸升溫。 （ 1）中國網(wǎng)通 2021 年，網(wǎng)通成為中國首個在全國范圍內(nèi)提供全程全網(wǎng)、端到端的寬帶 MPLS VPN 業(yè)務(wù)的電信運(yùn)營商。據(jù)網(wǎng)通稱， MPLS VPN 如今是中國網(wǎng)通所有國際產(chǎn)品中增長最快的業(yè)務(wù)，目前的業(yè)務(wù)量月均增長率在 25%左右，年增長率高達(dá) 300%。中國網(wǎng)通公司通過 MPLS VPN 技術(shù)已經(jīng)為大量的商業(yè)用戶提供了端到端的高質(zhì)量、安全可靠的網(wǎng)絡(luò)平臺和服務(wù)，用戶中不乏國際知名企業(yè)、運(yùn)營商以及金融業(yè)客戶；并且實(shí)現(xiàn)了 FR/ATM over MPLS 電路業(yè)務(wù)以及撥 號上網(wǎng)業(yè)務(wù)。 （ 2） 2021 年，中國電信在中國大陸建立其高密度的 IP/MPLS 網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)在同一物理網(wǎng)絡(luò)上支持對傳統(tǒng)業(yè)務(wù)和 IP/MPLS 新業(yè)務(wù)，并可快速提供用戶業(yè)務(wù)。比如對等接入、 IPVPN、城域以太網(wǎng)，通過二層 VPN 的方式承載 FR、 ATM、 DDN 業(yè)務(wù)的等。中國電信美國公司則將向在中國有業(yè)務(wù)的美國公司提供 MPLSVPN、通達(dá)中國內(nèi)地各處的專線業(yè)務(wù)和到 CHINANET 的直接 IP 接入等業(yè)務(wù)。 （ 3） MPLS VPN 技術(shù)主要用于跨國企業(yè)用戶和行業(yè)用戶在國內(nèi)外的分支機(jī)構(gòu)。在不能獨(dú)立建網(wǎng)的中小企業(yè)應(yīng)用也很廣泛。 MPLS VPN 技術(shù)為用戶提供了質(zhì)量和安全保證，同時大大節(jié)省了成本，特別是通過 MPLS VPN 為企業(yè)用戶提供語音、數(shù)據(jù)甚至視頻業(yè)務(wù)