MPLS多协议标记交换概述(ppt 59页).ppt

2020 3 6 1 第六章多协议标记交换 2020 3 6 2 MPLS Multi ProtocolLabelSwitch 多协议标记交换 IETF的MPLS工作组 主要目标是开发一个综合选路和交换的标准 把路由选择功能转移到网络边缘 把效率更高 结构更简单的交换功能放在核心网络中可以运行不同的链路层技术 如ATM FR PPP POS LAN等实际上 网络层协议只限于IPv4和IPv6 2020 3 6 3 MPLS的体系结构 MPLS中涉及的基本概念MPLS网络的结构MPLS基本工作过程MPLS体系结构 2020 3 6 4 MPLS中涉及的基本概念 FEC ForwardingEquivalentClass 转发等价类 MPLS实际上是一种分类转发的技术 它将具有相同转发处理方式的分类归为一类 这种类别就是转发等价类 MPLS中的一些名词 多协议 2020 3 6 5 MPLS中涉及的基本概念 二 MPLS中的一些名词 标记交换标记交换路由器LSR标记交换路径LSP标记信息库LIB 2020 3 6 6 MPLS中涉及的基本概念 三 数据流straemTLV TypeLengthValue 标记合并merge标记分发对等实体 2020 3 6 7 MPLS和传统的IP转发 分析头分析FEC映射到下一跳 分析头分析FEC映射到下一跳 分析头分析FEC映射到下一跳 分析头分析FEC添加标签 标记交换 标记交换 入口路由器 入口路由器 2020 3 6 8 MPLS的核心技术和组件 标记交换路由器 LSR 标记边缘路由器 LER 标记标记分配协议 LDP 标记交换通道 LSP 转发机制 即标记交换 MPLS网络的结构 LabelEdgeRouters 2020 3 6 10 MPLS体系结构 MPLS标记交换路由器的结构标记封装比较分发协议LDPMPLS的两种路由机制标记合并merge 2020 3 6 11 标记交换路由器 一 2020 3 6 12 标记交换路由器 二 具有第三层转发和第二层交换功能运行传统IP选路协议 并执行控制协议以与邻接设备协调FEC 标记的绑定信息FEC ForwardingEquivalenceClass 在相同路径上转发 以相同方式处理 被一个LSR映射到一个单一标记的一组IP分组可以是一个传统交换机扩充IP选路 或将一个传统路由器升级支持MPLS 2020 3 6 13 标记边缘路由器 LabelEdgeRouter到并且从一个MPLS域转发分组的传统路由器与内部MPLSLSR通信以交换FEC 标记绑定信息执行第三层增值功能 给分组加标记 2020 3 6 14 标记 包含在每个分组中的短固定长度的值 用于标识一个集合流 Stream 在相同路径上转发并以相同方式处理的分组流 一个集合流包含一个或多个流 Flow 只在本地有意义 经每一跳后标记是变化的 但经逻辑级联就构成LSP 类似于VPI VCI构成PVC标记的格式依赖于分组封装所在的介质 例如 ATM封装的分组采用VPI和 或VCI 2020 3 6 15 标记格式 标记 20bits COS 3bitsS 堆栈指示符 1bit TTL 8bits 2020 3 6 16 标记信息库 LIB 保存在一个LSR LER 中的连接表入口端口入口标记下一跳LSRFEC标识符 如地址前缀 标签操作 Replace Push Pop 出口标记出口端口出口链路层封装 如ATM 2020 3 6 17 标记分配协议 LabelDistributionProtocolLSR用它来交换和协调FEC 标记绑定信息 使得对等LSR就一个特定的数值达成一致 每个LSR关联它们LIB中的标记 形成一个从出口到入口的LSPLSR之间的LDP消息交换在TCP连接上进行 2020 3 6 标记分配协议的主要功能 MPLS的信令和控制协议发布 label FEC 映射传递路由信息建立于维护标记交换路径 2020 3 6 19 LDP消息分类 发现 discovery 发布并维护网络中一个LSR的存在邻接 adjacency 建立 维护和终结LSR对等对之间的邻接关系通告 