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多协议标签交换

多协议标签交换(英語:Multi-Protocol Label Switching,縮寫為MPLS)是一種电信网络上利用標籤引導資料進行傳輸的路由技術。相較於傳統上利用網路地址來決定下一個節點,MPLS 則使資料沿著預定的路徑傳送,因此能減少在路由器上所花費的時間。多协议意指 MPLS 支援多種網路協定,並且也支援多種網路第二層的協定。

它的价值在于能够在一个无连接的网络中引入连接模式的特性;其主要优点是减少了网络复杂性,兼容现有各种主流网络技术,能降低网络成本,在提供IP业务时能确保QoS和安全性,具有流量工程能力。此外,MPLS能解决VPN扩展问题和维护成本问题。

MPLS属于第三代网络架构,是新一代的IP高速骨干网络交换标准,由IETF所提出,由Cisco、ASCEND、3Com等网络设备大厂所主导。

采用MPLS的数据包只须在OSI第二层(数据链结层)执行硬件式交换(取代第三层(网络层)软件式路由),它整合了IP选径与第二层标记交换为单一的系统,因此可以解决Internet路由的问题,使数据包传送的延迟时间减短,增加网络传输的速度,更适合多媒体讯息的传送。因此,MPLS最大技术特色为可以指定数据包传送的先后顺序。MPLS使用标记交换(Label Switching),网络路由器只需要判别标记后即可进行转送处理。

产生的背景

因特网迅猛发展对IP的承载网提出各种挑战,比如路由问题、QoS保障问题等。网络的发展正向宽带化、智能化和一体化的方向发展。未来的业务以突发性数据业务为主,ATM对其显得效率不足,传输和交换成本较高,而IP又显得能力不足。各种IP与ATM融合的技术如LANE, IPOA, TAG SWITCH等只能解决局部问题。

发展历史

  • 1996年,Ipsilon公司提出的一种专门在ATM网上传送IP分组的技术:IP Switching;Toshiba: cell switching router;
  • 1996年,Cisco: Tag Switching;IBM: Aggregate Route-based IP Switching;
  • 1997年,IETF: MPLS(Multiprotocol Label Switching)

工作原理

当一个未被标记的分组(IP包、帧中继或ATM信元)到达MPLS LER时,入口 LER根据输入分组头查找路由表以确定通向目的地的标记交换路径LSP,把查找到的对应LSP的标记插入到分组头中,完成端到端IP地址与MPLS标记的映射。

分组头与label的映射规则不但考虑数据流目的地的信息,还考虑了有关QoS的信息;在以后网络中的转发,MPLS LSR就只根据数据流所携带的标签进行转发。

技术特点

  • MPLS简化了分组的转发
基于定长短标签定完全匹配,MPLS易制造高速路由器。
  • MPLS支持有效的显式路由(explicit routing)
显式路由在网络负荷调节,保证QoS要求等方面起着重要作用;传统IP网络中,每个分组头都携带显式路由是不可能的;MPLS只是在LSP建立时使用吗、,MPLS显式路由可行。
  • MPLS有利于实现流量工程(Traffic Engineering)
  • MPLS支持QoS选路
QoS选路是指对特定的数据流,按其QoS要求来为它选择路由的方法。
  • 从IP分组到转发等价类的映射
MPLS只需要在其域的入口进行一次从IP分组到FEC的映射,使得IP分组到FEC的复杂转换得以简化。
  • MPLS支持多网络功能划分
MPLS引入了标记粒度的概念,使其能分层地将处理功能划分给不同的网络单元,让靠近用户的网络边缘节点承担更多的工作;与此同时,核心网络则尽可能地简单。
  • MPLS实现了用户不同服务级别要求的单一转发规范
  • MPLS提高了网络扩展性

Ethernet over MPLS

隨著乙太網路的不斷發展,乙太網路的性能、價格與ATM和其他的網路相比,具有巨大的優勢。純的乙太網路具有以下的不足:VLAN空間限制,沒有端點到端點的頻寬預留機制,沒有流量工程。

但是在和MPLS結合以後,乙太網路搖身一變,變成了面向連接的網路,有流量控制、有QoS保證、支持低延遲服務的網路。從而MPLS乙太網路受到了電信運營商的青睞,被大規模的部署在都會網路中,並正在向骨幹網路滲透。

MPLS在乙太網路中的實現分為L2和L3兩種,層次結構如下:

