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华为MPLS资料__mpls技术白皮书
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更新于2023-03-03
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MPLS(Multiprotocol Label Switch,多协议标签交换)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。
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MPLS技术白皮书
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、MPLS VPN、MPLS 流量工程等
关键词
BGP:Border Gateway Protocol, 边界网关协议
CE: Custormer Edge,用户边界路由器
COS: Class of Service,服务等级
CR-LDP:Constraint-Based Route LDP,基于受限路由的标签分发协议
DF: Default Forwarding,缺省转发
DoD:Downstream On Demand,下游按请求分配标签
DS : Differentiated Services,差分业务
Du:Downstream Unsolicited,下游未被请求标签
EBGP: External BGP
EF: Expedited Forwarding,快速转发
FEC:Frowarding Equavalence Class,前向等价类
IGP: Interior Gateway Protocol,内部网关协议
LDP:Label Distribution Protocol,标签分发协议
LER:Label Edge Router,边缘标记交换机
LSP:Label-Switch Path,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: Provider Edge,运营商边界路由器
P router: Provider Router,骨干网核心路由器
PIM: Protocol-Independ Multicast,协议无关组播协议
QOS: Quality of Service,服务质量
RD:Route Distinguisher
RR:Router Reflector,路由反射器
RSVP:Resource Reservation Protocol,资源预留协议
SLA:Service Level Agreement,业务等级协定
TE : Traffic Engineering,流量工程
VPN: Virtual Private Networks,虚拟私有网
VPN Site: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:Virtual Routing Forwarding Table,虚拟路由转发表
1 概述
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(Multiprotocol Label Switch,多协议标签交换)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 MPLS VPN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 MPLS VPN 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,MPLS
VPN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MPLS VPN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
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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Steve Bellovin和网络运行
专家Randy Bush。MPLS的反对者认为MPLS,尤其是MPLS VPN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MPLS VPN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MPLS VPN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/BGP VPN,能用IPSec或专线的不必一定要用MPLS/BGP VPN。MPLS/BGP VPN
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
MPLS QoS、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MPLS VPN,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。
1.1 MPLS包头结构,在协议栈中的位置
通常,MPLS包头的结构如下图所示,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-Time To Live。
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