【文章內(nèi)容簡介】 們在這里抽象化的 標(biāo)記 ： L L2 是如何和 IP 報(bào)文一起傳輸?shù)摹? 標(biāo)記 、 標(biāo)記 棧與 標(biāo)記 棧 編碼 標(biāo)記 在 MPLS 體系結(jié)構(gòu)中處于核心地位。在 標(biāo)記 的指示下， LSR 以交換的方式讓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工作盡量只發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)層以下， 從而提高了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率。所以 MPLS 能夠在多大程度上簡潔的提供通常在網(wǎng)絡(luò)層完成的工作事實(shí)上決定了 MPLS 的生命力。原因很明顯：如果在數(shù)據(jù)交換過程中，為了實(shí)現(xiàn)一些基本的功能 ，數(shù)據(jù)包還必須被傳遞到網(wǎng)絡(luò)層去處理，那么 MPLS 的轉(zhuǎn)發(fā)效率優(yōu)勢將不復(fù)存在 。 這一點(diǎn)事實(shí)上決定了除了 標(biāo)記 以外，其他 應(yīng)該被編碼進(jìn)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)。 網(wǎng)絡(luò)層有 兩個(gè)工作是至關(guān)重要的：一個(gè)是為了控制報(bào)文傳輸范圍的 TTL 遞減工作， 實(shí)際上 IP 報(bào)文中 TTL 這個(gè)域應(yīng)用的廣泛程度是驚人的：許多應(yīng)用（例如： RIP 路由協(xié)議）利用它來防止環(huán)路、許多應(yīng)用（例如：組播）利用它來限制報(bào)文傳輸范圍、廣泛的被使用于網(wǎng)絡(luò)測試（ Tracert），甚至一些黑客程序利用報(bào)文初始 TTL 來確定操作系統(tǒng)。結(jié)論很清楚：當(dāng)一個(gè)帶 標(biāo)記 的報(bào)文在傳輸時(shí)， 它必須同時(shí)編碼一個(gè) TTL 域。 另一個(gè)是報(bào)文分類工作。 在 IP 報(bào)文中， DSCP（ Differentiated Services Coding Point）域被專門用于報(bào)文分類工作，報(bào)文分類工作是實(shí)現(xiàn) QoS 的基本組件 。 QoS 的重要作用對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)的重要性是不言而喻的。所以，當(dāng)一個(gè)帶 標(biāo)記 的報(bào)文在傳輸時(shí)， MPLS 設(shè)計(jì)者最終認(rèn)為需要一個(gè)域來標(biāo)識(shí)報(bào)文的類別是值得的。 8 為了安全、互連私有網(wǎng)絡(luò)、互連不同協(xié)議或是顯式指定某個(gè)數(shù)據(jù)包的路由方法，在網(wǎng)絡(luò)層領(lǐng)域，隧道技術(shù)被廣泛應(yīng)用。從本質(zhì)上來講，各種（ L2TP、 GRE、 IPSEC Tunnel 模式等）隧道都是用一個(gè)公開的或是可行的網(wǎng)絡(luò)層頭部封裝一個(gè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)包，完成這個(gè) 內(nèi)部的 包在特定網(wǎng)絡(luò)上的傳輸，這樣做的主要原因可能是內(nèi)部數(shù)據(jù)包不愿或是不能夠在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上傳輸。為了支持類似的應(yīng)用需求， MPLS 也支持 標(biāo)記 的層次結(jié)構(gòu)，即一個(gè)數(shù)據(jù)包可能包含多個(gè)標(biāo)記 。這多個(gè) 標(biāo)記 被組織成一個(gè)先進(jìn)后出的棧結(jié)構(gòu)，所以這些 標(biāo)記 被稱為 標(biāo)記 棧。 