（计算机系统结构专业论文）基于mpls的ip+qos技术.pdf

中文摘要 多协议标签交换( m p l s ) 技术就是为r 综合利用网络核心的交换技术和 网络边缘的i p 路由技术各自的优点而产生的。在m p l s 技术方案提出之前已 有的各种集成模型解决方案所采取的基本方法都是从i p 路由器获取控制信 息，将其与a t m 交换机的转发性能和标签交换方式相结合，从而构建成一个 高速而经济的多层交换路由器。但是，各种方案彼此不能互通，而且仅适用 于以a t m 作为第2 层的传输链路，不能工作在其他多种媒体( 如帧中继、点 对点协议、以太网) 中，这与i n t e r n e t 基于分组的发展方向相矛盾。 为了解决上述问题，需要有一种可运行于任何链路层技术上的被多厂商 共同遵循的标准。 e t f 在1 9 9 7 年初成立了m p l s 工作组，利用集成模型中现 有的技术的主要思想与优势，制定出一个统一的、完善的第3 层交换技术标 准。 本文由于是研究基于m p l s 的i po o s 技术，所以首先介绍的是o o s 问题 的提出，o o s 的定义和支持q o s 的i p 协议，还有i e t f 为实现q o s 而提出的 两种网络模型：集成服务模型和差分服务模型。 m p l s 对i po o s 技术的支持主要体现在对集成服务和差分服务的支持上， 对集成服务和差分服务的介绍放在第一章中进行，实现这两种服务所采用的 信令技术主要有r s v p 和c r l d p ，对r s v p 和c n l d p 的介绍将放在第三章中 进行，在这一章中对c r - l d p 所采用的限制路由技术，c r l d p 中的消息实现， c r - l d p 所采用的流量参数；r s v p t e 的发展，r s v p 怎样扩展来支持l s p 隧道， r s v p 隧道信息详细资料，扩展的r s v p 如何建立一条l s p 隧道，业务如何通 过l s p 传输，现有的l s p 如何进行重路由，为i n t e r n e t 核心而增强的l s p 可扩展性这几个方面进行了论述。对采用这两种信令技术如何保证m p l so o s 的实现放在第四章进行，因为流量工程也能支持m p l s 在q o s 方面的实现，所 以在第四章中也将对流量工程这种间接的q o s 保证技术进行阐述，m p l s 技术 并不是万能的，在第五章中将就m p l s 技术目前所存在的问题进行简单的展 开。 f 文章最后对m p l s 技术以及本人在这个领域中所做的工作进行了总结， 关键词：多协议标记交换，服务质量i 标记分配协议，约束路由标记分配协 议，资源预留协议。 a b s t r a c t t h em p l st e c h n o l o g yw a sr a i s e dj u s t i no r d e rt om a k et h em o s to ft h e s w i t c h i n gt e c h n o l o g yi nt h ec o r eo ft h en e t w o r ka n dt h ei pr o u t i n gt e c h n o l o g yo n 、 t h ee d g eo ft h en e t w o r k b e f o r e p r e s e n t i n gt h es o l u t i o no f t h em p l s ，t h e r ea r e m a n y i n t e g r a t i o nm o d e l ，t h eb a s i cm e t h o da d o p t e db yt h e mw e r ea l lc a r r yt h ec o n t r o l i n f o r m a t i o nf r o mt h ei pr o u t e r , a n dc o m b i n e i tw i t ht h et r a n s m i t i o nc a p a b i l i t ya n d t h el a b e ls w i t c h i n go ft h ea t m s w i t c h i n gm a c h i n e ，a c c o r d i n g l yc o n s t r u c t i n gah i g h s p e e da n de c o n o m i cm u l t il a y e rs w i t c h i n gr o u t e r b u t ，a l lt h e s es o l u t i o n sc a nn o t c o m m u n i c a t ea n d j u s ts u i tf o ra d a p t i n gt h ea t m 船t h es e c o n dl a y e rt r a