互联网标准：多协议标签交换(MPLS)体系架构详解

"RFC3031 - 多协议标签交换体系架构" 多协议标签交换（MPLS）是一种网络架构，它允许数据包在互联网协议（IP）网络中基于标签而不是IP地址进行转发，从而提高了数据传输的效率和性能。MPLS的核心是通过将标签附加到数据包上，使得网络设备能够快速识别并处理这些数据包，减少了复杂的路由查找步骤。 MPLS的基本组件包括： 1. **标签**：这是MPLS系统中的关键元素，是一个简短的标识符，用于替代传统的IP头中的目的地址进行数据包的转发。 2. **上游和下游LSR（Label Switching Router，标签交换路由器）**：LSR是网络中的节点，它们负责添加、移除或交换数据包的标签。上游LSR是相对于数据包流向而言的发送方，而下游LSR是接收方。 3. **标记报文**：包含MPLS标签的数据包。 4. **标签分配和分发**：通过特定的标签分发协议（如LDP，Label Distribution Protocol）进行，确保标签的正确配置和传播。 5. **标签栈**：某些情况下，一个数据包可能有多个标签，形成标签栈，允许在网络中实现多层的标签交换。 6. **下一跳标签转发表项（NHLFE）**：每个LSR都有一个NHLFE，指示数据包如何根据其当前的顶部标签进行转发。 7. **输入标签映射（ILM）**：存储每个接口的输入标签信息，用于确定如何处理到达的数据包。 8. **等价类到NHLFE的映射(FTN)**：同一等价类的流量可以分配相同的标签，映射到同一NHLFE，实现负载均衡和路径优化。 9. **倒数第二跳弹出**：在LSP的倒数第二个节点，数据包的顶部标签被移除，以便在最后一跳使用IP地址进行转发。 10. **生存时间(TTL)**：类似于IP头中的TTL字段，用于防止数据包在网络中无限循环。 11. **环路控制**：通过TTL和特定的标签分发策略来避免数据包的环路问题。 12. **标签编码**：定义了如何在硬件和软件中表示和处理标签，以及不同编码技术之间的互操作性。 MPLS支持多种网络技术，如ATM交换机，可以作为LSR使用。MPLS还支持隧道和分层，允许在一个LSP中创建另一个LSP，实现网络服务的隔离和QoS（服务质量）控制。此外，MPLS网络可以采用有序或独立的标签分配和控制方式，以适应不同的网络需求和性能要求。 标签分发协议（如LDP）是MPLS架构中的重要组成部分，负责在LSR之间协商和管理标签分配。LDP允许网络动态建立和维护LSP，同时提供了灵活性和可扩展性，以应对不断变化的网络条件和需求。 MPLS通过标签交换提供了一种高效的数据传输机制，允许网络运营商更好地管理和优化他们的网络资源，提高数据传输的速度和可靠性，并支持各种增值服务，如流量工程、虚拟私有网络（VPNs）和QoS策略实施。