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目录1．MPLS出现的原因...............................................................................22．MPLS关键技术...................................................................................22．1OSI参考模型..............................................................................32．2TCP/IP参考模型........................................................................42．3IP路由.........................................................................................52．4几种交换转发技术构架.............................................................73．MPLS基本概念...................................................................................83．1标签.............................................................................................93．2标签交换的转发表..............................................................93．3在分组中携带标签.............................................................103．4标签交换的转发算法.........................................................114．MPLS核心协议.................................................................................124．1有序的控制对独立的控制......................................................124．2环路检测与预防.......................................................................134．2．1环路预防与环路缓解...................................................134．2．2着色线程技术...............................................................144．3封装...........................................................................................165．MPLS展望及挑战.............................................................................18参考资料..................................................................................................18多协议标签交换技术MPLS1．MPLS出现的原因MPLS(Multi-ProtocolsLabelSwitching)自提出起就引起了各方面的广泛注意，各个厂商都相继投入大量的精力进行它的研究和开发。由于不同的解决方案侧重点不同，因而所带来的好处也就不同。但至少有一点可以肯定，MPLS远不止快速转发这—个优点，它将为运营商和大型企业带来众多的利益。国内外的一些运营商以及大型企业已经开始在它们的骨干内部利用MPLS来提高网络资源的使用率。作为一个大规模运营商网络的未来关键技术，MPLS可以为运营商或者大企业带来如下一些好处：(1)功能上的独立性——按照MPLS的思想，转发功能和路出功能是分开的，这样MPLS的核心只简单地执行转发功能，而无须检查包的全内容，这就允许了仅在网络的边缘实施一次路径以及策略的选择。使整体运营商骨干网络性能的提高得到了保证。(2)性能的优化——MPLS很好地结合了第二层交换的高效性以及第三层路由的灵活性，既简化了IP路由的操作，也高效地利用了网络的资源，从而使网络的性能得到优化。(3)资源的控制——MPLS允许你可以很好地控制资源，可以使流量工程自动化成为可能。(4)网络的演进——MPLS正在演进到一个强大的骨干网络中去。在这个网络中，MPLS作为惟一一个运行在多种第二层媒质之上的协议，将成为承载第三层业务(IP)的一项关键技术。(5)支持面向连接的QoS保证，解决了传统IP骨干网络的服各项量保证问题。(6)可以提供IPVNP业务。(7)简化IPv6实施。当然，MPLS的优点还有很多，尤其是在随着MPLS技术越来越成熟以后，应用领域会越来越广，相信将会有更多的价值被开发出来。2．MPLS关键技术IP是英文InternetProtocol的缩写，意思是“网间互连协议”，是专门为计算机网络相互连接、进行通信而设计的协议。日前人们广泛使用的Internet就是基于IP协议构建的。IP协议确定了计算机在网络上进行通信时应当遵守的规则，从而实现相互间的通信。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与Internet互连互通。