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MPLS技术及其应用分析 摘? 要? 从IP与ATM结合的角度，阐述了MPLS的基本原理，重点介绍了MPLS（多协议标记交换）的流量控制机制和QoS实现机制，并结合江苏省ATM网络建设情况，提出实施MPLS的发展策略。 关键词 MPLS IP ATM QoS VPN 流量控制 ——目前Everything over IP和IP over Everything已成为通信界的热点之一。IP over Everything体现了IP的优势所在，即通过统一的IP层协议屏蔽下层各种物理网络（如X.25、DDN、以太网、令牌环、帧中继、ATM、SDH、WDM）的差异性，实现异种网互联；而“Everything over IP”的“Everything”是指所有的信息业务，包括数据、图像和话音等实时和非实时的业务。但目前的IP技术还存在一些问题，突出地表现在：（1）时延问题，每一个包的逐个路由器寻址（逐跳寻址）造成端到端的时延很大且时延抖动也大，路由器逐个包的地址解析、寻址和过滤也引入了额外时延。（2）缺乏流量控制机制。（3）缺乏QoS保证，是一个“尽力而为”的机制。 ——ATM技术由于协议较为复杂、缺少良好的API接口和网卡价格高等原因，使得ATM到桌面已趋于消亡。但ATM是一种面向连接和统计复用的技术，其主要优势是网络资源的统计复用。保证端到端的QoS、具有流量控制和拥塞控制功能、灵活的动态带宽分配与管理、可扩展性强、支持多业务等。将IP与ATM结合，解决IP网存在的问题，是电信运营商十分关注的问题之一。 1 IP与ATM的结合 ——IP over ATM的核心问题是如何将ATM的优点引入IP网。 ATM是面向连接技术，IP是无连接技术，各自都有一套完整的体系，实现IP与ATM相结合，目前有两种模式，即重叠模式和集成模式。 ——重叠模式主要有CIPOA、LANE、MPOA，这种模式需要定义两套地址结构及选路协议，ATM网上的边缘系统除了需要分配IP地址外，还需要分配ATM地址；在路由选择过程中，存在着IP地址与MAC地址、MAC地址与ATM地址间两级翻译，降低了效率。且子网间通信仍需经路由器，不能真正实现QoS功能，不利于电信级的应用。 ——集成模式是指ATM边缘系统仅需要标识IP地址，网络不再需要ATM的地址解析规程，而是采用IP的选路策略。采用集成模型的技术有东芝公司的CSR（信元交换路由器）技术、Ipsilon公司的IP交换、Cisco公司的Tag交换和IETF等组织定义的MPLS、CSR、IP交换、Tag交换都是各公司自己的标准，MPLS是国际组织的标准，吸收了IP交换、Tag交换等技术特点。 ——MPLS基于标记交换的机制，在ATM层上直接承载IP业务，与重叠模型相比，提高了业务的性能和网络的效率，对于IP业务也略去了ATM信令的复杂性。在ATM网络引入MPLS后，网络将能够同时支持IP业务和ATM业务。 2 MPLS实现机制及主要技术特点 2.1 基本原理 ——MPLS是属于第三层交换技术，引入了基于标记的机制，它把选路和转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径。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的作用可以看作是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，用于决定相应的传送级别和标签交换路径（LSP），MPLS网络如图1所示。 ——LSR就是实现了MPLS功能的ATM交换机；LER可以是具有MPLS功能的ATM交换机，也可以是具有MPLS功能的路由器。标记交换的工作过程可概括为以下3个步骤： ——1）由LDP（标记分布协议）和传统路由协议（OSPF等）一起，在LSR中建立路由表和标记映射表。 ——2）LER接收IP包，完成第三层功能，并给IP包加上标记；在MPLS出口的LER上，将分组中的标记去掉后继续进行转发。 ——3）LSR对分组不再进行任何第三层处理，只是依据分组上的标记通过交换单元对其进行转发。 2.2 信令方式的实现 ——目前MPLS实现信令的方式可分为两类，一类是LDP／CR-LDP，它是基于ATM网络的。CR-LDP和LDP是同一个协议，CR-LDP是LDP的扩展，它使用与LDP相同的消息和机制，如对等发现、会话建立和保持、标记发布和错误处理。另外一类是RSVP，它基于传统的IP网。RSVP和LDP／CR-LDP是两种不同的协议，它们在协议特性上存在不同，有不同的消息集和信令处理规程。从协议可靠性上来看，LDP／CR-LDP是基于TCP的，当发生传输丢包时，利用TCP协议提供简单的错误指示，实现快速响应和恢复。而RSVP只是传送IP包。由于缺乏可靠的传输机制，RSVP无法保证快速的失败通知。从网络可