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ATM 用作主干网 PoP PoP PoP ATM 交换机 ATM 主干网 PoP 汇接点 主干路由器 PoP 接入路由器 覆盖模型很难协调 IP 和 ATM 网络的巨大差异 IP 是无连接的，而 ATM 是面向连接的；IP 只提供尽最大努力交付的服务，而 ATM 能确保服务质量 QoS。 随着网络规模的不断扩大，和 ATM 主干网连接的主干路由器的数目就大大增多，以致需要建立非常多的永久虚通路，导致难以维持庞大的 ATM 地址到 VCI 的映射表。 从分组转换为信元时每一个信元的 5 字节首部开销相当大，这常称为信元税(cell tax)。 同时维护两种体系结构完全不同的网络也很不方便。 多协议标记交换 MPLS (MultiProtocol Label Switching) IETF 于 1997 年成立了 MPLS 工作组。 MPLS 使用综合模型，它把第三层的路由选择功能与面向连接的第二层的交换功能综合在一起。 MPLS 的特殊功能 (1) 支持面向连接的服务质量。 (2) 支持流量工程，平衡网络负载。 (3) 有效地支持虚拟专用网 VPN。 (4) 支持多种网络协议。 6.2 MPLS 的工作原理1. 基本工作过程 MPLS 对打上固定长度“标记”的分组用硬件进行转发，使分组转发过程中省去了每到达一个结点都要查找路由表的过程，因而分组转发的速率大大加快。 采用硬件技术对打上标记的分组进行转发称为标记交换。“交换”也表示在转发分组时不再上升到第三层用软件分析 IP 首部和查找转发表，而是根据第二层的标记用硬件进行转发。 MPLS 的基本工作过程 (1) MPLS 域中的各 LSR 使用专门的标记分配协议 LDP 交换报文，并找出标记交换路径LSP。各 LSR 根据这些路径构造出分组转发表。 (2) 分组进入到 MPLS 域时， MPLS 入口结点把分组打上标记，并按照转发表将分组转发给下一个 LSR。 (3) 以后的所有LSR都按照标记进行转发。每经过一个 LSR，要换一个新的标记。 (4) 当分组离开 MPLS 域时，MPLS 出口结点把分组的标记去除。再以后就按照一般分组的转发方法进行转发。 MPLS 协议的基本原理 MPLS 域 普通 IP 分组 LDP LDP LDP MPLS 入口结点 打上标记 去除标记 MPLS 出口结点 标记交换 标记交换 标记交换 A B C D 普通路由器 标记交换路由器 LSR 打上标记的分组 转发等价类 FEC(Forwarding Equivalence Class) “转发等价类”就是路由器按照同样方式对待的分组的集合。 划分 FEC 的方法不受什么限制，这都由网络管理员来控制，因此非常灵活。 入口结点并不是给每一个分组指派一个不同的标记，而是将属于同样 FEC 的分组都指派同样的标记。FEC 和标记是一一对应的关系。 FEC 用于负载平衡 C B A H1 E D H2 H3 H4 (a) 传统路由选择协议使最短路径 A→B→C 过载 C B A H1 H2 H3 H4 D E (b) 利用 FEC 使通信量分散 栈底 3. 标记栈(label stack) MPLS 的一个重要功能就可以构成标记栈。 MPLS 标记的格式以及标记栈： 栈顶 链路层首部 MPLS标记 MPLS标记 IP 首部 数 据 部 分 链路层尾部 标 记 值 生存时间 TTL 试 验 S 比特 20 3 1 8 MPLS 标记栈 MPLS 帧 … IP 数据报 MPLS 标记 MPLS 标记一旦产生就压入到标记栈中，而整个标记栈放在数据链路层首部和IP首部之间。 栈是一种后进先出的数据结构。MPLS 协议规定，标记栈的栈顶（最后进入栈的标记）最靠近数据链路层首部，而栈底最靠近 IP 首部。 在最简单的情况下，标记栈中只有一个标记。 MPLS 标记栈的使用 MPLS 域 2 MPLS 域 1 A B C D E F G 压入 压入 弹出 弹出 分组入 分组出 数据 数据 数据 数据 4 4. 标记对换 (label swapping) FEC 输出 输出 接口 标记 a 1 4 b 1 5 … … … 输入 输入 输出 输出 接口 标记 标记 端口 2