现代通信交换课程设计3.docx

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现代通信交换课程设计3

兰州交通大学

现代交换技术课程设计

学院：

电子与信息工程学院

专业：

通信工程

班级：

2007级3班

学生姓名：

石铭磊

学号：

20069845

指导教师：

李新颖

成绩：

通信网中的MPLS技术

目录

摘要……………………………………………………………………………………………3

关键词…………………………………………………………………………………………3

概述……………………………………………………………………………………………4

1.MPLS的定义……………………………………………………………………………4

2.MPLS包头结构…………………………………………………………………………6

3.MPLS信令………………………………………………………………………………6

MPLSVPN……………………………………………………………………………………7

1.三层MPLSBGPVPN…………………………………………………………………7

2.跨域的MPLSVPN……………………………………………………………………8

3.二层MPLSBGPVPN…………………………………………………………………9

4.LDP扩展实现的MPLSVPN…………………………………………………………9

MPLS隧道透传……………………………………………………………………………10

MPLS流量工程……………………………………………………………………………10

1.MPLS流量工程的组成………………………………………………………………11

2.ISIS/OSPF的流量工程扩展…………………………………………………………11

3.约束路由计算…………………………………………………………………………11

4.流量工程MPLS信令…………………………………………………………………12

5.BGP/IGP流量横切……………………………………………………………………12

MPLS流量工程与QoS技术………………………………………………………………12

参考文献……………………………………………………………………………………14

摘要

本文详细介绍了Quidway系列路由器所应用的MPLS技术，包括MPLS的一些基本概念、MPLSVPN、MPLS流量工程等。

关键词

BGP:

BorderGatewayProtocol，边界网关协议

CE:

CustormerEdge，用户边界路由器

COS：

ClassofService，服务等级

CR-LDP:

Constraint-BasedRouteLDP，基于受限路由的标签分发协议

DF:

DefaultForwarding，缺省转发

DoD：

DownstreamOnDemand，下游按请求分配标签

DS:

DifferentiatedServices，差分业务

Du：

DownstreamUnsolicited，下游未被请求标签

EBGP:

ExternalBGP

EF:

ExpeditedForwarding，快速转发

FEC：

FrowardingEquavalenceClass，前向等价类

IGP:

InteriorGatewayProtocol，内部网关协议

LDP:

LabelDistributionProtocol，标签分发协议

LER：

LabelEdgeRouter，边缘标记交换机

LSP：

Label-SwitchPath，标记交换路径

MP-BGP：

多协议扩展BGP

MPLS:

多协议标记交换技术

PE:

ProviderEdge，运营商边界路由器

Prouter：

ProviderRouter，骨干网核心路由器

PIM:

Protocol-IndependMulticast，协议无关组播协议

QOS:

QualityofService，服务质量

RD：

RouteDistinguisher

RR：

RouterReflector，路由反射器

RSVP:

ResourceReservationProtocol，资源预留协议

SLA：

ServiceLevelAgreement，业务等级协定

TE:

TrafficEngineering，流量工程

VPN:

VirtualPrivateNetworks，虚拟私有网

VPNSite：

是VPN中的一个孤立的IP网络，可以属于一个或几个VPN。

每个Site通过RD标识。

VRF：

VirtualRoutingForwardingTable，虚拟路由转发表

概述

1.MPLS的定义

多协议标记交换（MultiprotocolLabelSwitch）是一种在开放的通信网上利用标记引导数据告诉和高效传输的新技术。

MPLS的核心是交换，也就是其最后一个字母S的含义；其次是标记，即字母L的含义；最后一层概念是多协议，即MP的含义。

Internet在近些年中的爆炸性增长，为Internet服务提供商（ISP）提供了巨大的商业机会，同时也对其骨干网络提出了更高的要求，人们希望IP网络不仅能够提供E-Mail、上网等服务，还能够提供宽带、实时性业务。

ATM曾经是被普遍看好的能够提供多种业务的交换技术，但是由于实际的网络中人们已经普遍采用IP技术，纯ATM网络已经不可能，现有ATM的使用也一般都是用来用来承载IP。

如此人们就希望IP也能提供一些ATM一样多种类型的服务。

MPLS就是在这种背景下产生的一种技术，它吸收了ATM的VPI/VCI交换一些思想，无缝地集成了IP路由技术的灵活性和2层交换的简捷性，在面向无连接的IP网络中增加了MPLS这种面向连接的属性。

通过采用MPLS建立“虚连接”的方法，为IP网增加了一些管理和运营的手段。

MPLS的最早原型是90年代中期由Ipsilon公司率先推出的IPSwitching协议，其目的主要是解决ATM交换机如何更好地支持IP，该协议使ATM交换机成为一台路由器，因而具有ATM交换机的高性能，突破了传统路由器的性能限制。

一时间Ipsilon名声大震。

当时路由器厂家实现标记交换的目的是为了解决IP路由查找不能达到线速的问题（因为IP路由查找采用的是最长地址匹配的方式，在路由器端口速度达到155M或622M时软件查找会由困难）。

