什么是多协议标签交换(MPLS)?它有什么用?

2020-10-27 11:33:16 云杰通信 121

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MPLS代表多协议标签交换。它是分组交换网络(PSN)上用于不同协议的数据传输方法。它是与协议无关的路由技术。我们使用多协议标签交换来调整和加速整个企业范围内的流量。

多协议标签交换最早于1990年末创建。您可以将其作为我们传统IP路由方法的有效替代方法来解决。它要求每个路由器独立确定数据包的下一跳。首先,它检查数据包的目标IP地址。好吧,在此之前,它会查询自己的路由表。这是一个耗时的过程。另外,它需要稍重的硬件资源。MPLS可能会降低实时应用程序的性能。例如,视频和语音文件。

第一个获得数据包的路由器将此数据包的整个路由确定为一个蓝图。在MPLS网络中,所有身份都会快速传送到后续路由器。它通过标签在数据包头中发生。

在整个网络技术的历史中,路由器硬件一直在呈指数级提高。但是自从MPLS开发以来,其他所有东西都失去了吸引力。其他一切都在削弱其重要性。MPLS由于其许多其他优势而赢得了市场的青睐。它非常安全,灵活,可确保大多数流量工程。

通常,在OSI模型的许多不同层上定义了许多复杂的协议。以以太网,SONET / SDH等为例。所有这些都在第二层定义。就像数据链接层一样。在第三层定义了许多其他协议。就像TCP和IP网络一样。而各个协议都有其封装方法。路由器在决定封装的数据包到达网络层时要选择转发给哪个路由器端口之前,必须做大量工作。

整个决策方法也包括读取包头。此源和目标IP地址封装了数据包。然后,将数据包转发到合适的端口。设计MPLS是为了规避所有这些额外步骤。MPLS支持多种协议。它证明了自己的名字。您也可以说,MPLS独立于任何协议而工作。

多协议标签交换(MPLS)的网段

标签的使用是MPLS的定义特征之一。MPLS中的字母L位于第二层和第三层之间。它是一个4字节的标签。它以32位标签的形式出现。在MPLS网络中传达计算出的数据包转发路径的标识符。这些标签能够包含与服务质量有关的信息。简而言之,它称为QoS。这表示数据包的优先级。

MPLS标签包括4个部分:

标签值:  20位

实验值:  3位

堆栈底部:  1位

生存时间:  8位

然后,标签交换路径(LSP)路径可帮助服务提供商提前做出决策。对于每种流量,它都以最佳方式进行。这有助于在公共和专用网络中流动。

让我们看一下MPLS的工作原理

让我们简短地检查整个过程。之后,我们将详细介绍所有步骤。

每个单个数据包都会在进入MPLS网络中服务提供商的网络时被标记。入口路由器负责此任务。这也被认为是标签边缘路由器。简而言之,它称为LER。这也是决定LSP的路由器。并且,数据包将使用其目标地址,直到到达目的地为止。

仅此一项,所有这些后续的标签交换路由器(LSR)仅基于这些MPLS标签转发数据包。在所有这些之后,唯一的障碍永远不会出现在IP标头上。最后,出口路由器删除这些标签。之后,它将原始IP数据包转发到最后一个目的地。

然后,标签交换路由器接收到该数据包。此外,它执行以下任务:

  • 推送:  添加标签。通常,Ingress路由器会执行此任务。

  • 交换:  替换标签。出口路由器和入口路由器之间的LSR完成此任务。

  • 弹出:  此步骤将删除标签。出口路由器负责此任务。

切换路由过程

交换和路由依次在第二层和第三层进行,我们已经讨论过了。另一方面,MPLS是交换和路由的独特组合。这就是为什么MPLS在2.5层上工作的原因。它夹在网络层和数据链路层之间。

路由器收到数据包后会发生什么?

当路由器获取数据包时,它会找出该数据包将转发到哪个网络。每个路由器都有自己的路由表。然后,数据包接收路由器扫描其自己的路由表。它寻找与到期数据包的IP地址的最长匹配。匹配IP地址的整个概念被广泛称为最长前缀匹配。简而言之,就是LPM。

您是否知道找到正确或适当的转发地址是一项耗时的工作?好吧,有时还会导致路由器拥塞。

交换如何工作?

交换使用主机的硬件地址来发送数据。或者在许多情况下,它使用MAC地址。发送方使用ARP协议查找主机的MAC地址。通常将每个Mac地址分配给一个端口。由于在以太网级别切换时没有匹配项。与路由不同,交换非常快。

MPLS如何工作?

MPLS使用最新技术进行路由和交换。它使用特殊的设备来平稳运行。该设备称为标签交换路由器。简而言之,它被称为LSR。显然,它的名称来自交换机和路由器。

MPLS域中使用两种路由器:

1. LSR(标签交换路由器);

2. LER(标签边缘路由器)。

标签交换路由器工作在MPLS域的核心级别。而标记边缘路由器在网络边缘执行。此处,MPLS网络和IP网络彼此相遇。

标签边缘路由器如何在MPLS中工作?

LER恰好位于MPLS域和IP网络域之间。LER既可以充当出口路由器,也可以充当入口路由器。当LER从IP域接收到任何数据包时,它将作为入口路由器触发。然后,它开始检查第三层的信息。此后,它在根据到期数据包的IP地址将数据包传送到MPLS域之前,为到期数据包指定标签。

为数据包指定标签的过程称为“推送”。然后在Pushing过程中,将一个特殊的标头(称为“ Shim”标头)插入到第二层和第三层之间。然后,它携带到期数据包的标签信息。

交换

另一方面,入口标签边缘路由器位于网络的边缘。当到期的数据包到达标签交换路由器(LSR)时,LSR将检入标签信息库(LIB)。然后,它将这个标签与另一个标签交换。确保适当的数据包可以保留在正确的路径上。另外,请记住,我们将这个带有新标签“交换”的数据包标签替换过程称为“交换”。

出口标签边缘路由器(LER)负责将数据包从MPLS域传输回IP域。但是,在将该数据包发送回IP网络之前,Egress LER会取出Shim Header标签。然后,它将该数据包交还给早期的IP网络。我们称其为取消贴标签过程。

标签交换路径(LSP)

特定标签数据包在MPLS域中遵循的路由被称为标签交换路径(LSP)。好了,现在您必须意识到多协议标签交换(MPLS)如何独立于其他协议。多协议标签交换(MPLS)仅仅是数据传输工具。实际上,它实际上可以使用任何协议从其层接收数据帧。例如,以太网或ATM。但是,它并没有真正影响多协议标签交换(MPLS)的工作过程。只需简单地操作即可。并且,它在受处理的数据包到达网络层时执行此操作。

MPLS的优势是什么?

企业和服务提供商使用MPLS来完成服务质量。他们定义了LSP。通常,我们通过指定有关丢包,流量延迟,停机时间和抖动的协议的服务级别来做到这一点。例如,具有3个服务级别的网络。它区分各种流量的优先级。例如,尽力而为流量为1级,对时间敏感的流量为1级,语音为1级。

多协议标签交换(MPLS)的未来

多协议标签交换(MPLS)也可以对IPv6进行测量。尽管如此,MultiProtocol标签交换(MPLS)背后的主要动机还是提高了路由速度。好了,这要归功于ASIC和CAM-table这样的切换。因此,如今,多协议标签交换(MPLS)修复了使用系统。好消息是,这些年来MPLS发生了一些改进。例如,MPLS-TP。它是MPLS的一种变体。用法仍然保持不变。