advertisement 建立 修改和删除LSR对等对之间的径流 标记映射信息 2020 3 6 20 LDP的基本规程 发现阶段会话建立与维护标记交换路径的建立与维护会话的撤销 2020 3 6 21 LDP操作的四个阶段 2020 3 6 22 LDP消息流 LSR 1 LSR 2 LSR 2 LIB FEC A流入 流出 4 LIB FEC A流入 4流出 6 LIB FEC A流入 6流出 Hello Hello 初始化 初始化 FEC A FEC A 标签 4 标签 6 2020 3 6 23 标记分配 下列信息的到达可以触发交换LDP消息 从而建立标记交换通道LSP特定数据流 流驱动 预留建立消息 RSVP 选路表更新消息 拓扑驱动 MPLS主要为特大型IP网络设计 可扩展性要求高 拓扑驱动的方案是最佳选择 2020 3 6 24 拓扑驱动的标记分配 LSR1 LSR2 FIB LDP LIB 出 选路协议 FIB LDP LIB 入 选路协议 路由更新 FEC 标记 2020 3 6 25 标记分配方式 下游分配 DownstreamAllocation 也可称为非请求下游分配 由数据流动方向的下游MPLS结点分配标记下游按需分配 DownstreamOn demandAllocation 在收到上游节点明显的请求时 才由下游节点分配标记 2020 3 6 26 下游标记分配过程 路由 A B入 tag1出 tag2 路由 A B入 tag2出 tag3 路由 A B入 tag3出 tag4 tag4 tag3 tag2 tag1 A Btag1 A Btag4 LSR X LSR Y LSR Z LER A LER B 2020 3 6 27 标记交换通道 LabelSwitchedPath来自于面向虚电路的思想 类似于ATMPVC允许用户IP分组以标记交换的方式从一个LSR转发到另一个LSR的一条事先固定的路径LSP的建立通过LDP的消息交换进行 2020 3 6 28 一个LSP上的MPLS转发 M M M 2020 3 6 29 MPLS节点的功能部件 ATM LSR的逻辑结构及其工作流程 ATM TCP IP 路由协议 路由表 LDP LFIB 控制流PVC 用户数据流 LSP 数据包的转发部件 控制功能部件 标记交换实例 2020 3 6 31 MPLS服务 业务量工程在独立和缺省的路径上引导业务流量的能力提高网络性能 合理利用资源有效提高用户端到端的服务质量QoS CoS允许个别用户流从特殊的COS属性得到好处采用ATM建立的LSP可以利用ATM的QoS属性目标是支持IETF现有的QoS模型 Diffserv和Intserv 2020 3 6 32 MPLS服务 续 虚拟专用网 VPN VPN是在公共网络上叠加的一个逻辑网络通过为每个VPN分配一个标识符 将VPN的成员 及各自的网络地址前缀 和一组标记相关联建立VPN的内部LSP 提供一个安全和可预测的方式交换业务量组播IP组播业务量通常持续一段时间 并要求合适的带宽和低时延MPLS通过把一个网络层传递树映射成一个LSP树 使得组播分组的有效传输变得更容易 2020 3 6 33 MPLSVPN支持 2020 3 6 34 MPLS的优点 提供高速交换 高吞吐量和一定的QoS能力有效完成业务量工程 最佳利用资源支持显示路由 组播 VPN等路由功能增强了传统IP网络的可扩展性引进和实施新业务时更具灵活性 2020 3 6 35 MPLS的问题 控制协议面临着CR LDP与M RSVP两种方式的取舍 影响到互联互通的实现真正的端到端QoS支持尚难以实现 目前只能支持Diffserv的CoS业务VCMerge技术有待进一步研究面临与已有网络的兼容和改造 2020 3 6 36 MPLS与ATM 相似点从ATM的观点看 MPLS是另一个控制平面 是另一种建立ATMVC的方法当运行在ATM硬件上时 MPLS和ATM论坛协议都采用相同的分组格式 相同的标签 相同的标签交换和转发机制 相同的入口和出口功能它们都需要连接建立协议不同点MPLS没有采用ATM寻址 ATM选路和ATM协议 而是采用IP寻址 动态IP选路和LDP 2020 