u s m i t i n g l i n k ，c a u n tw o r ko no t h e ri n t e r f a c e ( f r ，p p p , a n de t h e r n e t ) ，也i si so b v i o u s l yc o n f l i c t w i t ht h ed e v e l o p i n gw a yo f t h eb a s e do n p a c k e to f t h e i n t e m e t i no r d e rt os e t t l ea l lt h e s ep r o b l e m ，ac r i t e r i o nw h i c hw i l lb e a d o p t e db ym o s t o f t h em a n u f a c t u r e ra n dc a d - b er u no n a n yl a y e rs h o u l d b e p r o p o s e d s o ，i e t fs e tu p t h em p l s w o r k i n gg r o u pi n1 9 9 7 ，m a k eu s eo f t h e m a i ni d e aa n ds u p e r i o r i t yo f t h e i n t e g r a t e dm o d e l ，e s t a b l i s hac o n s o l i d a t e ，p e r f e c tt h i r dl a y e rs w i t c h i n gt e c h n o l o g y c r i t e r i o n s i n c et h i sp a p e ri sr e s e a r c ha b o u tt h ei pq o sb a s e do nt h em p l s ，s ow ef i r s t i n t r o d u c et h ep r e s e n t i n go f t h eq o s , t h ed e f t n i t i o no f t h e q o s a n dt h o s ei p p r o t o c o l w h i c hs u r p p o r tt h eq o s ，i na d d i t i o n ，i ta l s oi n c l u d et w ot y p eo fn e t w o r km o d e l r a i s e db yi e t fw h o s e p u r p o s e i st or e a l i z eq o s ：i n t e r s e r va n dd i f f s e r v t h em a i n e x p r e s s i o no f t h em p l s s u p p o r t i n gi pq o st e c h n o l o g yi st h a ti t s s u p p o r t i n go n i n t e m e r va n dd i f f s e r v t h ei n t r o d u c i n go f i n t e r s e r va n dd i f f s e r vi sp u t i nt h ef i r s tc h a p t e r , t h es i g n a l i n g sa d o p t e d b yt h e s et w os e r v i c e sm a i n l ya r er s v p a n dc r - l d p , t h ei n t r o d u c i n go ft h er s v pa n dc r - l d pa r ep u ti nt h e3 “c h a p t e r , i nt h i sc h a p t e r , w ed e s c r i b e dt h ec o n s t r a i n e dr o u t i n gt e c h n o l o g yo fc r - l d p , t h e m e s s a g e r e a l i z e di n c r - l d p , t h e1 删i nc r - l d p , t h ed e v e l o p m e n to ft h e r s v p t e ，h o wt oe x t e n dt h er s v p t os u r p p o r tl s pt u n n e l , t h ed e t a i li n f o r m a t i o n o ft h er s v pt u n n e l , t h ee x t e n d e dr s v ph 0 wt oe s t a