了解MPLS多协议标签交换技术

一、MPLS技术概述

MPLS技术的全称是多协议标签交换技术，是在 Cisco公司所提出来的TagSwitching 技术基础上发展起来的，属于第三层交换技术，它引入了基于标签的机制，把选路和转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径， 数据传输通过标签交换路径(LSP)完成。

MPLS网络由核心部分的标签交换路由器 (LSR)、边缘部分的标签边缘路由器(LER)组成。LSR可以看作是ATM交换机与传统路由器的结合，由控制单元和交换单元组成;LER的作用是分析IP包头，决定相应的传送级别和标签交换路径(LSP)。由于MPLS技术隔绝了标签分发机制与数据流的关系，因此，它的实现并不依赖于特定的数据链路层协议，可支持多种的物理和链路层技术 (IP/ATM、以太网、PPP、帧中继、光传输等)。MPLS使用控制驱动模型初始化标签捆绑的分配及分发，用于建立标签交换路径 (LSP)，通过连接几个标签交换点来建立一条LSP。一条LSP是单向的，全双工业务需要两条 LSP。

标签交换的工作流程如下：

由LDP(标签分发协议)和传统路由协议(OSPF等)在LSR中建立路由表和标签映射表。

在MPLS入口处的LER接收IP包，完成第三层功能，并给 IP包加上标签;

在MPLS出口处的LER将分组中的标签去掉后继续进行转发。

LSR不再对分组进行第三层处理，只是根据分组上的标签通过交换单元进行转发。

二、MPLS技术的应用

MPLS因其具有面向连接和开放结构而得到广泛应用。现在，在大型 ISP网络中，MPLS主要有流量工程、服务等级 (CoS)、虚拟专网(VPN)三种应用

1.流量工程

随着网络资源需求的快速增长、 IP应用需求的扩大以及市场竞争日趋激烈等，流量工程成为 MPLS的一个主要应用。因为 IP选路时遵循最短路径原则，所以在传统的IP网上实现流量工程十分困难。传统 IP网络一旦为一个IP包选择了一条路径，则不管这条链路是否拥塞， IP包都会沿着这条路径传送，这样就会造成整个网络在某处资源过度利用，而另外一些地方网络资源闲置不用。

在MPLS中，流量工程能够将业务流从由 IGP计算得到的最短路径转移到网络中可能的、无阻塞的物理路径上去，通过控制IP包在网络中所走过的路径，避免业务流向已经拥塞的节点，实现网络资源的合理利用。

MPLS的流量管理机制主要包括路径选择、负载均衡、路径备份、故障恢复、路径优先级及碰撞等。（内容来自网络技术干货圈）

MPLS非常适合于为大型 ISP网络中的流量工程提供基础，其有以下原因：

支持确定路径，可为每条 LSP定义一条确定的物理路径。

LSP统计参数可用于网络规划和分析，以确定瓶颈，掌握中继线的使用情况。

基于约束的路由使 LSP能满足特定的需求。

不依赖于特定的数据链路层协议，可支持多种的物理和链路层技术(IP/ATM、以太网、PPP、帧中继、光传输等)，能够运行在基于分组的网络之上。

2.服务等级

MPLS的最重要的优势在于它能提供传统 IP路由技术所不能支持的新业务，提供更高等级的基础服务和新的增值服务。Internet上传输的业务流包括传统的文件传输、对延迟敏感的话音及视频业务等不同应用。为满足客户需求， ISP不仅需要流量工程技术，也需要业务分级技术。MPLS为处理不同类型业务提供了极大的灵活性，可为不同的客户提供不同业务。

MPLS的QoS是由LER和LSR共同实现的：在LER上对IP包进行分类，将IP包的业务类型映射到 LSP的服务等级上;在LER和LSR上同时进行带宽管理和业务量控制，从而保证每种业务的服务质量得到满足，改变了传统 IP网“尽力而为”的状况。一般采用两种方法实现基于 MPLS的服务等级转发。

(1)业务在流经特定的 LSP时，根据MPLS报头中承载的优先级位在每个LSR的输出接口处排队。

(2)在一对边缘LSR间提供多条LSP，每条LSP可通过流量工程提供不同的性能和带宽保证，如入口LSR可将一条LSP设置为高优先权，将另一条LSP设置为中等优先权。

3.虚拟专网

为给客户提供一个可行的虚拟专用网服务，ISP要解决数据保密及虚拟专用网内专用IP地址重复使用问题。

由于MPLS的转发是基于标签的值，并不依赖于分组报头内所包含的目的地址，因此有效地解决了这两个问题。

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