也正是因为有了IP协议，Internet才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。要介绍IP网络，就不得不提到OSI参考模型和TCP／IP参考模型。2．1OSI参考模型ISO／IEC(国际标准化组织和国际电工委员会)是致力于国际标准的、自愿和非赢利的专门机构，其OSI模型(ReferenceModelofOpenSystemsInterconnection开放系统互联参考模型)作为各种网络层上使用的国际标准化协议：凡是按照此模型建立的网络就可以实现互联，这就是“开放”的意思。OSI模型有7层，根据不同层次的抽象功能分层，每层都可以实现—个明确的功能，每层功能的制定都有利于明确网络协议的国际标准，层次明确、避免各层的功能混乱。OSI模型中的每一层使用下层提供的服务，并向其上一层提供服务。OSI参考模型的7层由低到高分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图1所示。图1：OSI参考模型的分层·物理层物理层用以实现网络中两个实体之间的物理连接，涉及到的是在信道上传输的原始比特流。物理层的设计主要是处理机械、电气和过程的接口，以及物理层下的物理传输介质等，比如接插件的物理结构，针脚所代表的信号意义、传送方向、电压特性等。设计上必须保证一方发出“1”时，另一方接收到的同样是“1”而不是“0”。·数据链路层数据链路层的主要任务是利用物理层传输原始比特流的功能，使之对网络层显示为一条无错(errorfree)的链路。由于物理层仅仅收发、传送比特流．确保物理比特的正确性，而并不关心比特流的意义和结构，所以只能依赖数据链路层将发送数据封装到帧(frame)里，按顺序发送各帧，处理接收方回送的确认(acknowledgement)。并且由此，数据链路层还涉及产生和识别帧边界的功能。数据链路层处理帧的破坏、丢失和重复等问题，以及流量调节控制、线路使用权竞争等。本层将不可靠的物理层处理为对上层而言的可靠信道。数据链路层上的帧传输控制通常分为媒质访问控制(MAC)子层和逻辑链路控制(LLC)子层。MAC主要处理网络中用户对信道资源的竞争，比如共享媒质以太网中的冲突检测避让，以及如APON中上行信道对各个用户的分配问题。LLC主要实现数据成帧、差错控制、流量控制和链路控制等功能。·网络层网络层关系到网络的运行和控制，尤其是确定分组从源端到目的端的路由。路由选择可以通过网络中预先由网管配置的静态路由表，也可以在每次建立会话时确定，还可以根据网络当前的负载状况，高度灵活地为每一个数据包进行路由选择。·传输层传输层的基本功能是从会话层接收数据，并且在必要的时候将它分成较小的单元，传输给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。传输层向上层提供一个标准的、通用的界面或接口，使面向应用的上层细节和下层通信网络的细节相互隔离。传输层是真正的从源到目标“端到端”层，提供端到端的差错控制、顺序控制和流控制。也就是说，源端机上的程序，利用报文头和控制报文与目标机上的类似程序进行对话。·会话层会话层允许不同计算机上的用户建立会话关系，会话层允许进行类似传输层的普通数据的传输，并提供了对某些应用有用的增强服务会话，也可以被用于远程登录到分时系统或在两台机器间传递文件。·表示层表示层完成某些特定的功能：数据的表示(格式和代码)、转换，消除网内各个实体间的语义差异，比如用一种大家一致同意的标准方法对数据编码，数据的加密／解密、压缩／解压缩，终端的字符集、显示特性等格式转换。总之，表示层提供应用程序和它所需要的服务之间的标准接口、因为在异构网络中的数据格式必须要在各个平台之间相互转换，所以表示层在异构网络互联方而尤为关键。·应用层应用层包含大量人们普遍需要的协议、应用，为用户提供各种基于OSI结构网络的应用，如电子邮件、远程登录、文件传输等。为了使所有的应用程序都可以无缝地与网络结合，方法之一是定义一个抽象的网络虚拟终端(networkvirtualterminal)，编辑程序和其他所有的程序都面向该虚拟终端。向对每一种终端类型都写—软件把网络虚拟终端映射到实际终端，所有虚拟终端软件都位于应用层。OSI七层网络模型是一种理想的、抽象的网络分居概念，日前并没有实现。实际应用中各层的功能往往相互交织，并且很难清晰地分开。2．2TCP/IP参考模型新的传输手段和网络技术出现后，比如无线网络和卫星，当时的协议在和它们相连的时候出现了问题，所以需要一种新的参考体系结构。这个体系结构在它的两个主要协议出现以后，被称为TCP／IP参考模型。TCP/IP参考模型共有五层：应用层、传输层、网络层、网络接口层和物理层。与OSI参考模型相比，TCP／IP参考模型没有表示层和会话层。网络层相当于OSI模型的网络层，网络接口层相当于OSI模型中的数据链路层。其结构如图2所示。图2：TCP/IP参考模型在基于IP协议的网络中，位于IP上层的应用将数据递交给IP层，由IP层对数据进行封装并交由下层传输，从网络层的角度看，网络上统一以IP数据包的形式封装用户数据，从而使IP网络成为一个具有普适性的平台，各种计算机或其他具有IP能力的设备都能在网络上实现互通，具有“开放性”的特点。IP网络节点之间的数据通信通过数据包(数据包或分组)的形式实现，每个数据包都由头部和有效荷线(Payload)这两个部分组成，数据包头部中有目的地址等必要内容，需要传送的数据则被分割并封装到数据包的有效荷载中。网络节点检查数据包头部信息，根据目的地址等决定这个数据应该被包发给哪—个下游节点。封装在数据包有效荷载中的数据在最终的目的节点被取出并重新组合，恢复成发送前的形式。即便是拥有同一个目的地址的数据包也可能通过不同的网络路径达到同—个目的节点。在实际传送过程中，数据包还要能根据所经过网络规定的分组大小来改变数据包的长度，IP数据包的最大长度可达65535个字节。2．3IP路由路由动作包括两项基本内容：路由选择和转发。路由选择即判定到达目的地的最佳路径