b l i s hal s pt u n n e l , h o wt o t r a n s m i tt h eb u s i n e s s t h r o u g hl s p , h o wt o r e r o u t et h e e x i s t i n g l s pa n ds o o n a d o p t i n gt h e s et w os i g n a l i n gt e c h n o l o g yo n h o wt og u a r a n t e et h em p l sq o s r e a l i z a t i o ni sp u ti n t oc h a p t e r4 t h ef i n a lp a r ti sac o n c l u s i o no f t h i sp a p e r k e yw o r d s ：m p l s ，q o s ，l d p ，c r - l d p ，r s v p 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 j 一a 签名：，7 ：1 5 虹；日期：驰矽弓年月( 7 钼 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名： c d v t丢彝丈于c d r c b s 的包 c d r = 1 ，t s o c 畸一 b t o + i + c d v t v b r 2g c r a i ( t o q ，曲v t )p d r = i t o * i 丢彝大于p d r ，p b s 的包瓤繁或者不定义 c , c p a 2 ( 弼0 + t ，b t o + i + c n v t )p 皓一 c d v t丢彝大于c d r c b s 的包 c d r f l t s o c b s 一 盯0 + 1 + c d v t u b r ig ( 3 队l ( t 0 + 1 ，c d v t )p d r - 1 柏+ l一络定义允许标记不定义 p 8 s 一 c d v t 表5 - 1a t m 和m p l s c r l d p 的o o s 参数映射 2 i n t s e r v i e t f 提出的i n t s e r v 模型采用r s v p 作为信令协议。在i n t s e r v 中，网 络所提供的服务除了传统的尽力而为服务( b e s t - - e f f o r ts e r v i c e ，b s ) 外， 还提供保证服务( g u a r a n t e e ds e r v i c e ，g s ) 和控制负载服务( c o n t r o l l e dl o a d s e r v i c e ，c l s ) 汹3 。g s 和c l s 都是在网络的边界节点上用令牌桶算法的参数 来定义和描述的，这些参数包括： p = 流的峰值速率( x c 于c l s 是可选的) ；b = 桶深； r = 令牌速率； m = 最小策略( m i n i m u mp o l i c e d ) 单元； p a & 皤7 1 电子科技大学硕士学位论文 m = 最大策略( m a x i m u mp o l i c e d ) 单元。 r s v p 使用这些参数进行资源预留和控制r s v p 路径的建立。 类似于表5 1 我们也可以给出如何在m p l s c r - - l d p 和i n t s e r v 之间进行 参数映射，以及如何根据i n t s e r v 的流量参数决定m p l s c r - - l d p 的边界规 则和本地行为。 3 d i f f s e r v d i f f s e r v 的服务定义由两个主要部分组成：边界流量调节( e d g et r a f f i c c o n d i t i o n i n g ) 和逐跳行为( p e rh o pb e h a v i o r ，p h b ) 。边界流量调节以调 节器( c o n d i t i o n e r ) 的形式部署在d s 域( d s d o m a i n ) 的边界节点上，边界 节点对进出d s 域的流进行调节，包括计量( m e t e r i n g ) 、标记( m a r k i n g ) 、 整形( s h a p - - i n g ) 和丢弃( d r o p p i n g ) 几个动作，使其符合流量调节协议 ( t r a f f i cc o n d i t i o n i n ga g r e e m e n t ，t c a ) 的规定，并在i p 包头标记d s c p ( d i f f e r e n t i a t e ds e r v i c ec o d ep o i n t ) 值，形成流聚集( s t r e a m a g g r e g a t e ) 。 