现代交换原理 第8章 IP交换技术ppt课件

1 第八章IP交换技术 IP技术与ATM技术的融合IP交换技术标签 Tag 交换技术多协议标记交换 MPLS 技术 主要内容 8 1IP技术与ATM技术的融合 ATM具有传统电信网和传统分组网不具有的特点高速综合业务支持能力传送多媒体业务能保证QoSATM价格昂贵 不可能取代巨大的电信网络和计算机网络基于IP技术的Internet得到了空前发展易于实现异种网络互联协议简单 无QoS保证传输效率低ATM需要与IP融合 IP与ATM融合的两种模式 1 重叠模型把ATM看作数据链路层并在其上运行IP协议2个地址空间 IP地址与ATM地址 2种选路协议 IP选路协议与ATM选路协议 需要地址解析功能重叠模型实现标准IETF制定的CIPOA ClassicIPoverATM ATMForum制定的LANE LANEmulation MPOA Multi ProtocoloverATM CIPOA ClassicalIPoverATM LIS 逻辑IP子网 TCP IP允许ATM网络上的一组主机像一个独立的局域网一样工作 这些主机的集合称为LIS ARS 地址解析服务器 主机和路由器通过访问ARS 获得相应的ATM地址 IP与ATM融合的两种模式 2 集成模型将IP层路由功能与ATM层的交换功能结合起来单一的IP地址空间单一的IP选路协议需要控制协议 将3层的选路信息映射到2层直通交换机制 集成模型Ipsilon公司提出的IP交换技术 Cisco公司提出的TagSwitching技术 IETF制定的MPLS 多协议标记交换 IP交换机的体系结构IP交换的基本原理 8 2IP交换技术 IP交换控制器 ATM交换机 控制端口 GSMP Ipsilon流管理协议 Ipsilon流管理协议 IP交换机的体系结构 1 IP交换机由IP交换控制器和ATM交换机构成 IP交换控制器 驻存了控制软件的高性能处理机控制软件 选路软件 扩充软件 流的判别 Ipsilon流管理协议 通用交换机管理协议 流的判别 用来判别通过ATM连接传送的数据流 Ipsilon流管理协议 IFMP IP交换节点之间的协议 用于2层标记 VCI 的分配 一个节点通过该协议通知相邻节点将某一标记与特定的IP流相关联 通用交换管理协议 GSMP 是IP交换机内部IP交换控制器与ATM交换器之间的通信协议 用于IP交换控制器控制ATM交换器的工作 ATM交换器 ATM交换结构 输入 输出端口 IP交换机的体系结构 2 IP交换机的体系结构 3 流 从ATM交换机输入端口输入的一系列有先后关系的IP包 由IP交换控制器的路由软件来处理 数据流类型长流 持续期长 业务量大的用户数据流 在ATM交换机硬件中直接进行交换 短流 持续期短 业务量小 呈突发分布的用户数据流 通过IP交换控制器中的IP路由软件完成转送 IP交换的两种路由 IP交换的基本原理 1 1 从上游节点传来数据流将数据流送往IP交换控制器进行流分类 对长流建立ATM直通链接 对短流采用IP存储转发方式 IP交换的基本原理 2 2 要求上游节点在所分配的虚通道上传送分组确定为建立ATM直通连接 则从该数据流入的端口上分配一个空闲的虚通道标识 并通知上游节点将属于该业务的流放在指定端口的虚通道上传送 上游节点收到通知后 开始把数据流的信元放在相应的虚通道上传送 IP交换的基本原理 3 3 收到下游节点通知同时 下游节点要求建立ATM直通链接 通知下游节点分配的虚通道标识 之后 IP交换机将属于该数据流的信元在指定虚通道上传送到下游节点 IP交换的基本原理 4 4 在ATM直通连接上传送分组IP交换控制器指示ATM交换机建立相应输入和输出端口的虚通道连接 建立起ATM直通连接 属于该数据流的信元就在ATM连接上以ATM交换的速度在IP交换机中转发 8 3标记交换技术 标记 Tag 交换拓扑驱动 由拓扑信息 目的地址 确定标记交换通道的建立 不但可基于ATM 也可基于其他类型的链路层技术 相关概念 标签标签是数据分组上附加的一个字段 对三层分组头进行分析后 将其映射到一个固定长度的 无结构的值中 这个值就是标签 转发等价类FEC ForwardingEquivalenceClass 是一组具有相同特性的数据分组 这一数据分组以相似的方式在网络中转发 FEC可被看做是具有相同选路决策的一类数据分组 FEC的划分通常依据网络层的目的地址前缀 主机地址 Qos要求等 相关概念 标签边缘路由器 TER