多协议标签交换技术(MPLS)简介及应用

日期:2016-02-22 / 人气: / 来源:

MPLS概述

Internet的网络规模和用户数迅猛增长,进一步拓展网上运行的业务种类和提高网络的服务质量是目前人们最关心的问题。由于IP协议是无连接协议,Internet网络中没有服务质量的概念,不能保证有足够的吞吐量和符合要求的传送延迟,因此急需采取新的方法来改善目前的网络环境,才能大规模的发展新业务。

由于IP技术和ATM技术在各自的发展领域中都遇到了实际困难,彼此都需要借助对方以求进一步发展。多协议标签交换技术(MPLS)就是为了综合利用网络核心的交换技术和网络边缘的IP路由技术的各自有点而产生的。它是用标签来识别和标记IP报文,在MPLS的网络的入口处根据策略为每一个IP包加上固定长度的标记,即标签,在MPLS网络内部根据标签进行高速转发,在MPLS出口处去掉标签恢复成原来的IP包。MPLS结合了二层交换(ATM)和三层路由(IP)的优点,因其支持多种协议而称之为多协议。

MPLS融合模型

重叠模型:将网络层的功能实现在两个不同的设备上,IP的路由功能仍由IP路由器来实现。在IP和ATM之间,需要地址解析协议(ARP)实现媒体接入控制(MAC)地址与ATM地址的映射或IP地址与ATM地址的映射。重叠模型采用ATM论坛或ITU-T的信令标准,并与标准的ATM网络及业务兼容。

集成模型:将网络层的功能实现在一个设备上,但分成两个层次的模块,分别对外通信,并且直接运行IP协议选路。在集成模型中,将ATM层看成IP层的对等层,将IP层的路由功能与第2层交换功能结合起来,是IP网络获得ATM的选路功能。ATM端点只需使用IP地址进行标识,而不再需要地址解析协议,在ATM网络内使用现有的网络层路由协议来为IP报文选择路由。

MPLS的工作原理

MPLS网络由核心部分的标签交换路由器(LSR)、边缘部分的标签边缘路由器(LER)组成。LSR可以看作是ATM交换机与传统路由器的结合,由控制单元和交换单元组成;LER的作用是分析IP包头,决定相应的传送级别和标签交换路径(LSP)。

MPLS使用控制驱动模型初始化标签捆绑的分配及分发,用于建立标签交换路径(LSP),通过连接几个标签交换点来建立一条LSP。一条LSP是单向的,全双工业务需要两条LSP。

MPLS协议规定标签具有本地意义。在通常情况下,LSP的建立基于标准的IP路由协议,如开放最短路径优先协议(OSPF)。此外MPLS可为边缘标签交换路由器的标签映射方式提供多种算法,在路由技术上相当灵活。

工作流程如下:

1.      由LDP(标签分发协议)和传统路由协议(OSPF)在LSR中建立路由表和标签映射表。

2.      在MPLS入口处的LER接收IP包,完成第三层功能,并给IP包加上标签。

3.      在MPLS出口处的LER将分组中的标签去掉后继续进行转发。

4.      LSR不再对分组进行第三层处理,只是根据分组上的标签通过交换单元进行转发。

MPLS技术应用

(一)  流量工程

IP选路时遵循最短路径原则,所以在传统的IP网上实现流量工程非常困难。传统IP网络一旦为一个IP包选定一条路径,无论这条链路是否堵塞,IP包都会走这条路径传送,导致网络一部分瘫痪,一部分闲置。

在MPLS中,通过控制IP包在网络中所走的路径,避免业务流向已经拥挤的节点,实现网络资源的合理利用。流量管理的机制主要包括:路径选择、负载均衡、路径备份、故障恢复、路径优先级碰撞等。

 

(二)  服务等级

MPLS最重要的优势在于它能提供传统IP路由技术所不能支持的新业务,提供更高等级的基础服务和新的增值服务。MPLS的QOS是由LER和LSR共同实现的。

 

(三)  虚拟专网(VPN)

为给客户提供一个可行的VPN服务,ISP要解决数据保密及VPN内专用IP地址重复使用的问题。由于MPLS的转发是基于标签的值,并不依赖分组报头内所含的目的地址,因此有效地解决了这两个问题。

 

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