调节器的实现技术比较成熟，只需采用令牌桶和漏桶算法的适当组合即可。 逐跳行为p h b 是个d s 域内节点调度转发特定流聚集这一行为的外在描 述。本质上，逐跳行为( p h b ) 描述的是单个节点为特定流聚集分配资源的方 式，它可以用队列调度与缓冲管理的各种算法实现。 不同的边界调节器和内部逐跳行为( p h b ) 可以进行多种组合，从而实现 多种类型的服务。在d s 域的边界对单个流做分类调节聚合与在d s 域内部对 流聚集提供特定q o s 保证的调度转发服务，是通过i p 包头的d s c p 协调一致 的。 m p l s 和d i f f s e r v 在提供服务的方式上有很大的相似性，它们都不定义 服务，服务是通过边界规则和本地行为的组合实现的。在d i f f s e r v 和m p l s c r l d p 的服务映射中，s m g 按照d s c p 的值将一个域上的服务所具有的边 界规则映射为另一个域上近似的服务所具有的边界规则，而m p l s c r - - l d p 域内节点的本地行为将根据服务对象来设定，比如是实时还是非实时，而不 需要将逐跳行为( p h b ) 复制到m p l s c r - - l d p 域。这种映射是真正意义上的 服务映射，并且可以保证端到端服务的完整性。 3 与f r 实现端到端的q o s 在过去的几十年里，帧中继业务已经在运营商的网络中得到广泛的采用。 同样也需要c r l d p 来实现互联以保证端到端的完整性。 中继的服务可以分为四个级别，分别是：缺省的，强制的以及两个可选的 业务类型。缺省的和强制的都是为实时业务定义的，没有时延的需求；而两 种可选的业务类型是专门为在帧中继上传送话音来定义的。一种需要限制时 延在1 5 0 m s 内，另外一种需要限制时延在4 0 0 m s 内，自然两种时延的限制也 p a g c 7 2 电子科技大学硕士学位论文 表示了两种话音的质量不同。 实际上我们可以看到，c r l d p 的 o s 参数与帧中继的服务质量参数有很 多类似之处。帧中继也是通过参数来确保用户的使用速率，在网络不忙的时 候，还可以允许用户使用额外的带宽以适应局域网数据的突发性。在帧中继 当中，用c i r ( 承诺速率) 和e i r ( 超过速率) 来实现这一目的。 那基本上可以有一个大概的原则，p d r = a r ，c d r = c i r ，c b s = b c ，e b s = b c 。对于 前两种业务类型，在频率方面由于没有时延的限制，所以可以不进行任何规 定；而后两种可以分别规定为非常频繁( 1 5 0 m s ) 和频繁( 4 0 0 m s ) 。 i n t e r n e t 一旦能提供q o s 保证，将会使i n t e r n e t 本身得到革命性的变 化。m p l s 当然是提供q o s 保证的很好的解决办法，但它依然有许多问题需要 研究解决。值得注意的是，研究的内容应该不仅仅是技术上的，还有指导思 想上的。不应该要求m p l s 实现所有目标，也不应该要求i p l s 实现时考虑所 有因素，不然，只会是失败。肝l s 所要实现的主要目标应与将来应用的需求 紧紧吻合，过滥了或偏离了，都会影响发展。考虑了这一点，才好去研究技 术上的实现。 2 2r s v p - i e 实现端到端的f l o s 从理论的角度来说，r s v p 应该与r s v p - t e 能够很好地融合，形成一个完 整的端到端的服务质量保证体系。因为选择r s v p t e 最初的目的如此。然而 非常有意思的是，原来坚持使用r s v p t e 的c i s c o 和j u n i p e r 等几家大公司， 都在积极地研究如何使用r s v p - t e 与d i f f s e r v 中的区分业务互通。 下面描述采用r s v p - t e 技术如何在m p l s 中实现集成服务和差分服务。 冷i n t e r s e r v ( 集成服务在i i p l s 系统中的实现方案) 集成服务模型以资源预留为主要特征。对于个具有一定q o s 要求的连 接，在开始传输数据之前，必须使用路由协议和r s v p 信令协议建立起一条从 源到目的地的通道，并在该通道上的各个节点进行资源预留，从而保证了沿 着该通道传输的数据流能够满足一定的q o s 要求。 1 ) 端一端的信令模型 要在m p l s 系统中实现集成服务，关键在于把标记请求和标记捆绑与 一定的q o s 参数结合起来，从而可以在建立l s p ( 标记交换通路) 的过程中 进行适当的资源预留，使得建立起来的l s p 具有一定的q o s 保证，这部分工 作可以由扩展的l d p 协议或者经过扩展后的r s v p 协议实现。 电子科技大学硕士学位论文 一个简单的基z j a m p l s 的端一端集成服务信令模型如图5 2 所示。 