MPLS组网技术原理

2020-01-14 17:11:25 云杰通信 126

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随着Internet的蓬勃发展,人们对应用也提出了更高的需求。由于Internet缺乏有效的流量和网络带宽管理手段,网络经常会发生拥塞。无法提供服务质量(QoS)保证,使得很多应用如语音和视频等,对于目前的IP技术来说是力不从心。而新兴的多标记技术(MPLS)有望解决这一问题。

MPLS的工作原理

按照当前的定义,MPLS是基于标记的IP选择方法。这些标记可以被用来代表逐跳式或者显式路由,并指明服务质量(QoS)、虚拟专网以及影响一种特定类型的流量(或一个特殊用户的流量)在网络上的传输方式的其它各类信息。

目前,路由在一个指定源和目的地之间选择最短路径,不论该路径是否超载。利用显式路由选择,服务提供商可以选择特殊流量所经过的路径,使流量能够选择一条低延迟的路径。

MPLS实现将第三级的包转换成第二级的交换。MPLS可以使用各种第二层的协议,MPLS工作组到目前为止已经把在帧中继、ATM和PPP链路以及IEEE 802.3局域网上使用的标记实现了标准化。MPLS在帧中继和ATM上运行的一个好处是它为这些面向连接的技术带来了IP的任意连通性。目前MPLS的主要发展方向是在ATM方面。这主要是因为ATM具有很强的流量管理功能,能提供QoS方面的服务,ATM和MPLS技术的结合能充分发挥在流量管理和QoS方面的作用。

标记是用于转发数据包的报头。报头的格式取决于网络特性。在路由器网络中,标记是单独的32位报头。在ATM中,标记置于虚电路标识符/虚通道标识符(VCI/VPI)信元报头。在核心,只解读标记,而不读数据包报头。对于MPLS可扩展性非常关键的一点是标记只在通信的两个设备之间有意义。

IP包进入网络核心时,边缘路由器给它分配一个标记。自此,MPLS 设备就会自始至终查看这些标记信息,将这些有标记的包交换至其目的地。由于路由处理减少,网络的等待时间也就随之减少,而可伸缩性却有所增加。

MPLS数据包的服务质量类型可由MPLS边缘路由器根据IP包的各种参数来决定,如IP的源地址、目的地址、端口号、TOS值等参数。如对于到达同一目的地的IP包,可根据其TOS值的要求来建立不同的转发路径,以达到其对传输质量的要求。同时,通过对特殊路由的管理,还能有效的解决网络中的负载均衡和拥塞问题。如当网络中出现拥塞时,MPLS可实时的建立新的转发路由来分担其流量,以缓解网络拥塞。

目前,厂商采用的协议有两种,一种是基于限制的路由标记分配协议(CRLDP),另一种是资源保留协议(RSVP)。标记分配协议(LDP)在边沿和核心设备之间提供通信,与路由选择协议,如OSPF、EIGRP(增强的内部网关路由选择协议)或BGP等相结合在边沿和核心设备之间分配标记,建立标记交换路径。目前,MPLS工作组对这两种方法都使用。虽然选择常常是件积极的事情,但在解决同一问题有两个标准,显然将会带来严重的互操作性问题。许多厂商同样也发现自己肩负着实施两套协议的担子。

厂商期待着市场来决定哪种方法将会成功,但过去的经验证明,用户常常因为面临不稳定而推迟采用新的技术。

MPLS的应用

MPLS将帮助运营商提供更好的IP 服务。而运营商们也面临着一个大问题,这就是:是用MPLS简化他们现存的ATM网络,还是建立没有ATM的MPLS网络。问题的答案取决于要传输什么类型的数据。包网络用MPLS 结构体系就较好,而语音和位同步数据则用ATM最为理想。

MPLS将会带来更多的带宽控制、吞吐量保证和虚拟专用网功能性。在MPLS的网络内,甚至象IP语音这样的包语音服务也会得到改进,因为等待时间缩短了,拥塞控制加强了。总而言之,所有这一切的结果都是为了让用户从服务提供商享受到更好的服务。因此,当选择供应商或评估合同时,要留意对方提供MPLS的情况。

很明显,MPLS主要是面向服务提供商和运营商。不过,它也拥有将会使企业用户受益的许多特征,不论这些企业是使用公共的还是专用的WAN服务。

虚拟专用网

MPLS对服务提供商具有很大潜在好处的一项应用就是对VPN服务的支持。将MPLS用于VPN是通过使用ATM或帧中继永久虚拟电路(PVC)或各种形式的隧道来建立VPN,以将客户的路由器互连起来。

使用MPLS的VPN可以提供基于PVC模式的许多有利条件。客户可以选择自己的定址计划,这些计划可能会也可能不会与其它客户或服务提供商的计划重叠。每个客户都可以相信,数据只会被发送到该客户的VPN内的站点上。正因如此,加密常常是不需要的,这点不同于许多隧道方式。不过,和PVC模式不同,MPLS VPN模式随着站点和客户的不断增加可以达到很高的可伸缩性。它也支持一个VPN内的站点中任意两点之间的通信模式,而无需安装一个完整的PVC网格或者在服务提供商网络上将流量往回传输。对于每一个MPLS VPN 客户,服务提供商的网络似乎提供了一个虚拟专用骨干网,客户可以通过它与机构内的其它站点取得联系,而不能与任何其它客户的站点取得联系。

从客户的角度而言,MPLS VPN模式的一个重要有利条件是,在很多情况下,相对于PVC模式,路由选择可以得到大大简化。MPLS VPN客户不是通过一个由许多PVC组成的技术复杂的虚拟骨干网来管理路由选择,而是可以使用服务提供商作为通往该公司的所有站点的默认路线。

VPN服务提供商常常需要向客户提供一系列服务质量(QoS)。MPLS VPN利用新的差分服务技术来支持QoS。这些技术根据各种策略如源站点、应用类型等,允许客户流量在进入提供商网络时被分类。在这个网络内,流量类型由标题位或者由不同的标记来识别,路由器利用它们来确定排队待遇,并因此确定时延和损失之类的QoS参数。

流量工程

MPLS为服务提供商提供的另一好处是在流量工程领域。流量工程一词指控制网络中的通信流的能力,目的在于减少拥塞并充分利用可用的功能。

MPLS今后将会利用基于限制的路由选择来确定流量工程策略。在这种环境中,只需指定网络的不同点之间预计流动的负载量,路由选择系统将会计算出传送该负载的最佳路径,并因此确定显式路径。