搜索
第七章MPLS交换技术第七章MPLS交换技术本章内容：IP与ATM的融合MPLS总体介绍标记分发协议（LDP）标记交换路径（LSP）本章重点：理解MPLS的基本概念和工作原理本章难点：LDP和LSP第七章MPLS交换技术教学目标：1．知道IP与ATM融合的基本技术模型。2．知道IP交换、标记交换的基本概念。3．知道MPLS的网络体系结构、标记放置、分组转发。4．复述MPLS工作原理。5．识记标记及其相关概念、MPLS封装。6．知道LSP的建立过程和标记分发协议的基本思想。7．知道LDP对等层的侦测方法。8．简述LDP会话的建立与维护。9．知道循环探测与预防的方法。10．知道LDP协议规范中的LDP消息格式和TLV编码方案。11．简述标记交换路径的属性和路由选择方法。IP技术：►有统一的寻址体系和选路功能；►采用面向无连接的数据报方式；►结构简单，容易实现异型网络互连；►网络扩展性强，适用范围极其广泛；►主要缺点：没有服务质量保证为什么要进行融合?7.1IP与ATM的融合ATM技术：►有自己的地址结构和选路方式；►采用面向连接的虚电路方式；►对每个数据包的处理速度快，处理时间短；能承载任何信息流，有服务质量保证；►主要缺点：采用信令协议，与其它网络的互通互联能力差；为什么要进行融合?7.1IP与ATM的融合►IP与ATM并不存在对抗:IP在技术上需要ATM，ATM在商业应用方面又需要IP►能否将IP和ATM的优势相结合（融合），来构筑新一代宽带网络正是我们所关心的问题。为什么要进行融合?7.1IP与ATM的融合图7.1由ATM支持IP技术的重叠模型上层IP层ATM层物理层Q.SAALUNISIG上层IP层ATM层物理层Q.SAALUNISIGATM层ATM层物理层物理层UNISIG/B-ISUP/PNNIQ.SAALQ.SAALUNISIG/B-ISUP/PNNI（a）控制平面端系统端系统ATM交换节点ATM层ATM层物理层物理层上层IP层AAL5ATM层物理层上层IP层AAL5ATM层物理层ATM交换节点端系统端系统（b）用户平面7.1.1融合的技术模型重叠模型就是将IP当成一个网络与ATM网络互联，不更改ATM网络的协议模块，而将IP协议的功能层叠加在ATM上。IPATMIPATM7.1.1融合的技术模型图7.1由ATM支持IP技术的重叠模型上层IP层ATM层物理层Q.SAALUNISIG上层IP层ATM层物理层Q.SAALUNISIGATM层ATM层物理层物理层UNISIG/B-ISUP/PNNIQ.SAALQ.SAALUNISIG/B-ISUP/PNNI（a）控制平面端系统端系统ATM交换节点ATM层ATM层物理层物理层上层IP层AAL5ATM层物理层上层IP层AAL5ATM层物理层ATM交换节点端系统端系统（b）用户平面►ATM系统需要定义两套地址结构和选路协议，既要分配IP地址，也要分配ATM地址，以及两套维护管理功能。►所有在ATM网络上工作的协议均需解析协议，将高层的IP地址与相应的ATM地址联系起来。IPATMIPATM主要应用技术有：ATM上的传统IP（CIPOA）局域网仿真（LANE）ATM上的多协议（MPOA）图7.1由ATM支持IP技术的重叠模型上层IP层ATM层物理层Q.SAALUNISIG上层IP层ATM层物理层Q.SAALUNISIGATM层ATM层物理层物理层UNISIG/B-ISUP/PNNIQ.SAALQ.SAALUNISIG/B-ISUP/PNNI（a）控制平面端系统端系统ATM交换节点ATM层ATM层物理层物理层上层IP层AAL5ATM层物理层上层IP层AAL5ATM层物理层ATM交换节点端系统端系统（b）用户平面IPATMIPATM►重叠模型优点：使用ATMForum/ITU-T的信令标准，其复杂度较低，成熟程度较高。►重叠模型缺点：传送IP包效率较低，重复的地址和路由功能。