MPLS_概述.doc

1.1? MPLS 概述 MPLS （ Multiprotocol Label Switching ）最初是用来提高路由器的转发速度而提出的一个协议，但由于其在流量工程（ Traffic Engineering ）和 VPN （ Virtual Private Network ）这两项目前在 IP 网络中非常关键的技术中的表现， MPLS 已日益成为扩大 IP 网络规模的重要标准。 MPLS 协议的关键是引入了标签（ Label ）的概念。它是一种短的易于处理的、不包含拓扑信息、只具有局部意义的信息内容。在 MPLS 网络中， IP 包在进入第一个 MPLS 设备时， MPLS 边缘路由器就用这些标签封装起来， MPLS 边缘路由器分析 IP 包的内容并且为这些 IP 包选择合适的标签。相对于传统的 IP 路由分析， MPLS 不仅分析 IP 包头中的目的地址信息，它还分析 IP 包头中的其他信息，如 TOS 等；之后所有 MPLS 网络中的节点都是依据这个简短标签来作为转发判决依据。当该 IP 包最终离开 MPLS 网络时，标签被边缘路由器分离。 1.2? MPLS 原理 如图 1-1 所示， MPLS 网络的基本构成单元是标签交换路由器 LSR （ Label Switching Router ），由 LSR 构成的网络叫做 MPLS 域。位于 MPLS 域边缘和其它用户网络相连的 LSR 称为边缘 LSR （ LER ， Labeled Edge Router ），位于区域内部的 LSR 则称为核心 LSR 。标签分组沿着由一系列 LSR 构成的标签交换路径 LSP （ Label Switched Path ）传送，其中入口 LSR 叫 Ingress ，出口 LSR 叫 Egress 。 图1-1 MPLS 1.2.1? 基本概念 首先介绍几个 MPLS 中特有的基本概念。 1. 标签及其结构 标签（ label ）是一个短的、长度固定的数值，由报文的头部所携带，不包含拓扑信息，只具有局部意义。标签同 ATM 的 VPI/VCI 以及 Frame Relay 的 DLCI 类似，是一种连接的标识符。如果链路层协议具有标签域，如 ATM 的 VPI/VCI 和 Frame Relay 的 DLCI ，则标签封装在这些域中；如果不支持，则标签封装在链路层和 IP 层之间的一个垫层中。这样，标签能够被任意的链路层所支持。 标签的封装结构如图 1-2 所示，它位于链路层包头和网络层分组之间，长度为 4 个字节。标签共有 4 个域： 图1-2 Label ：标签值字段，长度为 20bits ，用于转发的指针。 Exp ： 3bits ，保留，用于试验。 S ： 1bit ， MPLS 支持标签的分层结构，即多重标签。值为 1 时表明为最底层标签。 TTL ： 8bits ，和 IP 分组中的 TTL 意义相同。 2. 等价转发类 转发等价类（ FEC —— Forwarding Equivalence Class ）是在网络中遵循相同转发路径的报文的集合。例如，在传统的最长匹配算法的 IP 转发中，到同一个目的地址的所有报文是一个转发等价类。实际上，转发等价类的划分方式是非常灵活的，可以是源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议类型、 VPN 等信息的任意组合。在 MPLS 中，一个标签标识了一个转发等价类。 3. 标签交换路径 一个转发等价类在 MPLS 网络中走过的路径称为标签交换路径 (LSP —— Label Switched Path) 。 LSP 在功能上同 ATM 和 Frame Relay 的虚电路是等价的，它是从入口到出口的一个单向路径。 LSP 中的每个节点称为标签转发路由器 (LSR) ，其中，入口和出口节点分别称为入口 LSR （ Ingress ）和出口 LSR （ Egress ）。 4. 标签分配和分发 在 MPLS 体系中，将特定标签分配给特定 FEC 的决定由下游 LSR 作出，下游 LSR 随后通知上游 LSR 。即标签由下游指定，分配的标签按照从下游到上游的方向分发。 MPLS 中使用的标签分发方式有两种：下游自主标签分发方式（ DU ， Downstream Unsolicited ）和下游按需标签分发方式（ DoD ， Downstream On Demand ）。 对于一个特定的 FEC ， LSR 无须从上游获得标签请求消息即进行标签分配与分发的方式，称为下游自主标签分配。 对于一个特定的 FEC ， LSR 获得标签请求消息之后才进行标签分配与分发的方式，称为下游按需标签分配。 具有标签分发邻接关系的上游 LSR 和下游 LS