MPLS技术研究及应用

MPLS（多协议标签交换）是一种可提供高性价比和多业务能力的交换技术， 它解决了传统IP分组交换的局限性，在业界受到了广泛的重视，并在中国网通、中国铁通全国骨干网等网络建设中得到了实践部署。采用MPLS技术可以提供灵活的流量工程、虚拟专网等业务，同时，MPLS也是能够完成涉及多层网络集成控制与管理的技术。
1．MPLS概述
1.1、MPLS的基本原理 
MPLS是一种第三层路由结合第二层属性的交换技术，引入了基于标签的机制，它把路由选择和数据转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径。MPLS网络由核心部分的标签交换路由器（LSR）、边缘部分的标签边缘路由器（LER）组成。LSR的作用可以看作是ATM交换机与传统路由器的结合，由控制单元和交换单元组成；LER的作用是分析IP包头，用于决定相应的传送级别和标签交换路径（LSP）。标签交换的工作过程可概括为以下3个步骤：
（1）由LDP（标签分布协议）和传统路由协议（OSPF、IS-IS等）一起，在LSR中建立路由表和标签映射表；
（2）LER接收IP包，完成第三层功能，并给IP包加上标签；在MPLS出口的LER上，将分组中的标签去掉后继续进行转发；
（3）LSR对分组不再进行任何第三层处理，只是依据分组上的标签通过交换单元对其进行转发。整个操作过程如图1：

图1 

IETF标准文档中定义的MPLS包头是插入在传统的第二层数据链路层包头和第三层IP包头之间的一个32位的字段，如图2所示：

图2

Label字段：20位，标签字段。
EXP：3位，实验字段。
S字段：1位，堆栈（Stack）字段。
TTL字段：8位，生存时间字段。
1.2、MPLS信令方式 
目前MPLS实现信令的方式可分为两类，一类是LDP／CR-LDP（Label Dispatch Protocol, Constrain based Routing Label Dispatch Protocol），源于ATM网络的思想。CR-LDP和LDP是同一个协议，CR-LDP是LDP的扩展，它使用与LDP相同的消息和机制，如对等发现、会话建立和保持、标签发布和错误处理。另外一类是RSVP，它基于传统的IP路由协议。RSVP和LDP／CR-LDP是两种不同的协议，它们在协议特性上存在不同，有不同的消息集和信令处理规程。从协议可靠性上来看，LDP／CR-LDP是基于TCP的，当发生传输丢包时，利用TCP协议提供简单的错误指示，实现快速响应和恢复。而RSVP只是传送IP包。由于缺乏可靠的传输机制，RSVP无法保证快速的失败通知。从网络可扩展性上看，LDP较RSVP更有优势，一般电信级网络中尤其是ATM网络中，应采用MPLS／LDP。ITU-T倾向于在骨干网中采用CR-LDP。 目前所有支持MPLS功能的路由设置都同时支持CR-LDP和RSVP两种MPLS的信令协议。