L2 物理層 乙太網路頭 MPLS頭 IP頭
L3 物理層 乙太網路傳輸 MPLS頭 乙太網路服務 IP頭

术语解释

转发等效类(Forwarding Equivalence Class,FEC)
是一系列具有某些共性的数据流集合(目的地相同、使用的转发路径相同、具有相同的服务等级等),这些数据在转发的过程中被LSR以相同的方式进行处理;
标记(Tag或Label)
简短的、长度固定的、具有本地意义的标识符,用以表征转发等价类(FEC)。
边缘标记交换路由器(LER: Label Edge Router)
根据LSP等因素给分组加标签的路由器。
标记交换路由器(LSR:Label Switched Router)
具有标记交换能力的路由器,它是标记交换的基本构成单元。
数据流(stream)
沿着同一路径、属于同一FEC的一组包被视为一个数据流。
业务流(flow)
一个应用到应用的数据流称为业务流。
上游(upstream)和下游(downstream)
“上游”和“下游”是根据数据流的流向而定的。
转发信息库(FIB)
FIB用于存放下一跳的相关信息。
流分类
在业务流进入LSR时首先需要进行分类,也就是将业务流划分为不同的FEC。
标记交换的封装
标记交换是一种支持多协议的技术,它可以在多种链路协议上运行。
流量工程(Traffic Engineering)
根据用户数据业务量及当前网络状态选择数据传输路径的过程,主要用来平衡网络中的负荷;
标签分发协议(LDP:Label Distribution Protocol )
控制LSR之间交换标签与FEC绑定消息,协调LSR之间工作的一系列规程。主要功能:让LSR实现FEC与标签的绑定,并将这种绑定通知给相邻的LSR,使各LSR对收到的标签绑定达成共识。
标签堆栈
MPLS中分组可以携带多个标签,这些标签在分组中以“堆栈”的形式存在,对标签堆栈的操作按照“后进先出”的原则。决定如何转发分组的标签始终是栈顶标签。

