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MPLS基本概念

时间:2015-09-19 21:09 发布:http://www.pbsvpn.com 点击量:2146

  什么是MPLS VPN?MPLS基本概念是什么?

  MPLS(Multiprotocol Label Switching,多协议标签交换)起源于IPv4(Internet Protocol version 4,因特网协议版本4),最初是为了提高转发速度而提出的,其核心技术可扩展到多种网络协议,包括IPv6(Internet Protocol version 6,因特网协议版本6)、IPX(Internet Packet Exchange,网际报文交换)和CLNP(Connectionless Network Protocol,无连接网络协议)等。MPLS中的“M”指的就是支持多种网络协议。

  MPLS技术集二层的快速交换和三层的路由转发于一体,可以满足各种新应用对网络的要求。

  MPLS基本概念

  1. 转发等价类

  MPLS作为一种分类转发技术,将具有相同转发处理方式的分组归为一类,称为FEC(Forwarding Equivalence Class,转发等价类)。相同FEC的分组在MPLS网络中将获得完全相同的处理。

  FEC的划分方式非常灵活,可以是以源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议类型或VPN等为划分依据的任意组合。例如,在传统的采用最长匹配算法的IP转发中,到同一个目的地址的所有报文就是一个FEC。

  2. 标签

  标签是一个长度固定,仅具有本地意义的短标识符,用于唯一标识一个分组所属的FEC。一个标签只能代表一个FEC。

  标签长度为4个字节,其结构如图1所示。标签共有4个域:

  图 1 标签的封装结构

  标签共有4个域:

  Label:标签值字段,长度为20bits,用来标识一个FEC。

  Exp:3bits,保留,协议中没有明确规定,通常用作CoS。

  S:1bit,MPLS支持多重标签。值为1时表示为最底层标签。

  TTL:8bits,和IP分组中的TTL意义相同,可以用来防止环路。

  如图 2所示,如果链路层协议具有标签域,如ATM的VPI/VCI,则标签封装在这些域中;否则,标签封装在链路层头和网络层数据之间的一个垫层中。这样,任意链路层都能够支持标签。

  图 2 标签在分组中的封装位置

  Label:标签,Frame mode:帧模式,Cell mode:信元模式

  3. 标签交换路由器

  LSR(Label Switching Router,标签交换路由器)是MPLS网络中的基本元素,所有LSR都支持MPLS技术。

  4. 标签交换路径

  一个转发等价类在MPLS网络中经过的路径称为LSP(Label Switched Path,标签交换路径)。在一条LSP上,沿数据传送的方向,相邻的LSR分别称为上游LSR和下游LSR。如图 3中,R2为R1的下游LSR,相应的,R1为R2的上游LSR。

  图 3 标签交换路径LSP

  LSP在功能上与ATM和帧中继(Frame Relay)的虚电路相同,是从MPLS网络的入口到出口的一个单向路径。LSP中的每个节点由LSR组成。

  5. 标签分发协议

  LDP(Label Distribution Protocol,标签分发协议)是MPLS的控制协议,它相当于传统网络中的信令协议,负责FEC的分类、标签的分配以及LSP的建立和维护等一系列操作。

  MPLS可以使用多种标签发布协议,包括专为标签发布而制定的协议,例如:LDP、CR-LDP(Constraint-Based Routing using LDP,基于约束路由的LDP);也包括现有协议扩展后支持标签发布的,例如:BGP(Border Gateway Protocol,边界网关协议)、RSVP(Resource Reservation Protocol,资源预留协议)。同时,还可以手工配置静态LSP。

  6. LSP隧道技术

  MPLS支持LSP隧道技术。

  一条LSP的上游LSR和下游LSR,尽管它们之间的路径可能并不在路由协议所提供的路径上,但是MPLS允许在它们之间建立一条新的LSP,这样,上游LSR和下游LSR分别就是这条LSP的起点和终点。这时,上游LSR和下游LSR间的LSP就是LSP隧道,它避免了采用传统的网络层封装隧道。如4. 图 3中LSP就是R2、R3间的一条隧道。

  如果隧道经由的路由与逐跳从路由协议中取得的路由一致,这种隧道就称为逐跳路由隧道(Hop-by-Hop Routed Tunnel);否则称为显式路由隧道(Explicitly Routed Tunnel)。

  7. 多层标签栈

  如果分组在超过一层的LSP隧道中传送,就会有多层标签,形成标签栈(Label Stack)。在每一隧道的入口和出口处,进行标签的入栈(PUSH)和出栈(POP)操作。

  标签栈按照“后进先出”(Last-In-First-Out)方式组织标签,MPLS从栈顶开始处理标签。

  MPLS对标签栈的深度没有限制。若一个分组的标签栈深度为m,则位于栈底的标签为1级标签,位于栈顶的标签为m级标签。未压入标签的分组可看作标签栈为空(即标签栈深度为零)的分组。

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