相應(yīng)的，最先入棧的 標(biāo)記 被稱為棧底 標(biāo)記 ，最新入棧的 標(biāo)記 被稱為棧頂 標(biāo)記 。 但是， 標(biāo)記 的棧式結(jié)構(gòu)對(duì)于 LSR 的轉(zhuǎn)發(fā)部件是透明的，所有的轉(zhuǎn)發(fā)決定必須而且只能基于棧頂 標(biāo)記 。 一個(gè)數(shù)據(jù)包中包含的 MPLS 標(biāo)記 的主要作用在于指示接受到這個(gè)數(shù)據(jù)包的 LSR 如何轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包。 但是必須注意的是， MPLS 并沒有被設(shè)計(jì)成網(wǎng)絡(luò)層的替代協(xié)議， MPLS 要做的只是利用網(wǎng)絡(luò)層提供的和其他控制部件所提供的控制信息，實(shí)現(xiàn)高效的并且靈活的轉(zhuǎn)發(fā)同樣的 MPLS 也不會(huì)代替鏈路層的工作。所以 標(biāo)記 棧 在數(shù)據(jù)報(bào)的封裝位置應(yīng)該是鏈路層之后，網(wǎng)絡(luò)層之前。 MPLS 標(biāo)記 的 在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中所起的 作用和 ATM 的 VPI/VCI 或是幀中繼的 DLCI 是類似的。 所以，就可以使用這些 鏈路層數(shù)據(jù)封裝中的這些 域來封裝 MPLS 標(biāo)記 。但是，不是所有的鏈路層都提供這種交換的機(jī)制，比如說 PPP 或是以太網(wǎng)，所以必須定義一個(gè)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層封裝的 MPLS 頭部。 我們 現(xiàn)在描述一種被稱 為通用 標(biāo)記 封裝方法 的封裝方法 ，這種方法可以用于 任何 鏈路層。 它定義了一個(gè)獨(dú)立于鏈路層的被稱為 MPLS 薄層的 MPLS 封裝， 可以封裝多個(gè) 標(biāo)記 ，每個(gè) 標(biāo)記 包括 20 位的 MPLS 標(biāo)記 、 3 位的實(shí)驗(yàn)域（ EXP）、 1 位棧頂 標(biāo)記 和 8 位 TTL 域 。 具體結(jié)構(gòu)如下圖所示： 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7鏈路層頭部 MPLS 薄層 網(wǎng)絡(luò)層頭部 數(shù)據(jù)20位標(biāo)簽 EXP S TTL 圖表 15 這里 標(biāo)記 域中所承載的就是我們在 里一直討論的 L L2 這些用于指示轉(zhuǎn)發(fā) 行為的 標(biāo)記 。 標(biāo)記 的數(shù)值范圍為： 02^20， 0、 3 這四個(gè) 標(biāo)記 有特殊含義， 415 保留。 標(biāo)記 值為 0 的 標(biāo)記 叫做 IP V4 顯式空 標(biāo)記 ， 這個(gè) 標(biāo)記 只能出現(xiàn)在棧底， 這個(gè) 標(biāo)記 對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)作只能是 刪除 標(biāo)記 棧并且這個(gè)數(shù)據(jù)包將會(huì)被送給 IP V4 模塊處理并轉(zhuǎn)發(fā)。 標(biāo)記 值為 2的 標(biāo)記 叫做 IP V6 顯式空 標(biāo)記 ，其 語法和語義 和 IP V4 顯式空 標(biāo)記 是類似的。 標(biāo)記 值為 3 的 標(biāo)記 叫做隱式空 標(biāo)記 。當(dāng)一個(gè) LSR 要給一個(gè)數(shù)據(jù)包換上一個(gè)新的 標(biāo)記 時(shí)，如果被換上的 標(biāo)記 是這個(gè) 標(biāo)記 ，那么 LSR 就不會(huì)執(zhí)行 標(biāo)記 交換操作，相反的， LSR 會(huì)在數(shù)據(jù)包中的 標(biāo)記 棧上執(zhí)行一個(gè) POP 操作。