1 发送方在传输数据之前，首先发s r s v p 的路径消息( p a t h ) ，表明本 次传输的流量信息和所希望的q o s n 务； 2 m p l s 上的入口节点标记边缘路由器l e r l 收到路径消息后，触发一个含 有标记请求( l a b e l r e q ) 的消息，该消息中还必须包含相应的流量 信息( t r a f f i c i n f ) 和q o s 请求信息( q o s _ r e q ) ； 3 含有标记请求的消息传输到m p l s 的出口节点l e r 2 ； 4 l e r 2 据此向接收方发出r s v p 的路径消息( p a t h ) ： 5 接收方收到路径消息后，扁 l e r 2 发回相应的预留消息( r e s v ) ； 6 l e r 2 一方面根据预留消息进行相应的资源预留，另方面根据 l a b e l r e q 2 的要求进行标记分配，并把捆绑标记l a b e l 2 和相应的预 留信息( r e s v - i n f ) 一起向上游节点发送，中间节点的标记交换路由 器l s r 除了根据预留信息进行资源预留以及把消息中的标记作为相应 的数据流的出口标记外，还根据所收到的标记请求( l a b e l _ r e q l ) 分 配一个新的标记( l a b e l l ) 作为相应数据流的人口标记，该标记 ( l a b e l1 ) 也和预留信息一起继续向上游节点发送； 7 当含有捆绑标记的消息到达l e r l 时，表明一条具有一定q o s 保证的l s p 已经建立起来了； 8 l e r l 向发送方发回r s v p 的预留消息，通知发送方可以开始传输数据。 m p l s 域 注：u 强一标签边缘路由器 l s r 一标签交换路由器 l s p 一标签交换路径 图5 2基于i v i p l s 的端一端集成业务信令模型 p b g c 私 电子科技大学硕士学位论文 2 ) 集成服务流的传输 当发送主机收到相应的预留消息后，表明具有一定q o s 保证的端一端传输 通路已经建立起来了，这时发送主机可以开始发送数据。当数据包到达m p l s 域的入口节点时，入口节点对数据包头进行多域( m f ) 分类，根据分类结果 查表得到相应的标记。人口节点还要执行一定的管理策略控制，对于违约的 数据包将其作为尽最大努力传送服务来处理或者将其丢弃。该节点把数据包 加上标记后，沿着由标记标识的l s p 向下游节点发送，中间节点只需根据包头 的标记就可以直接把数据包送入适当的队列，完成标记交换的过程，无需重 复复杂的m f 过程，减轻了中间路由器的负担，并提高系统的扩展性能。在l s p 的出口节点，和一般l s p 出口节点的操作基本相同，或者将信元恢复为第三层 的i p 数据包发向目的地，或者利用标记栈标识的隧道穿过另一个网络云。 夺d i f f s e r v ( 区分服务在肝l s 系统的实现方案) 如上文所述，区分服务模型是i e t f 提出的另一个重要的基于i p 的q o s 服务 协议模型。各种区分服务在d s 节点中的转发行为特性由逐跳行为( p h b ) 来描 述。逐跳行为( p 耶) 是区分服务模型的核心，不同的逐跳行为( p h b ) 对应 着不同q o s 保证的服务。d s 路由器根据每个i p 包头的区分服务编码点( d s c p ) 选择相应的逐跳行为( p h b ) 来进行处理，从而实现了不同q o s 的服务。 1 )逐跳行为( p h b ) 在1 4 p l s 中的映射机制 m p l s 中的业务流是在l s p 中传输，在同一条l s p 中传输的数据包的发送顺 序不会发生改变。当m p l s 上引人区分服务后，l s p 的建立就必须和逐跳行为 ( p h b ) 中对应的调度策略相结合，以满足在同一条l s p 中的数据包发送顺序 保持不变的条件。逐跳行为( p h b ) 中数据包的顺序约束关系可以用逐跳调度 表p h s ( p e r h 0 ps c h e d u l i n g ) 表示，逐跳调度表( p h s ) 描述的是逐跳行为 ( p h b ) 中的调度特性( 包括队列的资源分配和采用的调度策略) ，与数据包 的丢弃优先级无关。如果两个逐跳行为( p h b ) 仅仅是丢弃优先级不同，而其 他调度特性完全相同，则这两个逐跳行为( p l b ) 都对应着同一个逐跳调度表 ( p h s ) ，p h s 不同的数据包不能在同一条l s p 中传输。因此，区分服务的逐跳 行为( p h b ) 可以分解为两个部分：一个是调度的特性，由逐跳调度表( p h s ) 来表证；另一个是丢弃优先级。逐跳调度表( p h s ) 的信息可以加入到标记请 求消息中，与相邻的l s r 协商，并记录在相应的n h l f e ( n e x th o pl a b e l 电子科技大学硕士学位论文 f o r w a r d i n ge n t r y ) 中；而数据包的丢弃优先级必须封装在每个数据包的标 记中，由路由器根据本地的控制策略而定，无需在l s r 之间进行协商。 