一、mpls技術(shù)概述。

mpls技術(shù)的全稱是多協(xié)議標簽交換技術(shù)，是在Ciscotching技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的多協(xié)議標簽交換技術(shù)，屬于第三層交換技術(shù)。它引入了基于標簽的機制，將選擇和轉(zhuǎn)發(fā)分開，并通過標簽通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)置一個分組路徑，通過標簽交換路徑(LSP)完成數(shù)據(jù)傳輸。

mpls網(wǎng)絡(luò)由標簽交換路由器(LSR)的核心部分組成。邊緣部分的標簽邊緣路由器(LER)。LSR可視為ATM交換機與傳統(tǒng)路由器的結(jié)合，由控制單元和交換單元組成；LER的功能是分析IP包頭，確定相應(yīng)的傳輸級別和標簽交換路徑（LSP）。由于mpls技術(shù)隔離了標簽分發(fā)機制與數(shù)據(jù)流之間的關(guān)系，其實現(xiàn)不依賴于特定的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，可以支持各種物理和鏈路層技術(shù)（IP/ATM）。以太網(wǎng)。PPP。幀中繼。光傳輸?shù)龋?。mpls利用控制驅(qū)動模型的初始標簽捆綁的分，建立標簽交換路徑（LSP），連接多個標簽交換點建立LSP。一個LSP是單向的，全雙工業(yè)務(wù)需要兩個LSP。

標簽交換的工作流程如下：

路由表和標簽映射表標簽分發(fā)協(xié)議)和傳統(tǒng)路由協(xié)議(OSPF等)建立路由表和標簽映射表。

LER接收mpls入口處的IP包，完成第三層功能，并在mpls出口處的LER中刪除標簽，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。

LSR不再對分組進行第三層處理，而是通過交換單元根據(jù)分組上的標簽進行轉(zhuǎn)發(fā)。

二、mpls技術(shù)的應(yīng)用。

mpls因其面向連接和開放的結(jié)構(gòu)而得到了廣泛的應(yīng)用。目前，在大型ISP網(wǎng)絡(luò)中，mpls主要包括流量工程、服務(wù)水平（COS）、虛擬網(wǎng)絡(luò)（虛擬網(wǎng)絡(luò)）三個應(yīng)用程序1。隨著網(wǎng)絡(luò)資源需求的快速增長。隨著IP應(yīng)用需求的擴大和市場競爭的日益激烈，流量工程已成為mpls的主要應(yīng)用程序。由于IP選擇遵循最短路徑的原則，在傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)上很難實現(xiàn)流量工程。一旦傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)為IP包選擇了一條路徑，無論鏈路是否堵塞，IP包都會沿著這條路徑傳輸，這將導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)在某個地方過度利用資源，而其他地方則閑置網(wǎng)絡(luò)資源。

在mpls中，流量工程可以將業(yè)務(wù)流從IGP計算的最短路徑轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)中。無阻塞物理路徑，通過控制IP包在網(wǎng)絡(luò)中的路徑，避免業(yè)務(wù)流向擁擠的節(jié)點，合理利用網(wǎng)絡(luò)資源。

mpls的流量管理機制主要包括路徑選擇、負載平衡、路徑備份、故障恢復(fù)、路徑優(yōu)先級和碰撞等。

mpls非常適合為大型ISP網(wǎng)絡(luò)中的流量工程提供基礎(chǔ)，原因如下：

支持確定路徑，可以為每個LSP定義一個確定的物理路徑。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃絡(luò)規(guī)劃和分析LSP統(tǒng)計參數(shù)，確定瓶頸，掌握中繼線的使用。

基于約束的路由使LSP能夠滿足特定的需求。

不依賴特定的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，可以支持各種物理鏈路層技術(shù)(IP/ATM.以太網(wǎng).PPP.幀中繼.光傳輸?shù)取?，可以在基于組的網(wǎng)絡(luò)上運行。

2.服務(wù)等級。

mpls最重要的優(yōu)勢是，它可以提供傳統(tǒng)IP路由技術(shù)無法支持的新業(yè)務(wù)，提供更高水平的基礎(chǔ)服務(wù)和新的增值服務(wù)。Internet上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)流包括傳統(tǒng)文件傳輸。不同的應(yīng)用程序，如延遲敏感的聲音和視頻業(yè)務(wù)。為了滿足客戶的需求，ISP不僅需要流量工程技術(shù)，還需要業(yè)務(wù)分級技術(shù)。mpls為不同類型的業(yè)務(wù)提供了極大的靈活性，為不同的客戶提供了不同的業(yè)務(wù)。

mplsQOS由LER和LSR共同實現(xiàn)：在LER上對IP包進行分類，將IP包的業(yè)務(wù)類型映射到LSP的服務(wù)水平；在LER和LSR上同時進行帶寬管理和業(yè)務(wù)量控制，以確保各業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量得到滿足，改變傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的盡力而為?；趍pls的服務(wù)水平轉(zhuǎn)發(fā)通常采用兩種方法。