所以 這個(gè) 標(biāo)記 值不會(huì)出現(xiàn)在報(bào)文封裝中 ，只會(huì)用在標(biāo)記 分發(fā)協(xié)議中 。 標(biāo)記 值為 1 的 標(biāo)記 叫做路由器提醒（ Router Alert） 標(biāo)記 ，其作用類似于 IP 的路由器提醒選項(xiàng)（ Router Alert Option），用于提醒沿途的 LSR 在轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包之前應(yīng)該仔細(xì)檢查這個(gè)數(shù)據(jù)包，可以用在諸如 RSVP Path 消息等 消息 報(bào)文需要沿途路由器而不僅僅是 目的主機(jī) 處理 的 應(yīng)用中。 EXP 域（實(shí)驗(yàn)域）原先設(shè)計(jì)目的是用于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，目前主要用于?bào)文分類。起 著和 IP報(bào)文中 DSCP 類似的作用，可以用于編碼不同的 PHB（ Perhop Behavior：逐跳行為）。 9 S 比特叫做棧底標(biāo)識(shí)（ Bottom Of Stack）的作用是指示當(dāng)前這個(gè) 標(biāo)記 是否是棧底 標(biāo)記 。 TTL 域編碼 8 位 TTL 值，其基本作用是防止環(huán)路和限制報(bào)文傳輸范圍。 通常 對(duì)于 TTL的處理過程是：在 MPLS 網(wǎng)絡(luò)入口路由器上，當(dāng)接收到一個(gè) IP 報(bào)文后，首先將其 IP TTL 減1，當(dāng)它被發(fā)送之前， IP TTL 應(yīng)該被拷貝到 MPLS 頂層 標(biāo)記 中；在中間 LSR 上當(dāng)它收到一個(gè)帶 標(biāo)記 的報(bào)文時(shí)，首先將報(bào)文頂層 標(biāo)記 中的 TTL減 1，然 后做 標(biāo)記 交換操作并發(fā)送出去，這里的交換只交換 標(biāo)記 棧結(jié)構(gòu)頂層 標(biāo)記 封裝中的 20 比特 標(biāo)記 值；在出口 LSR 上，當(dāng)它收到一個(gè)帶 標(biāo)記 報(bào)文以后，首先會(huì)對(duì) MPLS TTL 做減 1 操作，然后做 標(biāo)記 彈出操作，然后將 MPLS TTL 拷貝到報(bào)文的 IP TTL 域，并將其送給網(wǎng)絡(luò)層發(fā)出。請(qǐng)注意，我們這里的假設(shè)是一層 標(biāo)記 棧，對(duì)于多層 標(biāo)記 棧的操作是類似的，我們把這個(gè)問題留到 習(xí)題 里去。 對(duì)于在 ATM、幀中繼網(wǎng)絡(luò)上 標(biāo)記 的封裝一般原則是：頂層（或最上兩層） 標(biāo)記 封裝在鏈路層的 VPI /VCI 或 DLCI 域中，而 標(biāo)記 棧的其余 標(biāo)記 則用我們上面描述的通用 標(biāo)記 封裝方法封裝。 我們這里討論的是 標(biāo)記 隨數(shù)據(jù)報(bào)文一起發(fā)送時(shí)的封裝形式，在下一部分要討論的 標(biāo)記 分發(fā)協(xié)議的報(bào)文中， 標(biāo)記 封裝自然只包含 20 位 標(biāo)記 值。 . 標(biāo)記 分 發(fā)協(xié)議 標(biāo)記分發(fā)協(xié)議概述 RT1 RT2NLSRBLSRA LSRCE1:E1::E1:E0:E0:E0::loopback:loopback:MPLS 域 圖表 16 我們在前面討論了一個(gè) LSR 如何依據(jù)輸入報(bào)文的頂層 標(biāo)記 （或網(wǎng)絡(luò)層地址）以及 ILM（或 FTN）來確定對(duì)于一個(gè)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)行為（即得 到 NHLFE） ， 本節(jié)以及下一節(jié)將 以上圖為例討論 ILM、 FTN 和 NHLFE 這些控制信息是如何形成的。 