【文章內(nèi)容簡介】 經(jīng)提出的IP交換的思想、概念和組成部件。它的基本目標(biāo)之一是簡化通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)IP分組的過程。 在傳統(tǒng)的IP轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制中，每個路由器都要分析包含在每個分組頭中的信息，提取目的地址，執(zhí)行基于目的地址的路由表查詢，以及計算頭檢驗(yàn)碼、減值TTL（存活時間）和完成合適的出口鏈路層封裝。有效的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)發(fā)不僅依賴于路由器自身的功能，而且要依賴于路由信息交換協(xié)議（即路由選擇協(xié)議）來計算最佳的下一跳。或者簡單地說，每個路由器處理每個分組的過程都是：分析分組的網(wǎng)絡(luò)層的頭字段，根據(jù)目的地址前綴為分組分配一個FEC（轉(zhuǎn)發(fā)等效類），然后將FEC映射到下一跳路由器。,中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,31,5.3 體系結(jié)構(gòu),在MPLS網(wǎng)絡(luò)中，入口路由器不是將FEC映射到下一跳路由器，而是在分組上添加表示它所歸屬的FEC的一個標(biāo)記。在下一跳路由器上，因?yàn)榉纸M已經(jīng)跟FEC相關(guān)聯(lián)，所以沒有必要再檢查網(wǎng)絡(luò)層的頭。標(biāo)記被用來索引一個包含輸出端口和一個新標(biāo)記的連接表項(xiàng)。舊標(biāo)記被新標(biāo)記取代，然后分組被從輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳路由器。 圖54示出了在MPLS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的LSR基于標(biāo)記替換所進(jìn)行的分組轉(zhuǎn)發(fā)過程。,中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,32,5.3 體系結(jié)構(gòu),中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,33,5.3 體系結(jié)構(gòu),標(biāo)記交換的一個重要的結(jié)構(gòu)特征是把基于標(biāo)記的轉(zhuǎn)發(fā)操作從網(wǎng)絡(luò)層的控制功能中分離出來，使得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者能夠把若干當(dāng)前和未來的業(yè)務(wù)與一組標(biāo)記相關(guān)聯(lián)。MPLS網(wǎng)絡(luò)的入口路由器可以把分組映射到不同F(xiàn)EC的任何編號上。例如，一個FEC可能基于目的地選路、組播選路、一個源端/目的端地址對、一個源地址或者甚至是網(wǎng)絡(luò)入口的物理點(diǎn)。一個FEC也可以表示所有經(jīng)過一個顯式的非缺省路徑的分組。當(dāng)相應(yīng)的標(biāo)記在網(wǎng)絡(luò)中分配時，將形成針對每一種業(yè)務(wù)的端到端的交通通路。 無論為分組分配FEC的機(jī)制多么復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)對分組的轉(zhuǎn)發(fā)仍然是基于標(biāo)記交換。與傳統(tǒng)的IP轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制相比，MPLS使得基于策略的選路以一種更簡單的更直接的方式進(jìn)行。這樣，如果需要引入新的網(wǎng)絡(luò)層控制功能，就可以不必重新優(yōu)化或升級轉(zhuǎn)發(fā)通路上的組件和設(shè)備。當(dāng)發(fā)生不可預(yù)見的必要的網(wǎng)絡(luò)層變化時，已有的投資可以得到保護(hù)。例如，當(dāng)需要引入IPv6以獲得更大的地址空間時，不需要對現(xiàn)有的轉(zhuǎn)發(fā)通路做任何實(shí)質(zhì)性的修改。