DA000015 MPLS协议原理 ISSUE1.0
第1章 MPLS协议原理
第1章 MPLS协议原理
1.1 MPLS 概述
MPLS 概述??MPLS 最初是用来提高路由器的转发速度而提出一个协议。由于MPLS在目前IP网络中非常关键的两项技术：VPN和流量工程（Traffic Engeering）中表现，MPLS已日益成为扩大IP网络规模的重要标准。?1996年，Ipsilon公司推出了IP Switching协议，通过标签交换数据包，引发了路由器技术的一次大革命。?1997年，IETF成立一个MPLS(MultiprotocolLabel Switching）工作组，作为独立于厂商的一系列标准的名称：??Multi-Protocol：支持多种三层协议，如IP、IPv6、IPX、SNA等Label Switching：给报文打上标签，以标签交换取代IP转发华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开 MPLS（Muxtiprotocol Label Switch）最初是用来提高路由器的转发速度而提出一个协议，但是由于MPLS在流量工程（Traffic Engeering）和VPN这一在目前IP网络中非常关键的两项技术中表现。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。Label短是为了易于处理，通常可以用索引直接引用。只具有局部意义是为了便于分配。熟识ATM的人可能很自然地想到ATM中的VPI/VCI。可以这么说ATM中的VPI/VCI就是一种标签。所以说ATM实际上就是一种标签交换。
1996年，Ipsilon公司推出了IP Switching协议，在数据通讯界立即引起具大震动。 Ipsilon公司由一个默默无闻的小公司，一举成为数据通讯界众所周知的公司，并由此引发了路由器技术的一次大革命，各公司纷纷推出自己的三层交换方案。
显然，各厂家独立的基于标签交换的解决方案是不可能被其他厂家接受的，需要形成统一的标准。所以在1997年，IETF成立一个工作组，经过多次商
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讨。MPLS(Multiprotocol Label Switching）这个术语被确实下去，作独立于厂商的一系列标准的名称。MPLS的宗旨就是要集成标签切换转发的高性能和网络层路由的灵活性的扩展性。
MPLS早期工作集中在IPV4上，但其核心技术可扩展到多种网络协议上（如IPV6，IPX，Appletalk，SNA等）。MPLS不局限于任何特定的链路层技术，它能在网络层实体间使用任意媒体传输网络层分组。
MPLS报文转发是基于标签的。IP包在进入MPLS网络时，MPLS入口的边缘路由器分析IP包的内容并且为这些IP包选择合适的标签，然后所有MPLS网络中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，标签被出口的边缘路由器分离。
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1.1.1 传统IP转发
传统IP转发分析IP报文头路由表最长匹配查找映射到下一跳分析IP报文头路由表最长匹配查找映射到下一跳分析IP报文头路由表最长匹配查找映射到下一跳??每一跳分析IP报文头，效率低IP的逐跳转发，在经过的每一跳处，必须进行路由表的最长匹配查找（可能多次），速度缓慢。?所有路由器都要知道整个网络的所有路由华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开 物理层从路由器的一个端口收到一个报文，上送到数据链路层。数据链路层去掉链路层封装，根据报文的协议域上送到网络层。网络层首先看报文是否是送给本机的，若是，去掉网络层封装，送给上层。若不是，则根据报文的目的地址查找路由表，若找到路由，将报文送给相应端口的数据链路层，数据链路层封装后，发送报文。若找不到路由，将报文丢弃。
IP的逐跳转发，在经过的每一跳处，必须进行路由表的最长匹配查找（可能多次），速度缓慢。并且所有的路由器需要知道全网的路由或者根据默认路由。
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1.1.2 MPLS 标签交换过程
MPLS 标签交换过程10.1.1.110.1.1.1L=3020L=查看路由表插入标签10.0.0.0/8 ?L=20标签交换L=20?L=30去掉标签查找路由表L=30?MPLS的标签转发，通过事先分配好的标签，为报文建立了一条标签转发通道?在通道经过的每一台设备处，只需要进行快速的标签交换即可（一次查找）华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开 MPLS的标签转发，通过事先分配好的标签，为报文建立了一条标签转发通道（LSP），在通道经过的每一台设备处，只需要进行快速的标签交换即可（一次查找）。
MPLS中，将所有进入网络的分组划分成转发等价类（FEC），并将每个特定FEC映射到下一跳，即进入网络的每一特定分组都被指定到某个特定的FEC中。每一特定FEC都被编码为一个短而定长的值，称为标签，标签加在分组前成为标签分组，再转发到下一跳。在后续的每一跳上，不再需要分析分组头，而是用标签作为指针，指向下一跳的输出端口和一个新的标签，标签分组用新标签替代旧标签后经指定的输出端口转发。
MPLS对特定分组进行FEC的指定，且只在分组进入网络时指定一次。后续路由器不再分析分组头，所有转发都根据标签进行。MPLS的转发模式和常规网络层转发相比，除了明显地简化转发、提高转发速度外，并且易于实现下述功能：显式路由（源路由），COS，QoS，流量工程等。
IP报文进入MPLS 的网络以后才进行标签交换，那么MPLS的网络结构是怎样的呢？
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1.1.3 MPLS基本网络拓扑结构
MPLS基本网络拓扑结构LERMPLS域LSRLERIP域IPLERLSRIP域LSPMPLSLSRLERIP域???LSR：Label Switch RouterLER：Label Edge RouterLSP：Label Switch Path华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开 MPLS网络的典型结构如图所示。MPLS的基本组成单元是MPLS标签交换路由器（LSR）。由MPLS LSR构成的网络区域称为MPLS域，位于MPLS域边缘与其它网络或用户相连的LSR称为边缘LSR（LER），而位于MPLS域内部的LSR则称为核心LSR。LSR既可以是专用的MPLS LSR也可以是由ATM等交换机升级而成的ATM-LSR。MPLS网络与传统IP网络的不同主要在于MPLS域中使用了标签交换路由器，域内部LSR之间使用MPLS协议进行通信而在MPLS域的边缘由MPLS边缘路由器进行与传统IP技术的适配。一个的数据流，在不同的节点被赋予确定的标签，数据转发按照这些标签进行。数据流所走的路径就是LSP。
报文在MPLS域内进行标签交换的时候是通过唯一确定的LSP, 在IP网络中报文转发路径是不确定的，可能同时存在多条路径。
当报文在进入MPLS域时，LER是如何将其导入一条唯一确定的路径呢？首先我们介绍一些MPLS的基本概念。
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