我們 將 把討論限制于一個(gè)特定的 FEC：所有目的 地址屬于 網(wǎng)絡(luò) 。對(duì)于這個(gè) FEC，我們下面描述一種可能的 各 LSR 上標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)信息生成過程。 當(dāng) LSRB 上路由協(xié)議收斂以后，即它發(fā)現(xiàn) ， 它就向上游LSR 發(fā)布一個(gè) FCELabel 映射 （以后我們將簡稱 標(biāo)記映射 ） ： ， 17， 10 其語義是：“當(dāng)你發(fā)給我的報(bào)文頂層 標(biāo)記 是 17時(shí)，我將對(duì)其采取 FEC 的轉(zhuǎn)發(fā)行為”。當(dāng)然，這里的上游 LSR 只會(huì)是 LSRA，而不會(huì)包含 LSRC，因?yàn)?LSRB從路由協(xié)議知道 FEC ， 因而 LSRC不應(yīng)該將屬于 FEC 。 當(dāng) LSRA 從 E1 口 收到 ， 17這個(gè) 映射 以后，它就可以建立自己的FTN 映射表了： FEC NHLFE 下一跳 發(fā)送接口 標(biāo)記 操作 其他 … 圖表 17 LSRA 上的 FTN 映射 同樣的 LSRC 也會(huì)給 LSRB 發(fā)送這樣的 標(biāo)記映射 ： ， 3，由于標(biāo)記 3 具備 倒數(shù)第二跳彈出 的特殊含義，所以對(duì) LSRB 而言，這個(gè) 映射 的語義是：對(duì)于屬于 ，應(yīng)該對(duì)原有標(biāo)記棧執(zhí)行 POP 操作（而不是將原有標(biāo)記棧頂層標(biāo)記交換為 3）。由于 LSRB 曾經(jīng)發(fā)布過關(guān)于 ，因而現(xiàn)在 LSRB 就可以把這些信息組合起來形成一張 ILM 表了： 入標(biāo)記 NHLFE 下一跳 發(fā)送接口 出標(biāo)記 其他 17 LSRC E1 3 … 圖表 18 LSRB 上的 ILM 當(dāng)然，對(duì)于 LSRC 而言，由于使用了倒數(shù)第二跳彈出技術(shù)，所以也就無需為。注意，由于考慮了倒數(shù)第二跳彈出，所以這里的幾個(gè)表格和 中的表格并不完全一樣。 從以上過程可以看出，標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)控制信息形成的關(guān)鍵就是 在標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)的上下游 LSR 之間 標(biāo)記映射 信息的 傳遞：本質(zhì)上就是下游 LSR 將特定標(biāo)記和特定 FEC 的 映射 通知給 上游LSR，這個(gè) 標(biāo)記映射 傳遞過程被稱為標(biāo)記分發(fā) 。 當(dāng)然，正如前面所述，這里描述的標(biāo)記分發(fā)方式只是兩種可能的方式之一，上面描述的這種方式被稱為下游自主 （ DU： Downstream Unsolicited） 方式，其含義是指下游自主決定是否給上游分發(fā) 標(biāo)記映射 ，而無需上游顯式請(qǐng)求。另外一種方式 叫做下游按需分配（ DOD：Downstream on Demand）方式，這種方式下游只有在上游顯式提出對(duì)于某個(gè) FEC 的標(biāo)記請(qǐng)求才會(huì)向上游分發(fā)和這個(gè) FEC 相關(guān)的 標(biāo)記映 射 。 從全局觀點(diǎn)來看，對(duì)于特定的 FEC，各獨(dú)立 上游 LSR、下游 LSR對(duì)于這個(gè) FEC 的在他們之間鏈路上和某個(gè)標(biāo)記的 映射 最終形成了一條 LSP。如在 圖表 16 中，對(duì)于 11 這個(gè) FEC，最終形成了 LSRA， LSRB， LSRC這樣一條 LSP。