2 ) 端一端的信令模型 为了获得区分服务，用户必须和i s p 协商一个服务水平协议s l a 。s l a 主要 说n i s p 能为用户提供的服务类型及各自的通信量。在用户域中，通常由称为 带宽代理的服务器专门负责s l a 的协商以及域内各用户资源的分配，在i s p 域 中通常也有带宽代理，但在m p l s 系统中，由于i s p 中建立起显式路由，边缘路 由器可以取代b b 。 一个简单的基于m p l s 的端一端区分服务信令模型如图5 3 所示。 1 发送主机首先向本地的带宽代卫j l i - - b b 发出r s v p 的路径消息( p a t h ) ， 提出区分服务的申请，如果申请被拒绝，则把错误信息返回给发送方， 露 骨 抽 m p l s 域 图5 3基于m p l s 的端一端区分业务信令模型 结束信令过程。 2 果申请被接受，则l 1 一b b 向i s p 的人口节点l e r i 发出路径消息，请求 建立相关的l s p 。 3 果接纳请求，贝u l e r l 从请求的服务中提取逐跳调度表( p h s ) 信息， 嵌入标记请求消息，并向下游节点l e r 3 传送。 4 标记请求消息到达i s p 的出口节点l e r 2 。 5 l e r 2 向l 2 一b b 发出路径消息，由l 2 一髓决定该域能否接受本次服务请 1 m k g e 7 6 电子科技大学硕士学位论文 习之e 6 如果l 2 一b b 按受本次请求，则对l 2 域的边缘路由器e r 2 进行相关的设 置准备接收数据的传输。 7 l 2 一b b 接着向l e r 2 发回r s v p 的预留消息( r e s v ) 。 8 l e r 2 收到预留消息后，向上游节点发出标记捆绑消息，为本次会晤建 立一条l s p 。 9 标记捆绑消息返回l e r i 时，表明相关的l s p 已经建立起来了。由于这 条l s p 是与二元组( 转发等价类( f e c ) ，逐跳调度表( p i i s ) ) 相捆绑， 因此这样的l s p 被称为“l a b e l i n f e r r e d p h s ”l s p ，或者l l s p 。 i 0 l e r i 向l 1 - - b b 返回预留消息。 11 l 1 - - b b 收到顶留消息后，对e r i 进行分类、策略管理、流量安排和接 纳控制等相关的配置， 1 2 l 1 - - b b 向发送主机发回预留消息，通知发送主机可以开始传输数据。 3 ) 区分服务流的传输 如果发送主机的区分服务请求为b b 所接纳，并且收到b b 发回的预留消息， 则发送主机可以开始发送数据。为了避免应用程序的改动，发送主机一般不 对i p 包头的d s c p 进行设置。当数据包到达与主机直接相连的叶子路由器( l r ： l e a fr o u t e r ) 或者客户域的边缘路由器时，路由器对数据包进行m f 分类，然 后根据分类的结果并结合髓的配置信息对数据包包头的d s c p 域进行适当的编 码，以表明所使用的区分服务。在客户域的出口节点，还需要对各种区分服 务流进行调节，以满足客户域与i s p 之间的s l a 的要求。出口节点的调节规则 也是由客户域的b b 进行配置。 当数据包到达m p l s 的人口节点时，该节点分析i p 包头，找到相应的转发 等价类( f e c ) 及逐跳行为( p i b ) 。节点把逐跳行为( p h b ) 映射为逐跳调度 表( p h s ) 及丢弃优先级。通过二元组 可以找到相应的标记。该节点把数据包加上标记，并在包头的适当位置根 据丢弃优先级进行置位，最后把封装好的数据包从标记指定的l s p 发送。在人 口的l e r ，还需要根据客户与i s p 之间的s l a 对数据包执行相应的策略管理操 作，i p 包头的d s 域有可能需要重新标识。在i s p 的中间节点，其操作较为简单。 它根据数据包的入口标记就能确定其出口标记、输出接口以及在输出接口中 特定的输出队列。根据标记头的丢弃位可以确定每个数据包的丢弃优先级， 以便在需要执行丢包操作时分别加以对待。在i s p 的出口节点，和一般i s p 出 口节点的操作基本相同，只是如果两个域之间有一定的s l a ，则有可能需要根 p a g e 7 7 电子科技大学硕士学位论文 据s l a 对i p 包头的d s 域进行重新标识，并对数据流进行调节操作。 当数据包到达接收域的入口节点时，入e l 节点根据本域船的配置执行相 应的控制和调节操作，以满足域间s l a 的协议要求。最后，数据包在接收域中 按照一般区分服务的方式进行传输，最终到达接收主机。 电子科技大学硕士学位论文 第五章当前m p l s 技术存在的问题 m p l s 技术发展十分迅速，仅仅经历三年时间，就已发展成为被业界推崇 的一种i n t e r n e t 新兴技术，充分显示了其强大的技术优势。