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MPLS技术研究及应用

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摘要：本文对MPLS技术进行了全面介绍，指出MPLS技术将发展成为运营商全国骨干网及各城域网的核心技术，同时简要介绍了MPLS技术在中国铁通IP骨干网络中的应用 。
MPLS（多协议标签交换）是一种可提供高性价比和多业务能力的交换技术，它解决了传统IP分组交换的局限性，在业界受到了广泛的重视，并在中国网通、中国铁通全国骨干网等网络建设中得到了实践部署 。采用MPLS技术可以提供灵活的流量工程、虚拟专网等业务，同时，MPLS也是能够完成涉及多层网络集成控制与治理的技术 。
1．MPLS概述
1．1、MPLS的基本原理
MPLS是一种第三层路由结合第二层属性的交换技术，引入了基于标签的机制，它把路由选择和数据转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径 。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的作用可以看作是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，用于决定相应的传送级别和标签交换路径（LSP） 。标签交换的工作过程可概括为以下3个步骤：
（1）由LDP（标签分布协议）和传统路由协议（OSPF、IS-IS等）一起，在LSR中建立路由表和标签映射表；
（2）LER接收IP包，完成第三层功能，并给IP包加上标签；在MPLS出口的LER上，将分组中的标签去掉后继续进行转发；
（3）LSR对分组不再进行任何第三层处理，只是依据分组上的标签通过交换单元对其进行转发 。
整个操作过程如图1：
图1
IETF标准文档中定义的MPLS包头是插入在传统的第二层数据链路层包头和第三层IP包头之间的一个32位的字段，如图2所示：
图2
Label字段：20位，标签字段 。
EXP：3位，实验字段 。
S字段：1位，堆栈（Stack）字段 。
TTL字段：8位，生存时间字段 。
1．2、MPLS信令方式
目前MPLS实现信令的方式可分为两类，一类是LDP／CR-LDP（Label Dispatch Protocol, Constrain based Routing Label Dispatch Protocol），源于ATM网络的思想 。CR-LDP和LDP是同一个协议，CR-LDP是LDP的扩展，它使用与LDP相同的消息和机制，如对等发现、会话建立和保持、标签发布和错误处理 。另外一类是RSVP，它基于传统的IP路由协议 。RSVP和LDP／CR-LDP是两种不同的协议，它们在协议特性上存在不同，有不同的消息集和信令处理规程 。从协议可靠性上来看，LDP／CR-LDP是基于TCP的，当发生传输丢包时，利用TCP协议提供简单的错误指示，实现快速响应和恢复 。而RSVP只是传送IP包 。由于缺乏可靠的传输机制，RSVP无法保证快速的失败通知 。从网络可扩展性上看，LDP较RSVP更有优势，一般电信级网络中尤其是ATM网络中，应采用MPLS／LDP 。ITU-T倾向于在骨干网中采用CR-LDP 。目前所有支持MPLS功能的路由设置都同时支持CR-LDP和RSVP两种MPLS的信令协议 。
1．3、MPLS的网络构成
MPLS网络由标签边缘路由器（LER）和标签交换路由器（LSR）组成 。在LSR内，MPLS控制模块以IP功能为中心，转发模块基于标签交换算法，并通过标签分配协议（LDP）在节点间完成标签信息以及相关信令的发送 。值得注重的是，LDP信令以及标签绑定信息只在MPLS相邻节点间传递 。LSR之间或ISR与LER之间依然需要运行标准的路由协议，并由此获得拓扑信息 。通过这些信息LSR可以明确选取报文的下一跳并可最终建立特定的标签交换路径（LSP） 。MPLS使用控制驱动模型，即基于拓扑驱动方式对用于建立LSP的标签绑定信息的分配及转发进行初始化 。LSP属于单向传输路径，因而全双工业务需要两条LSP，每条LSP负责一个方向上的业务 。

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