TagEdgeRouters 位于标签交换网络的边缘 负责给进入网络的数据分组加上标签 并负责将离开网络的数据分组的标签去除 对数据分组进行第三层转发 TER使用标准的路由协议来创建转发信息库 FIB TER根据FIB的内容 使用标签分发协议 TDP 向其它TER或标签TSR分发标签 相关概念 标签交换路由器 TSR TagSwitchRouters 位于网络内部 负责根据标签转发数据分组 TSR接受来自TER的TDP消息 根据这些消息所携带的信息建立自己的标签信息库 TIB 在标签交换网络中 只依据标签进行数据分组的转发 TSR主要由转发组件和控制组件组成 转发组件 负责基于标签进行数据分组的转发 控制组件 负责产生标签 将三层的选路拓扑映射到二层的直通连接上 并负责维护标签的一致性 相关概念 TIB标签信息库存储有关数据分组按照标签转发的相关信息 包括输入端口号 输出端口号 输入标签 输出标签 目的网段地址等 这些信息由TDP协议负责控制更新 TDP标签分发协议标签绑定 给一个转发等价类FEC分配一个标签 TSR和TER使用TDP向其相邻节点通知标签关联信息和更新标签信息库 TDR的基本功能是在相邻的TSR之间支持标签关联信息的分发 标签转发路径的请求和释放 标签交换的工作原理 1 当一个要转发的数据分组进入网络时 TER和TSR使用标准的路由协议来确定数据分组的转发路由 并将这些转发路由信息存入FIB TSR根据FIB内容产生标签 并将标签关联信息 地址前缀 标签 通过TDP协议转发 相邻TSR接收到TDP信息后会建立标签信息库TIB 2 TER接收到数据分组 TER从FIB中位数据分组选择一个可用路由 加上标签 将其转发到下一个TSR 3 TSR使用标签根据TIB进行快速交换 4 到达边缘TER 去掉标签 标签分配 标签分配方法1 下游分配2 下游按需分配3 上游分配 下游标签分配 上游标签分配 8 4多协议标记交换 MPLS 什么是MPLSMPLS网络体系结构及相关基本概念MPLS基本交换原理交换节点LSR体系结构及工作原理 什么是MPLS MPLS是利用标记进行数据转发的 当分组进入网络时 要为其分配固定长度的短的标记并将标记与分组封装在一起 在整个转发过程中 交换节点仅根据标记进行转发 MPLS具有 多协议 特性 对上兼容IPv4 IPv6等多种主流网络层协议 将各种传输技术统一在一个平台之上 对下支持ATM FR PPP等链路层多种协议 从而使得多种网络的互连互通成为可能 MPLS体系结构 MPLS相关基本概念 1 标记交换路由器LSR LabelSwitchingRouter 边缘路由器LER LabelEdgeRouter 核心路由器LSR标记交换路径LSP LabelSwitchingPath MPLS网络为具有一些共同特性的分组通过网络而选定的一条通路 由入口的边缘交换路由器 一系列核心路由器和出口的边缘交换路由器以及它们之间由标记所标识的逻辑信道组成 标记分发协议LDP LabelDistributionProtocol MPLS的控制协议 用于LSR之间交换信息 完成LSP的建立 维护和拆除等功能 MPLS相关基本概念 1 转发等价类FEC ForwardingEquivalenceClass 在MPLS网络中经过相同的LSP 完成相同的转发处理的一些数据分组 这些数据分组具有某些相同的特性 FEC的划分通常依据网络层的目的地址前缀或是主机地址 标记 Label 它是一个短的 具有固定长度 仅在相邻LSR之间有意义 用来标识和区分转发等价类FEC的标志 标记映射将标记分配给FEC MPLS基本交换原理 MPLS交换采用面向连接的工作方式 信息传送要经过以下三个阶段 建立连接对于MPLS来说 建立连接就是形成标记交换路径LSP的过程数据传输数据传输就是数据分组沿LSP进行转发的过程拆除连接拆除连接就是通信结束或发生故障异常时释放LSP的过程 MPLS的连接建立 连接建立的驱动方式拓扑驱动 请求驱动 数据驱动 不同方式对分组转发的影响 标记分配与分发标记分发 上游标记分发和下游标记分发下游标记分发 下游自主标记分发 下游按需标记分发连接建立过程 MPLS的数据传输 入口路由器的处理过程数据分组到LSP的映射 将数据分组封装成标记分组 将标记分组从相应端口转发出去核心路由器的处理过程依据标记进行转发出口路由器的处理过程弹出标记 用网络层地址查找路由表确定下一跳 LSP上的数据转发 MPLS的连接拆除 连接的拆除也