7.1.1融合的技术模型图7.2集成模型中控制平面和用户平面的协议层结构（b）用户平面（a）控制平面端系统端系统ATM交换节点上层IP层ATM层物理层AAL5专用的IP控制协议ATM层ATM层物理层物理层AALAAL专用的IP控制协议专用的IP控制协议专用的IP控制协议上层IP层AAL5ATM层物理层ATM交换节点端系统端系统ATM层ATM层物理层物理层ATM层物理层专用的IP选路协议专用的IP选路协议AALAAL上层AAL5IP层上层IP层AAL5物理层ATM层集成模型是将IP路由器的智能和管理性能集成到ATM交换中形成的一体化平台。它将ATM单元实体与ATM网络地址分配策略和路由选择协议分离；ATM层被看作是IP层的对等层。集成在一起7.1.1融合的技术模型图7.2集成模型中控制平面和用户平面的协议层结构（b）用户平面（a）控制平面端系统端系统ATM交换节点上层IP层ATM层物理层AAL5专用的IP控制协议ATM层ATM层物理层物理层AALAAL专用的IP控制协议专用的IP控制协议专用的IP控制协议上层IP层AAL5ATM层物理层ATM交换节点端系统端系统ATM层ATM层物理层物理层ATM层物理层专用的IP选路协议专用的IP选路协议AALAAL上层AAL5IP层上层IP层AAL5物理层ATM层7.1.1融合的技术模型►ATM网络实体与IP采用完全相同的协议体系和地址分配策略；►ATM系统仅需要分配IP地址，网络中则采用IP选路技术，不再需要ATM的地址解析规程。集成在一起主要应用技术有：IP交换标记交换多协议标记交换（MPLS）图7.2集成模型中控制平面和用户平面的协议层结构（b）用户平面（a）控制平面端系统端系统ATM交换节点上层IP层ATM层物理层AAL5专用的IP控制协议ATM层ATM层物理层物理层AALAAL专用的IP控制协议专用的IP控制协议专用的IP控制协议上层IP层AAL5ATM层物理层ATM交换节点端系统端系统ATM层ATM层物理层物理层ATM层物理层专用的IP选路协议专用的IP选路协议AALAAL上层AAL5IP层上层IP层AAL5物理层ATM层集成在一起►集成模型优点：传送IP包的效率高，不需要地址解析协议。►集成模型缺点：与标准的ATM融合较困难、QoS支持较困难。7.1.1融合的技术模型重叠模型集成模型技术MPOA、LANE、IPOAIP交换、标记交换、MPLS互通IP重叠在ATM层上把IP协议层与ATM层集成在一起IP路由协议放在IP路由器中放在IP路由器或ATM交换机中ATM路由协议使用不使用ATM控制软件的修改不需要需要地址解析需要不需要QoS保证支持支持，但较困难（需要专门策略）计费支持比较困难比较容易广播/多发送效率较低效率较高标准已标准化正在发展，部分已标准化表7.1两种模型的比较7.1.1融合的技术模型一、IP交换机的构成IFMP图7.3IP交换机的组成IP交换机控制器ATM交换机控制端口IP交换机GSMPIFMP7.1.2IP交换用于传送两者之间的控制信号和用户数据IP流量管理协议：控制IP交换机之间进行信息交换所使用的协议通用交换机管理协议：（1）在IP交换机控制器与ATM交换机之间进行信息交换所使用的协议。（2）GSMP定义了IP交换控制器可以对ATM交换机进行完全控制的功能。（3）IP交换机控制器通过GSMP向ATM交换机发出各种请求，如建立和释放虚连接、点到多点连接中增加或删除端点等。•IP流量管理协议（IFMP）►IP流量管理协议作为IP交换网络中分发数据流标记的协议，在跨越外部数据链路的相邻的ATM交换机控制器之间工作。►下游IP交换机(接收端)利用IFMP通知上游交换机(发送端)在某一时间段内为某个数据流赋予某个VPI/VCI值，以便加速转发功能并有可能基于每个数据流进行交换，从而提高总吞吐量，数据流用流标识符来标记。►IFMP仅在相邻的IP交换机之间操作，IP交换机从下游交换机接收到的IFMP重定向消息后不会向其上游相邻IP交换机发送类似的消息。