PTN设备实现原理详解.doc

OptiX PTN设备实现原理详解 1 、MPLS 基础 1.1 简介 介绍MPLS 的产生、基本概念、网络结构及体系结构 1.1.1 MPLS 的起源 1.1.2 MPLS 概述 1.1.3 MPLS 网络结构 1.1.4 MPLS 基本概念 1.1.5 MPLS 的体系结构 1.1.1 MPLS 的起源 90 年代中期，基于IP 技术的Internet 快速普及。但由于硬件技术存在限制，基于最长匹配算法的IP 技术必须使用软件查找路由，转发性能低下。因此IP 技术的转发性能成为 当时限制网络发展的瓶颈。 为了适应网络的发展，ATM（Asynchronous Transfer Mode）技术应运而生。ATM 采用定长标签（即信元），并且只需要维护比路由表规模小得多的标签表，能够提供比IP路由方式高得多的转发性能。然而，ATM 协议相对复杂，且ATM 网络部署成本高，这使ATM 技术很难普及。 传统的IP 技术简单，且部署成本低。如何结合IP 与ATM 的优点成为当时热门话题。 多协议标签交换技术MPLS（Multiprotocol Label Switching）就是在这种背景下产生的。 MPLS 最初是为了提高路由器的转发速度而提出的。与传统IP 路由方式相比，它在数据 转发时，只在网络边缘分析IP 报文头，而不用在每一跳都分析IP 报文头，节约了处理 时间。 随着ASIC 技术的发展，路由查找速度已经不是阻碍网络发展的瓶颈。这使得MPLS 在 提高转发速度方面不再具备明显的优势。但是MPLS 支持多层标签和转发平面面向连接 的特性，使其在VPN（Virtual Private Network）、流量工程、QoS（Quality of Service） 等方面得到广泛应用。 1.1.2 MPLS 概述 MPLS 位于TCP/IP 协议栈中的链路层和网络层之间，用于向IP 层提供连接服务，同时 又从链路层得到服务。MPLS 以标签交换替代IP 转发。标签是一个短而定长的、只具有 本地意义的连接标识符，与ATM 的VPI/VCI 以及Frame Relay 的DLCI 类似。标签封 装在链路层和网络层之间。 MPLS 不局限于任何特定的链路层协议，能够使用任意二层介质传输网络分组。 MPLS 起源于IPv4（Internet Protocol version 4），其核心技术可扩展到多种网络协议， 包括IPv6（Internet Protocol version 6）、IPX（Internet Packet Exchange）、Appletalk、DECnet、CLNP（Connectionless Network Protocol）等。MPLS 中的“Multiprotocol”指的就是支持多种网络协议。 由此可见，MPLS 并不是一种业务或者应用，它实际上是一种隧道技术。这种技术不仅 支持多种高层协议与业务，而且在一定程度上可以保证信息传输的安全性。 1.1.3 MPLS 网络结构 MPLS 网络的典型结构如图1-1，MPLS 网络的基本组成单元是标签交换路由器LSR （Label Switching Router），由LSR 构成的网络区域称为MPLS 域（MPLS Domain）。 位于MPLS 域边缘、连接其它网络的LSR 称为边沿路由器LER（Label Edge Router）， 区域内部的LSR 称为核心LSR（Core LSR）。如果一个LSR 有一个或多个不运行MPLS 的相邻节点，那么该LSR 就是LER。如果一个LSR 的相邻节点都运行MPLS，则该LSR 就是核心LSR。 图1-1 MPLS 网络结构 MPLS 基于标签进行转发。IP 包进入MPLS 网络时，MPLS 入口的LER 分析IP 包的内 容并且为这些IP 包添加合适的标签，所有MPLS 网络中的节点都是依据标签来转发数 据的。当该IP 包离开MPLS 网络时，标签由出口边缘设备删除。 报文在MPLS 网络中经过的路径称为标签交换路径LSP（Label Switched Path）。LSP 是一个单向路径，与数据流的方向一致。 图1-2 MPLS LSP LSP 的起始节点称为入节点（Ingress）；位于LSP 中间的节点称为中间节点（Transit）；LSP 的末节点称为出节点（Egress）。一条LSP 可以有0 个、1 个或多个中间节点，但有且只有一个入节点和出节点。 1.1.4 MPLS 基本概念 标签 标签（Label）是一个短而定长的、只具有本地意义的标识符。标签与ATM 的VPI/VCI 以及Frame Relay 的DLCI 类似，是一种连接标识符。 标签长度为4 个字节，封装结构如图1-3 所示。 图1-3 MPLS 报