,中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,34,5.3 體系結(jié)構(gòu),對MPLS的基本要求是： * 簡化分組轉(zhuǎn)發(fā)過程以降低成本和提高性能； * 支持o（N）數(shù)量級的交換式路徑，其中N是網(wǎng)絡(luò)中MPLS節(jié)點(diǎn)數(shù)目 * 獨(dú)立于作為運(yùn)行基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)鏈路； *支持分級操作 * 兼容但獨(dú)立于現(xiàn)有的和將來可能有的網(wǎng)絡(luò)層路由選擇協(xié)議 * 支持對環(huán)路的避免和檢測，防止環(huán)路的形成，發(fā)現(xiàn)已產(chǎn)生的回路 * 允許把多個業(yè)務(wù)流匯聚在一個LSP（標(biāo)記交換通路）上轉(zhuǎn)發(fā) * 兼容現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)管理工具； * 支持單播和組播交通 * 同時支持拓?fù)潋?qū)動和流驅(qū)動的IP交換模型； * 可以用非MPLS交換技術(shù)支持SIN（Ship In the Night:夜幕下的船，指在同一處共存，但彼此都看不到對方）操作。例如，在ATM網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行LDP控制協(xié)議的同時，仍然可以運(yùn)行ATM論壇的信令協(xié)議。,中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,35,5.3 體系結(jié)構(gòu),MPLS包含一些核心組件和技術(shù)。 第一，MPLS中的關(guān)鍵設(shè)備是標(biāo)記交換路由器（LSR）。它既能運(yùn)行傳統(tǒng)IP的路由選擇協(xié)議，也能執(zhí)行一個特定的控制協(xié)議與鄰接的LSR協(xié)調(diào)FEC/標(biāo)記的綁定。 第二，MPLS的一個核心技術(shù)或組件是標(biāo)記。標(biāo)記是包含在每個分組中的一個短的固定長度的數(shù)碼，被用作如何轉(zhuǎn)發(fā)分組的依據(jù)。一對LSR必須就標(biāo)記的代碼和意義達(dá)成一致。例如，下游LSR可以告知上游LSR一個特別的標(biāo)記X代表一個被命名為A的特別的FEC。因此，標(biāo)記只在一對通信的LSR之間起作用，并用以表示一個從上游流向下游的分組是屬于一個特別的FEC。標(biāo)記的形式可以隨著物理鏈路的不同而不同，例如，它可以是VPI/VCI或DLCI，也可以包括COS（Class of Service: 服務(wù)類別）。,中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,36,5.3 體系結(jié)構(gòu),第三，MPLS的另一個核心技術(shù)是轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，即標(biāo)記交換。從典型的幀中繼和ATM網(wǎng)絡(luò)的性能和容量看來，標(biāo)記交換可以實(shí)現(xiàn)一個簡單的快速轉(zhuǎn)發(fā)過程。標(biāo)記由交換組件處理。當(dāng)一個分組包含一個標(biāo)記棧時，一個MPLS設(shè)備僅處理?xiàng)Ｖ械捻敳繕?biāo)記。 圖55示出了沿著一個LSP轉(zhuǎn)發(fā)分組的過程。,中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,37,5.3 體系結(jié)構(gòu),在入口LSP上，在分組上貼一個標(biāo)記，產(chǎn)生一個深度為M的標(biāo)記棧。沿著LSP的中間MPLS節(jié)點(diǎn)接收和處理這個分組。僅棧中的頂部標(biāo)記被處理，并與對應(yīng)于下一跳LSR的新標(biāo)記進(jìn)行交換。在LSP（標(biāo)記交換通路）的出口的LSR根據(jù)棧中下一個標(biāo)記的內(nèi)容作出轉(zhuǎn)發(fā)的決定（如果只有一個標(biāo)記，將基于網(wǎng)絡(luò)層頭的內(nèi)容作出轉(zhuǎn)發(fā)的決定）。也就是說，出口LSR只需彈出棧就可以得到棧中的下一個標(biāo)記（或網(wǎng)絡(luò)層頭的內(nèi)容）。如果頂部標(biāo)記能夠在從出口節(jié)點(diǎn)算起的倒數(shù)第二個LSR處就彈出棧，那么就可以得到一個更為優(yōu)化的方案。然后分組到達(dá)出口MPLS設(shè)備時，棧中頂部的內(nèi)容就已經(jīng)是用于轉(zhuǎn)發(fā)分組的標(biāo)記（或者是網(wǎng)絡(luò)層目的地址）。,中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,38,5.3 體系結(jié)構(gòu),MPLS的第四個核心技術(shù)是標(biāo)記分配。