重要应用

MPLS VPN是一种基于MPLS技术的IP-VPN,根据PE(Provider Edge)设备是否参与VPN路由处理又细分为二层VPN和三层VPN。

相關條目

参考文献

  • 《MPLS宽带网络互联技术》 石晶林 人民邮电出版社
  • 《多协议标记交换技术》冯径 人民邮电出版社

多协议标签交换, 此條目已列出參考文獻, 但因為沒有文內引註而使來源仍然不明, 2015年5月19日, 请加上合适的文內引註来改善这篇条目, 此條目需要补充更多来源, 2015年5月19日, 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目, 无法查证的内容可能會因為异议提出而移除, 致使用者, 请搜索一下条目的标题, 来源搜索, 网页, 新闻, 书籍, 学术, 图像, 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源, 判定指引, 英語, multi, protocol, label, switching, 縮寫為mpls, 是一. 此條目已列出參考文獻 但因為沒有文內引註而使來源仍然不明 2015年5月19日 请加上合适的文內引註来改善这篇条目 此條目需要补充更多来源 2015年5月19日 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目 无法查证的内容可能會因為异议提出而移除 致使用者 请搜索一下条目的标题 来源搜索 多协议标签交换 网页 新闻 书籍 学术 图像 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源 判定指引 多协议标签交换 英語 Multi Protocol Label Switching 縮寫為MPLS 是一種电信网络上利用標籤引導資料進行傳輸的路由技術 相較於傳統上利用網路地址來決定下一個節點 MPLS 則使資料沿著預定的路徑傳送 因此能減少在路由器上所花費的時間 多协议意指 MPLS 支援多種網路協定 並且也支援多種網路第二層的協定 它的价值在于能够在一个无连接的网络中引入连接模式的特性 其主要优点是减少了网络复杂性 兼容现有各种主流网络技术 能降低网络成本 在提供IP业务时能确保QoS和安全性 具有流量工程能力 此外 MPLS能解决VPN扩展问题和维护成本问题 MPLS属于第三代网络架构 是新一代的IP高速骨干网络交换标准 由IETF所提出 由Cisco ASCEND 3Com等网络设备大厂所主导 采用MPLS的数据包只须在OSI第二层 数据链结层 执行硬件式交换 取代第三层 网络层 软件式路由 它整合了IP选径与第二层标记交换为单一的系统 因此可以解决Internet路由的问题 使数据包传送的延迟时间减短 增加网络传输的速度 更适合多媒体讯息的传送 因此 MPLS最大技术特色为可以指定数据包传送的先后顺序 MPLS使用标记交换 Label Switching 网络路由器只需要判别标记后即可进行转送处理 目录 1 产生的背景 2 发展历史 3 工作原理 4 技术特点 5 Ethernet over MPLS 6 术语解释 7 重要应用 8 相關條目 9 参考文献产生的背景 编辑因特网迅猛发展对IP的承载网提出各种挑战 比如路由问题 QoS保障问题等 网络的发展正向宽带化 智能化和一体化的方向发展 未来的业务以突发性数据业务为主 ATM对其显得效率不足 传输和交换成本较高 而IP又显得能力不足 各种IP与ATM融合的技术如LANE IPOA TAG SWITCH等只能解决局部问题 发展历史 编辑1996年 Ipsilon公司提出的一种专门在ATM网上传送IP分组的技术 IP Switching Toshiba cell switching router 1996年 Cisco Tag Switching IBM Aggregate Route based IP Switching 1997年 IETF MPLS Multiprotocol Label Switching 工作原理 编辑当一个未被标记的分组 IP包 帧中继或ATM信元 到达MPLS LER时 入口 LER根据输入分组头查找路由表以确定通向目的地的标记交换路径LSP 把查找到的对应LSP的标记插入到分组头中 完成端到端IP地址与MPLS标记的映射 分组头与label的映射规则不但考虑数据流目的地的信息 还考虑了有关QoS的信息 在以后网络中的转发 MPLS LSR就只根据数据流所携带的标签进行转发 技术特点 编辑MPLS简化了分组的转发基于定长短标签定完全匹配 MPLS易制造高速路由器 MPLS支持有效的显式路由 explicit routing 显式路由在网络负荷调节 保证QoS要求等方面起着重要作用 传统IP网络中 每个分组头都携带显式路由是不可能的 MPLS只是在LSP建立时使用吗 MPLS显式路由可行 MPLS有利于实现流量工程 Traffic Engineering MPLS支持QoS选路QoS选路是指对特定的数据流 按其QoS要求来为它选择路由的方法 从IP分组到转发等价类的映射MPLS只需要在其域的入口进行一次从IP分组到FEC的映射 使得IP分组到FEC的复杂转换得以简化 MPLS支持多网络功能划分MPLS引入了标记粒度的概念 使其能分层地将处理功能划分给不同的网络单元 让靠近用户的网络边缘节点承担更多的工作 与此同时 核心网络则尽可能地简单 MPLS实现了用户不同服务级别要求的单一转发规范 MPLS提高了网络扩展性Ethernet over MPLS 编辑隨著乙太網路的不斷發展 乙太網路的性能 價格與ATM和其他的網路相比 具有巨大的優勢 純的乙太網路具有以下的不足 VLAN空間限制 沒有端點到端點的頻寬預留機制 沒有流量工程 但是在和MPLS結合以後 乙太網路搖身一變 變成了面向連接的網路 有流量控制 有QoS保證 支持低延遲服務的網路 從而MPLS乙太網路受到了電信運營商的青睞 被大規模的部署在都會網路中 並正在向骨幹網路滲透 MPLS在乙太網路中的實現分為L2和L3兩種 層次結構如下 L2 物理層 乙太網路頭 MPLS頭 IP頭L3 物理層 乙太網路傳輸 MPLS頭 乙太網路服務 IP頭术语解释 编辑转发等效类 Forwarding Equivalence Class FEC 是一系列具有某些共性的数据流集合 目的地相同 使用的转发路径相同 具有相同的服务等级等 这些数据在转发的过程中被LSR以相同的方式进行处理 标记 Tag或Label 简短的 长度固定的 具有本地意义的标识符 用以表征转发等价类 FEC 边缘标记交换路由器 LER Label Edge Router 根据LSP等因素给分组加标签的路由器 标记交换路由器 LSR Label Switched Router 具有标记交换能力的路由器 它是标记交换的基本构成单元 数据流 stream 沿着同一路径 属于同一FEC的一组包被视为一个数据流 业务流 flow 一个应用到应用的数据流称为业务流 上游 upstream 和下游 downstream 上游 和 下游 是根据数据流的流向而定的 转发信息库 FIB FIB用于存放下一跳的相关信息 流分类 在业务流进入LSR时首先需要进行分类 也就是将业务流划分为不同的FEC 标记交换的封装 标记交换是一种支持多协议的技术 它可以在多种链路协议上运行 流量工程 Traffic Engineering 根据用户数据业务量及当前网络状态选择数据传输路径的过程 主要用来平衡网络中的负荷 标签分发协议 LDP Label Distribution Protocol 控制LSR之间交换标签与FEC绑定消息 协调LSR之间工作的一系列规程 主要功能 让LSR实现FEC与标签的绑定 并将这种绑定通知给相邻的LSR 使各LSR对收到的标签绑定达成共识 标签堆栈 MPLS中分组可以携带多个标签 这些标签在分组中以 堆栈 的形式存在 对标签堆栈的操作按照 后进先出 的原则 决定如何转发分组的标签始终是栈顶标签 重要应用 编辑MPLS VPN是一种基于MPLS技术的IP VPN 根据PE Provider Edge 设备是否参与VPN路由处理又细分为二层VPN和三层VPN 相關條目 编辑中间系统到中间系统 Intermediate system to intermediate system IS IS IEEE 802 1aq Shortest Path Bridging SPB 参考文献 编辑 MPLS宽带网络互联技术 石晶林 人民邮电出版社 多协议标记交换技术 冯径 人民邮电出版社 取自 https zh wikipedia org w index php title 多协议标签交换 amp oldid 75052917, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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