这些早期不同厂家的标签交换的实现存在互通问题，所以在1997年IETF成立一个负责标记交换标准化的工作组---MPLS工作组。

它独立于各个设备实现厂家。

现有的MPLS相关协议和草案基本商来自于这个工作组和它后来派生出来的流量工程工作组和MPLSVPN工作组。

随着网络处理器技术的迅速发展，2.5G甚至10G的端口的路由线速查找都已经不成问题，MPLS应用也逐步转向MPLS流量工程和MPLSVPN等。

在IP网中，MPLS流量工程技术成为一种主要的管理网络流量、减少拥塞、一定程度上保证IP网络的QoS的重要工具。

在解决企业互连，提供各种新业务方面，MPLSVPN也越来越被运营商看好，成为在IP网络运营商提供增值业务的重要手段！

采用MPLSVPN技术可以把现有的IP网络分解成逻辑上隔离的网络，这种逻辑上隔离的网络的应用可以是千变万化的：

可以是用在解决企业单独互连、政府相同/不同办事部门的单独互连、也可以时用来提供新的业务---如为IP电话业务专门开辟一个VPN、以此解决IP网络地址不足、QoS保证、以及开展新业务等问题。

在MPLS越来越被看好的同时，反对使用MPLS的声音同样越来越尖锐。

主要的反对声音来自于AT&T的两位Internet研究者---安全权威SteveBellovin和网络运行专家RandyBush。

MPLS的反对者认为MPLS，尤其是MPLSVPN对IP网络来说是一个灾难！

认为MPLS彻底破坏了IP网络的现有结构，在IP网上增加了复杂的、难于管理和控制的VPN结构，在VPN数量很多的时候会严重影响骨干网的稳定性和可扩展性。

另外象三层MPLSVPN的安全也是一个问题，在VPN配置错误时，错被配进VPN的客户在VPN中没有任何阻难。

MPLS的反对者认为MPLS是没有必要的，解决VPN采用IPSec是一种更好、更安全、对现有网络改动也最小的解决方案。

MPLS的反对者认为给有拥塞的链路扩容也会是解决网络拥塞的更简单的办法。

以上观点虽然有些极端，但是MPLS技术确实给运营商提出了新的挑战，在实施MPLS时整个网络管理的复杂度明显增加！

如使用流量工程时需要对网络流量进行全面周期性测量、使用MPLSVPN需要针对每一个VPN管理一个VPN路由表！

在有成千上万个VPN的时候，管理成千上万个VPN路由表会是一个非常头痛的事。

所以并不是所有的VPN（如Site很少、端口速度又小的VPN）都要用MPLS/BGPVPN，能用IPSec或专线的不必一定要用MPLS/BGPVPN。

MPLS/BGPVPN比较适用于Site较多、端口速度大的VPN。

MPLS的另一个问题是标准还有待完善，很多都是草案，这些草案常常也只有一两个设备商支持，有些问题---如MPLSQoS、二层VPN互通、三层VPN跨域都还在发展之中，安全性也确实要差一些。

华为公司提供全面的MPLS解决方案，支持MPLSVPN，支持MPLS流量工程，认为MPLS是IP网中解决网络QoS问题、VPN问题的一个重要手段。

随着MPLS标准的不断完善，华为公司将能够及时的、全面的、满足标准的MPLS解决方案。

2.MPLS包头结构

通常，MPLS包头的结构，包含20比特的标签，3个比特的EXP，现在通常用做CoS，1个比特的S，用于标识这个MPLS标签是否是最低层的标签，和8个比特的TTL-TimeToLive。

MPLS包头的位置界于二层和三层之间，俗称2.5层。

MPLS可以承载的报文通常是IP包（当然也可以改进直接承载以太包、ATM的AAL5包、甚至ATM信元等，这在MPLSVPN中有详述）。

可以承载MPLS的二层协议可以是PPP、以太网、ATM和帧中继等。

对于PPP或以太网二层封装，MPLS包头结构如上图所示，但是对于ATM或帧中继，MPLS则直接采用分别采用VPI/VCI或DLCI做为转发的标签。

具体结构如下图所示：

MPLS可以看做是一种面向连接的技术。

通过MPLS信令或手工配置的方法建立好MPLS标记交换连接（LabelSwitchedPath，简称LSP）以后，在标记交换路径的入口把需要通过这个标记交换路径的报文打上MPLS标签，中间路由器在收到MPLS报文以后直接根据MPLS报头的标签进行转发，而不用再通过IP报文头的IP地址查找。

在MPLS标记交换路径的出口（或倒数第二跳），弹出MPLS包头，还回原来的IP包（在VPN的时候可能是以太网报文或ATM报文等）。

3.MPLS信令

通常使用的建立MPLS标记交换路径的信令有LDP/CR-LDP，RSVP-TE，BGP扩展等，其中LDP/CR-LDP和RSVP-TE是用来建立标签连接通路，LDP的标签分配模式有DoD（DownstreamOnDemand：

下游按请求分配标签模式）和Du（DownstreamUnsolicited：

下游未被请求标签分配模式）两种方式，LDP能够建立到某个目的路由其或目的子网的LSP，它的路由的每一跳是根据路由表确定的，也就是说LDP建立的LSP只有把需要转发的IP报文打包成MPLS，实际走的路由还是和原来的IP包走的路由是一样的。

LDP建立的LSP没有平衡流量的功能，只能起到建立虚连接的作用。

CR-LDP和RSVP-TE则能够携带带宽、部分明确路由、着色等约束参数，