標(biāo)記分配是分配FEC／標(biāo)記綁定信息的過程，目的是為了形成一條標(biāo)記交換通路（LSP），并且使用標(biāo)記交換屬于某個特別的FEC的分組。這可以通過一個單獨(dú)的標(biāo)記分配協(xié)議（LDP：Label Distribution Protocol）來完成，也可以利用現(xiàn)有的控制協(xié)議（例如RSVP）捎帶。標(biāo)記分配可采用多種模式，作為例子，下游請求就是其中的一種。在這種情況下，對下游LSR而言，基本的操作包括分配標(biāo)記和把FEC/標(biāo)記綁定信息分發(fā)給上游的相鄰LSR。 建立MPLS的LSP，可以基于三種方式：特定數(shù)據(jù)流的到達(dá)，資源預(yù)留協(xié)議（如RSVP）建立的信息，或選路表更新消息?？紤]到可擴(kuò)展性是最主要的要求之一，以及MPLS是為特大型IP網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計的，拓?fù)潋?qū)動是最有可能被普遍采用的方案。圖56概念性地表示出在一對LSR之間由路由表更新所啟動的FEC/標(biāo)記綁定信息的交換過程。,中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,39,5.3 體系結(jié)構(gòu),中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,40,5.3 體系結(jié)構(gòu),當(dāng)LSR 2收到路由選擇表更新信息時，觸發(fā)計算新路徑的過程，由此在路由表（FIB: Forwarding Information Base, 轉(zhuǎn)發(fā)信息庫）中執(zhí)行添加或修改。LSR 2識別這個過程，并且對于每個FEC（在現(xiàn)在的情況下是地址前綴）在輸入端口上分配一個標(biāo)記，并放置在標(biāo)記信息庫（LIB: Label Information Base）中。這個標(biāo)記和相關(guān)的FEC就被用來與上游的LSR 1使用LDP進(jìn)行交流，然后LSR 1將這一標(biāo)記放置在它的LIB中相應(yīng)的輸出端口上。,中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,41,5.4 標(biāo)記分配協(xié)議,標(biāo)記分配協(xié)議（LDP）是一個控制協(xié)議，LSR使用它交換和協(xié)調(diào)FEC/標(biāo)記綁定信息。具體地講，LDP是關(guān)于消息交換和消息格式的協(xié)議，它使得對等LSR可以就一個特定標(biāo)記的數(shù)碼達(dá)成一致，這個標(biāo)記指示出分組所屬的一個特定FEC。為了能夠按照正確的順序可靠地傳送LDP消息，在對等的LSR之間需要建立一條TCP連接。LDP映射消息可以從任何本地LSR發(fā)起（獨(dú)立的LSP控制），或者從出口的LSR發(fā)起（有序的LSP控制），并從下游LSR流向上游LSR。一個特別的數(shù)據(jù)流的到達(dá)、一個資源預(yù)留建立消息，或路由選擇更新消息都可以觸發(fā)交換LDP消息。一旦一對LSR之間的交換用于特定的FEC的LDP消息，每個LSR都把它的LIB中的輸入標(biāo)記跟輸出標(biāo)記相關(guān)聯(lián)，之后就形成了一個從入口到出口的LSP。,中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,42,5.4 標(biāo)記分配協(xié)議,LDP消息可分成三類： 發(fā)現(xiàn)(discovery)、鄰接(adjacency)和映射(mapping)。 發(fā)現(xiàn)類消息發(fā)布并維護(hù)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)中的LSR的信息。一個LSR可以用它廣播一個“LDP Link Hello”消息給對應(yīng)所有路由器的組地址，把它自己的存在通知同一鏈路上其他的LSR。一個LSR也可以借助一個特定的IP地址把一個“LDP Hello”消息發(fā)送給沒有與其直接相連的LSR，例如，如果對等BGP被多個中間LSR分開，在它們之間就可能需要這樣做以交換路流/標(biāo)記映射信息。,中科院計算所 授課教師：魯士文 2005.11.30,43,5.4 標(biāo)記分配協(xié)議,鄰接類消息用于建立、維護(hù)和終結(jié)LSR對等節(jié)點(diǎn)之間的臨接關(guān)系。它包含建立一條TCP連接然后交換對話協(xié)商的消息的過程。協(xié)商參數(shù)包括LDP協(xié)議版本、時間值、VPI/VCI范圍等