在我們上面所說明的過程 所描述的 LSP 控制方法也是兩種可選方法之一：獨(dú)立 LSP 控制方法。所謂，獨(dú)立的 LSP 控制方式是指一個(gè) LSR 在向上游分發(fā)和特定 FEC 相關(guān)的 標(biāo)記映射 之前， 無需 確保自己已經(jīng)獲得下游關(guān)于 這個(gè) FEC 的 標(biāo)記映射 。我們可以看到 圖表 16 中的 LSRB 正是這樣做的：當(dāng)它分發(fā) 標(biāo)記映射 ， 17給 LSRA 時(shí)，它還沒有從 LSRC 得到關(guān)于 射 。 另外一種 LSP 控制方式被稱為有序方式，這種方式下，一個(gè) LSR 在向上游分發(fā)和特定FEC 相關(guān)的 標(biāo)記映射 之前，必須確保自己已經(jīng)獲得下游關(guān)于這個(gè) FEC 的 標(biāo)記映射 （除非這個(gè) LSR 本身就是對(duì)于這個(gè) FEC 的出口路由器）。 對(duì)于特定 FEC 的 LSP， MPLS 標(biāo)記 轉(zhuǎn)發(fā)的路由可以使用 路由協(xié)議形成的逐跳路由，也可以不使用即使用某種顯式路由機(jī)制。對(duì)于前者我們稱這條 LSP 是逐跳路由的 LSP，后者則被稱為顯式路由的 LSP。截至目前為止，我們討論 的都是前者，后者在流量工程中有很重要的應(yīng)用。 獨(dú)立的 LSP 控制方式和有序的 LSP 控制方法各有不同的應(yīng)用場合，前者多用于 控制逐跳路由的 LSP，后者多用于控制顯式路由的 LSP。經(jīng)管這兩種 LSP 控制方式可以和任意的標(biāo)記分發(fā)方式配合工作，但是下游自主的標(biāo)記分發(fā)方式常和前者配合工作，以達(dá)到和路由協(xié)議同時(shí)快速收斂的目的；相應(yīng)的，下游按需的標(biāo)記分發(fā)方式常和有序的 LSP 控制方式配合使用，可以方便的實(shí)施顯式路由。 具體 在相鄰 LSR 之間進(jìn)行標(biāo)記分發(fā)工作的是標(biāo)記分發(fā)協(xié)議， 目前 可以用于 標(biāo)記分發(fā)協(xié)議 的有 ： LDP（ Label Distribution Protocol） 、 CRLDP（ Constraintbased LDP） 、 RSVPTE（ Extensions to Resource Reservation Protocol）、 BGP 等 。 下一節(jié)將介紹 LDP 協(xié)議，在以后的章節(jié)中將會(huì)介紹其他的協(xié)議。 LDP 正如前一節(jié)所述， LDP（ Label Distribution Protocol）是一種用于在一對(duì)標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)上下游LSR 之間分發(fā) FECLabel 映射 信息的協(xié)議。這對(duì)標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)上下游路由器互相被稱為標(biāo)記分發(fā)對(duì)等體。盡管圖表 16 中所示網(wǎng)絡(luò)中，標(biāo)記分發(fā)對(duì)等體之間都是直接相連的，但是這并不意味著標(biāo)記分發(fā)對(duì)等體必須直接相連，我們會(huì)在下一章介紹這個(gè)方面的應(yīng)用。 LDP 以消息的形式在對(duì)等體之間分發(fā)、維護(hù)標(biāo)記映射信息，為了保證標(biāo)記分發(fā)的可靠性， LDP 使用 TCP 的傳輸服務(wù)?？傮w上，所有 LDP 消息可以分為四類： 發(fā)現(xiàn)消息：用于發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的 LDP 相鄰體 會(huì)話消息：用于建立、維護(hù)和中止 LDP 對(duì)等體之間的會(huì) 話 分發(fā)消息：用于創(chuàng)建、改變以及刪除和 FEC 相關(guān)的標(biāo)記映射