(1)業(yè)務(wù)流經(jīng)特定LSP時，根據(jù)mpls報頭中承載的優(yōu)先級，在每個LSR輸出接口處排隊。

（2）在一對邊緣LSR之間提供多個LSP，每個LSP可以通過流量工程提供不同的性能和帶寬保證。例如，入口LSR可以將一個LSP設(shè)置為高優(yōu)先級，另一個LSP設(shè)置為中等優(yōu)先級。

3.虛擬專網(wǎng)。

ISP為客戶提供可行的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，需要解決數(shù)據(jù)保密和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)專用IP地址重復(fù)使用的問題。

由于mpls的轉(zhuǎn)發(fā)是基于標簽值，不依賴于分組報頭中包含的目的地地址，這兩個問題得到了有效的解決。

mpls標簽堆棧機制使其具有構(gòu)建虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的靈活隧道功能，通常采用兩級標簽結(jié)構(gòu)，高級標簽指示數(shù)據(jù)流路徑，低級標簽作為虛擬專用網(wǎng)絡(luò)識別，指示數(shù)據(jù)流所屬的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。

通過一組LSP，通過標簽路由協(xié)議更新或標簽分配協(xié)議分發(fā)路由信息，為虛擬專用網(wǎng)絡(luò)中的不同網(wǎng)站提供鏈接。

mpls虛擬專用網(wǎng)絡(luò)識別機制支持多個具有重復(fù)專用地址空間的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。

每個入口LSR根據(jù)包的目的地地址和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)關(guān)系信息將業(yè)務(wù)分配到相應(yīng)的LSP中。

三、基于mpls建立虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。

基于mpls構(gòu)建虛擬專用網(wǎng)絡(luò)時，所需設(shè)備為路由器，可通過網(wǎng)絡(luò)上現(xiàn)有的路由器升級或新建。mpls配置在整個網(wǎng)絡(luò)的每個路由器中，每個接入點的路由器配置為mpls虛擬專用網(wǎng)絡(luò)PE(邊界)Router，其余路由器配置為mpls虛擬專用網(wǎng)絡(luò)P(核心)Router。整個網(wǎng)絡(luò)路由器運行內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IS-IS和mplsLDP協(xié)議。MP-BGP協(xié)議在PERouter之間運行，并建立Full-mesh的BGP連接。每個虛擬專用網(wǎng)絡(luò)用戶的路由設(shè)備CE連接到網(wǎng)絡(luò)接入點PERouter。用戶和PERouter之間運行EBGP(或RIP2.OSPF)協(xié)議。虛擬專用網(wǎng)絡(luò)用戶的地址空間由用戶確定，可使用私有保留地址。

mpls虛擬專用網(wǎng)限制虛擬專用網(wǎng)由信息僅在虛擬專用網(wǎng)內(nèi)傳播，具體流程如下。

PE路由器上有兩種相互隔離的路由表。一種是包含所有P和PE路由器路由的普通路由表；一種是連接到它的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的路由表，即VRF。每個虛擬專用網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)一個VRF。

PE路由器將虛擬專用網(wǎng)用戶地址(多為私有地址)轉(zhuǎn)換為虛擬專用網(wǎng)-V4地址，包括RD、SOO等新屬性，并存儲在相應(yīng)的VRF中。

同一虛擬專用網(wǎng)兩端的PE通過RSVP-Tunnel或LDP建立LSP(LabelSwitchPath)，用MP-iBGP交換虛擬專用網(wǎng)的路由。當PE收到本地虛擬專用網(wǎng)用戶的Packet時，PE在相應(yīng)的VRF中找到相應(yīng)的路由，找到下一個跳躍。

本地PE路由器通過之前建立的LSP將Packet轉(zhuǎn)發(fā)到異地PE路由器。

在相應(yīng)的VRF中，異地PE路由器找到需要從哪個用戶端口轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。

基于mpls的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)點。

mpls虛擬專用網(wǎng)絡(luò)提供了一個平臺，可以快速部署增值IP業(yè)務(wù)，包括內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、外部網(wǎng)絡(luò)、語音、多媒體和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。

mpls虛擬專用網(wǎng)絡(luò)可以通過限制虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的信息傳播，僅在虛擬專用網(wǎng)絡(luò)成員內(nèi)部提供與第二層虛擬專用網(wǎng)絡(luò)相同的隱私和安全性。

mpls虛擬專用網(wǎng)絡(luò)與用戶內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)提供無縫集成。

mpls虛擬專用網(wǎng)具有良好的擴展性。每個服務(wù)提供商可以設(shè)置數(shù)十萬個虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，每個虛擬專用網(wǎng)絡(luò)可以有數(shù)千個網(wǎng)站。

mpls虛擬專用網(wǎng)絡(luò)提供IP業(yè)務(wù)類別，支持虛擬專用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部多級業(yè)務(wù)，優(yōu)先選擇虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，靈活選擇服務(wù)級別。

mpls虛擬專用網(wǎng)絡(luò)為業(yè)務(wù)的快速實施提供了方便的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)成員管理和新的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建功能。

mpls虛擬專用網(wǎng)絡(luò)提供可伸縮的any-to-any連接，以擴展內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)以覆蓋多個業(yè)務(wù)。

mpls的流量管理功能可以保證網(wǎng)絡(luò)資源的合理利用，滿足用戶申請的服務(wù)質(zhì)量。

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