3 6 37 ATM支持MPLS的方式 对等模型ATM LSR通过串行链路直接相连综合方案ATM LSR通过ATM交换机相互通信SIN Ship In the Night 方案物理的ATM模型被分成两个不连接的网络 2020 3 6 38 ATM上的MPLS综合方案 2020 3 6 39 ATM上的MPLS的SIN方案 2020 3 6 40 MPLS与MPOA的比较 属性MPOAMPLS环境校园 WANWAN模型叠加对等交换路径建立流驱动拓扑驱动 推荐 控制协议IP MPOA NHRPIP和LDPATM论坛协议对ATM的支持是不支持但可以共存数据路径选择PNNI阶段I动态IP选路或显式选路故障单点有 MPS 无 2020 3 6 41 MPOA校园骨干网实例 2020 3 6 42 MPLS网络实例 2020 3 6 43 IPoverATM两类基本互通模型 重叠模型 OverlayModel 在逻辑子网内使用基于ATM地址的ATM路由和信令协议为IP数据包选择路由并发送IP数据包集成模型 IntegratedModel 使用非ATM路由和信令协议来为IP数据包选择路由并发送IP数据包 2020 3 6 44 IPoverATM两类基本互通模型 续 ATM上的IP LANE ATMF CLPOA IETF 重叠模型 MPOA ATMF NHRP IETF 综合模型 I PNNI ATMF IP交换 Tag交换 IETF MPLS IETF 2020 3 6 45 重叠模型 对于ATM和IP分别定义不同的地址结构和相关的路由协议ATM端点使用ATM地址和IP地址两者来标识在ATM网内 都使用ATM路由协议来为IP数据包选择路由 需要把IP地址映射到ATM地址 2020 3 6 46 重叠模型 续 优点使用标准ATMForum ITU T的信令标准 与标准的ATM网络及业务兼容缺点重复的地址和路由功能传送IP数据包的效率较低 2020 3 6 47 集成模型 ATM层被看作是IP层的对等层 ATM端点只需使用IP地址来标识在ATM网络内使用现有的网络层路由协议为IP数据包选择路由 在建立ATM连接时使用非标准的ATM信令协议ATM与IP互相竞争逐渐转变为互相融合新的集成模型试图把传统的面向连接的ATM改造成适合Internet应用的类似无连接的工作方式IP采用一些面向连接的特点 如RSVP 2020 3 6 48 集成模型 续 优点不需要地址解析协议传送IP数据包的效率比较高缺点与标准的ATM融合较为困难增加了ATM交换机的复杂性 使ATM交换机看起来更象一个多协议的路由器 2020 3 6 49 集成模型的其它解决方案 3CoM公司的FastIP FIP IBM公司的交换式多协议服务MultiprotocolSwitchedServices MSS Cascade公司的IP导航器 IPNavigator Cabletron公司的虚拟快速安全网络SecureFastVirtualNetworkArchitectureBay公司的IP路由交换机 IPRoutingSwitch 2020 3 6 50 IPoverATM两种模型的比较 技术重叠模型 CIPOA LANE MPOA集成模型 IPSwitching CSR FANP TagSwitching ARIS MPLS互通重叠模型 IP重叠在ATM层上集成模型 把IP协议与ATM层集成在一起 2020 3 6 51 IPoverATM两种模型的比较 续 IP路由协议重叠模型 放在IP路由器中集成模型 放在IP路由器或ATM交换机中ATM路由协议重叠模型 使用集成模型 不使用 2020 3 6 52 IPoverATM两种模型的比较 续 对ATM控制软件的修改重叠模型 不需要集成模型 需要地址解析重叠模型 需要集成模型 不需要 2020 3 6 53 IPoverATM两种模型的比较 续 QoS保障重叠模型 支持 MPOA 集成模型 支持计费支持重叠模型 比较困难集成模型 比较容易 2020 3 6 54 IPoverATM两种模型的比较 续 广播 组播重叠模型 效率较低集成模型 效率较高标准重叠模型 已标准化集成模型 正在发展 2020 3