但是，目前m p l s 技术在许多方面还存在相当大的难点，需要认真思考与探讨。 1 对标签合并功能的支持 标签合并能够有效解决网络标签资源有限的问题，并且便于网络 实施流量工程，其代价是l s r 对标记信息库( l i b ) 的维护将更加复杂。 如果l s r 支持标签合并功能，则意味着该节点必须支持多点到点的传 输能力，目前改造后的a t m - l s r 或帧中继一l s r 设备均不支持多点到点 的传输方式，并且节点容易在出端口产生信元交织。为解决上述问题， 必须要对现有的a t m - l s r 或帧中继一l s r 进行硬件改造，其实现难度很 大，成本高并且难以与传统a t m 帧中继业务相兼容。 此外，对于o o s 路由而言，要求网络为特定的业务流分配特定的 l s p ，因而不能采用标签合并传输方式。标签合并功能的使用环境以及 节点相应的处理操作还有待于i e t fm p l s 工作组的进一步解决。 2 环路( l o o p ) 问题 在网络层i p 报文通过t t l 超时机制来丢弃报文。但在l 2 层由于 a t m 帧中继硬件并不提供竹l 功能。因而没有办法来直接丢弃产生环 路的报文，由于环路的存在，网络拥塞程度不断加剧，它不仅使报文 无法到达正确的信宿，甚至有可能导致网络被迫丢弃用于更新路由信 息的报文，致使路由寻径变得更加不稳定，延长了环路分组在网络中 的驻留时间。 目前m p d 解决环路问题的主要方法是使用环路检测机制。该机制 允许环路在网络中产生，但当网络检测到环路存在时，要求节点立即 关闭环路。i e t f 当前提出了基于穿线法( t h r e a d ) 的环路检测机制， 由于其算法实现复杂且不完善，因而仍然需要开发更好的环路检测算 法以消除环路问题。 3 m p l s 实施区分服务 m p l s 与分类业务的技术优势相结合是当今i n t e r n e t 的发展趋势， 但是由于a t m 采用硬件交换的方式，现有方案仅利用c l p d e 字段标 识特定的分类业务，致使目前a t m 帧中继链路与分类业务类型( p s c ) p a g e 7 9 电子科技大学硕士学位论文 的对应关系很不明确，这将给m p l s 实施分类业务来带很大的困难，这 一问题需要尽早解决。 4 a t m 交换机对于c r l d p 的支持 传统的a t m 交换机采用了5 种服务类别标准用以支持特定的q o s 服务，而受限的标签分配协议( c r l d p ) 则以令牌筒参数标识用户要 求的流量特性，因而两种q o s 参数的精确映射将是c r l s p 有效支持保 证特定i pq o s 服务的关键。由此可见，经过改造后的a t m l s r 对于不 同的流量参数、权重取值、业务频率等众多c r l d p 受限参数如何在设 备内部分配相应的队列及节点资源，用以保证数据的有效传输将是 c r - l d p 首要解决的问题。 5 c r - l d p 与r s v p 扩展信号的互通问题 采用r s v p 扩展信令与c r l d p 都可以建立支持特定i pq o s 服务的 l s p 以及实施面向全网的流量工程，但是它们彼此在信令体系结构之 间的差别极大。虽然业界普遍看好c r - l d p ，但是为了m p l s 技术的蓬 勃发展以及满足i s p 的实际需要，解决两种信令之间的互通问题是十 分必要的。理想的信令互通模型解决方案的出台将会把岫l s 技术引入 一个更为广泛的应用领域。 6 流量工程的有效实施 流量工程是m p l s 最主要的技术优势之一，但是i s p 在建立支持特 定q o s 的l s p 时，往往忽略了对于特定l s p 出现故障时的快速检测、 快速通知、快速恢复重新选取路由，建立备份路径等相应的配套措 施。特定l s p 的各种维护措施( 如提供o a m 信元) 将是m p l s 工作组近 期的主要研究方向。 总结 肝l s 作为i n t e r n e t 下一代宽带网络核心技术，可以为i s p 提供 多种大规模i p 宽带网络阶段必需的功能，例如可预见性、扩展性、可 管理性等。综上所述，通过m p l s 可以建设一个先进的宽带网络，它有 效地结合了l 2 层快速交换与l 3 层灵活路由的技术优势，同时确保了 i s p 对网络原有设备的投资，是目前有效实施网络流量工程。同时支 持多种要求特定i pq o s 保证的最佳解决方案。 旦王型堇! ! ! 墅圭兰堡垒壅 m p l s 像其他宽带技术一样，会不断发展。然而其发展道路将会非 常曲折，本文在总结相关资料的基础上，详细论述了和瞬息万变的 i “。“8 t 带宽需求相适应的q o s 标签分配信令、q o s 判决机制、流量 工程等标准，提出了异构网络间的服务映射模型，确定了a t m 和b l p l s c r l d p 之间实现服务映射的一系列参数，对在m p l s 中采用c r l d p 和r s v p 怎样实现集成服务和差分服务做了详尽的介绍。 