►通用交换机管理协议是一个简单通用的交换机管理、控制协议，用于对IP交换机内部交换机资源的管理。►该控制协议是IP交换解决方案中两个控制协议之一。IFMP运行在相邻的IP交换机控制器之间，而GSMP运行在IP交换机内部的IP交换机控制器和ATM交换机之间，这两个模块交互GSMP协议消息以管理交换机资源。•通用交换机管理协议(GSMP)持续时间短、业务量小呈突发分布的用户数据流IP交换IP路由软件IP交换网关10/100Mbit/s以太网FDDIATM交换机持续时间长、业务量大的用户数据流图7.4IP交换机分类传输两类用户数据流二、IP交换的工作原理IP交换的基本概念是流的概念，一个流是从ATM交换机输入端口输入的一系列有先后关系的IP包。其核心是对流分类传送。7.1.2IP交换7.1.2IP交换二、IP交换的工作原理持续时间短、业务量小呈突发分布的用户数据流IP交换IP路由软件IP交换网关10/100Mbit/s以太网FDDIATM交换机持续时间长、业务量大的用户数据流图7.4IP交换机分类传输两类用户数据流7.3.1IP交换IP交换的基本概念是流的概念，一个流是从ATM交换机输入端口输入的一系列有先后关系的IP包。其核心是对流分类传送。包括：域名服务器查询、简单邮件传输协议（SMTP）数据、简单网络管理协议（SNMP）查询等；由IP交换机控制器中的IP路由软件进行处理，与传统IP路由器的处理方式一样，按一跳接一跳（hop—by—hop）和存储转发发送的。二、IP交换的工作原理持续时间短、业务量小呈突发分布的用户数据流IP交换IP路由软件IP交换网关10/100Mbit/s以太网FDDIATM交换机持续时间长、业务量大的用户数据流图7.4IP交换机分类传输两类用户数据流7.3.1IP交换IP交换的基本概念是流的概念，一个流是从ATM交换机输入端口输入的一系列有先后关系的IP包。其核心是对流分类传送。包括：文件传输协议（FTP）数据、远程登录（Telnet）数据、多媒体音频、视频数据、超文本传输协议数据等；由ATM交换机进行直接交换。7.1.2IP交换二、IP交换的工作原理（a）传统路由器的数据转发方式IP路由软件IP路由软件hop-by-hop路由路由器路由器图7.5IP交换机与传统路由器的数据发送方式的比较（b）IP交换机上的数据转发方式IP路由软件IP路由软件hop-by-hop路由（A）+直接路由（B）IP交换IP交换ATM交换矩阵ATM交换矩阵多媒体业务（A）（B）7.1.2IP交换图7.6IP交换工作原理IP交换机控制器ATM交换机①（a）缺省操作上游节点①：IP交换机ATM输入端口接收上游节点输出的用户业务流，根据用户业务流的TCP或UDP分组头的端口号对业务流进行分类，IP交换机分类传输用户业务流。7.1.2IP交换7.1.2IP交换图7.6IP交换工作原理IP交换机控制器ATM交换机①（a）缺省操作上游节点③IP交换机控制器ATM交换机上游节点②（b）作了标记的上游业务流③：上游节点同意建立虚信道，并将该业务流从虚信道上传送。②：用户业务数据流被识别为持续时间长、业务量大而需要建立直接的连接（即直接ATM交换），则IP交换机控制器要求上游节点将该用户业务流放在一条新的虚信道上。图7.6IP交换工作原理③IP交换机控制器ATM交换机上游节点②（b）作了标记的上游业务流IP交换机控制器ATM交换机①（a）缺省操作上游节点④IP交换机控制器ATM交换机（c）作了标记的下游业务流下游节点⑤④：与此同时，下游节点也将要求IP交换机控制器为该业务流建立一条呼出虚信道。⑤：为该业务流分配特定的呼入虚信道和呼出虚信道。7.1.2IP交换图7.6IP交换工作原理③IP交换机控制器ATM交换机上游节点②（b）作了标记的上游业务流④IP交换机控制器ATM交换机（c）作了标记的下游业务流下游节点⑤IP交换机控制器ATM交换机（d）完成直接交换下游节点上游节点⑥IP交换机控制器ATM交换机①（a）缺省操作上