多协议标记交换MPLS

产生背景

MPLS具有以下三个方面的特点:
(1)支持面向连接的服务质量。
(2)支持流量工程,平衡网络负载。
(3)有效地支持虚拟专用网VPN。

MPLS的工作原理

基本工作过程

MPLS的一个重要特点就是不用长度可变的IP地址前缀来查找转发表中的匹配项目,而是给每一个IP数据报打上固定长度“标记”,然后对打上标记的IP数据报进行转发,这就使得IP数据报转发的过程省去了每到达一个路由器都要上升到第三次(网络层)用软件查找路由器过程,因而IP数据报转发的速率就大大地加快了。
“交换”表示在转发时不再上升到第三层查找转发表,而是根据标记在第二层(链路层)用硬件进行转发。
MPLS可使用多种链路层协议,如PPP、以太网、ATM、帧中继。

支持MPLS技术的路由器是标记交换路由器LSR(Label Switching Router)。LSR同时具备标记交换和路由选择的功能,标记交换是为了快速转发,但在这之前LSR需要使用路由选择功能构造转发表。

mpls的应用 mpls的技术特点_路由选择


基本工作流程如下:

(1)MPLS域中的各LSR使用专门的标记分配协议LDP(Label Distribution Protocol)交换报文,并找出和特定标记相对应的路径,即标记交换路径LSP(Label Switched Path)。MPLS是面向连接的,因为在标记交换路径LSP上的第一个LSR就是根据IP数据报的初始标记确定了整个的标记交换路径,就像一条虚连接一样。

(2)当一个IP数据报进入MPLS域时,MPLS入口节点会给它打上标记,并按照转发表把它转发给下一个LSR。以后的所有LSR都按照标记进行转发。

(3)由于在全网内统一分配全局标记数值非常困难,因此一个标记仅仅在两个标记交换路由器LSR之间才有意义。分组每经过一个LSR,LSR就要做两件事。一是转发,二是更换新的标记,即把入标记更换成出标记,标记兑换(label swapping)。做这两件事所需的数据都已清楚地写在转发表中。

(4)当IP数据报离开MPLS域时,MPLS出口节点(egress node)就把MPLS的标记去除,把IP数据报交付非MPLS的主机或路由器,以后就按照普通的转发方法进行转发。

“由入口LSR确定进入MPLS域以后的转发路径”称为显式路由选择(explicit routing)。

转发等价类FEC

“转发等价类”是路由器按照同样方式对待的IP数据报的集合。
可利用FEC实现网络负载均衡(流量工程or通信量工程)。

MPLS首部的位置与格式

使用一种封装技术:在把IP数据报封装成以太网帧之前,先插入一个MPLS首部。

mpls的应用 mpls的技术特点_路由选择_02


MPLS首部的四个字段:

(1)标记值 占20位。

(2)试验 占3位。目前保留用作试验。

(3)栈S 占1位。“标记栈”。

(4)生存时间TTL 占8位,用来防止MPLS分组在MPLS域中兜圈子。

MPLS标记栈应用于MPLS域嵌套的情况。

问题

判断题:
MPLS只能用于IPv4网络,不能用于IPv6网络。
感觉是错的,既然MPLS和IPv6同属于下一代因特网的技术,MPLS也应该能用于IPv6网络。
选择题:
下列与层叠网(overlay)技术无关的是:( )
A. MPLS B. CDN C. 6Bone D. BitTorrent

参考资料

谢希仁《计算机网络》