一 皇王型垫查兰堡主堂竺丝塞 参考文献 【l 】a n d r e w s t a n e n b a u m ：c o m p u t e rn e t w o r k s ，3 r de dp r e n t i c eh a l l i n e 1 9 9 6 2 1w r i c h a r ds t e v e n s 著，范建华等译：t c p i p 详解，机械工业出版 社，2 0 0 0 【3 】刘遵仁：数据结构，人民邮电出版社，2 0 0 2 【4 】w i l l i a ms t a l l i n g s ：高速网络与因特网：性能与服务质量，机械工 业出版社，2 0 0 2 5 1d a v i di s e m i n g e r ：网络连接服务开发人员参考库，机械工业出版社， 2 0 0 1 6 1 李道华，霍精民：网络与互联技术，人民邮电出版社，2 0 0 2 7 1吴江，赵慧玲：下一代的i p 骨干网络技术一多协议标记交换，人民 邮电出版社，2 0 0 1 8 1冯径：多协议标记交换技术，人民邮电出版社，2 0 0 2 9 1谢希仁：计算机网络，电子工业出版社，1 9 9 4 【1 0 1 周明天汪文勇：t c p i p 网络原理与技术，清华大学出版社，1 9 9 3 【l l 】g r e n v i l l ea r m i t a g e ：i p 网络的服务质量：多业务互联网的基础， 机械工业出版社，2 0 0 1 【1 2 1 q i n g z h u ，m e h r d a d p a r s a ：as o u r c e - b a s e d a l g o r i t h m f o r d e l a y c o n s t r a i n e dm i n i m u n c o s tm u l t i c a s t i n g ， 【1 3 1 b w a x m a n ：r o u t i n go f m u l t i p o i n tc o n n e c t i o n s ，i e e ejo ns e l e c t e d a r e ai nc o m n ，2 0 0 0 1 2 【1 4 1 g a n g f e n g ，t a k s h i n gp e t e r y u m ：e f f i c i e n tm u l t i c a s tr o u t i n g w i t h d e l a y c o n s t r a i n t s 。i n t e r n a t i o n a l j o u r n a l o fc o m m u n i c a t i o n s y s t e m s ，1 9 9 9 1 【1 5 h u s s e i nf s a l a m a ，d o u g l a ss ：e v a l u a t i oo fm u l t i c a s tr o u t i n g a 1 9 0 r i t h m sf o rr e a lt i m ec o m m u n i c a t i o no nh i g hs p e e d n e t w o r k s ，i e e ej o u r n a lo ns e l e c z e da r e a si n c o m m u n i c a t i o n s ，1 9 9 9 4 【1 6 1s u n gp i lh o n g ，h e e s a n gl e e ：a ne f f i c i e n tm u l t i c a s tr o u t i n g p a g e 2 电子科技大学硕士学位论文 a l g o r i t h m f o r d e l a y s e n s i t i v ea p p i c a t i o n sw i t h d y n a m i c m e m b e r s h i p ，i e e e ，1 9 9 8 【1 7 1x i a o h u aj j a ，n i k ip i s s i n o u ：ar e a l t i m em u l t i c a s tr o u t i n g a l g o r i t h mf o rm u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n s ，c o m p u t e rc o m m u n i c a t - i o n s ，1 9 9 8 1 2 【1 8 1x i p e n gx i a o ，l i o n e l m n i ：i n t e r n e t q o s ：ab i gp i c t u r e i e e e n e t w o r k ，1 9 9 9 4 【1 9 1j w r o c l a w s k