第八章IP交换技术

1、第八章,IP,交换技术,IP,技术与,ATM,技术的融合,Ipsilon,公司的,IP,交换技术,标签（,Tag,）交换技术,多协议标记交换（,MPLS,）技术,1.,2.,3.,4.,1,1.,了解,IP,交换产生的背景。,2.,了解,IP,交换的种类。,3.,了解,IP,交换的基本概念。,4.,了解,IP,交换的基本特点和基本交换原理。,5.,了解标记交换的特点和基本交换原理。,6.,了解多协议标记交换的特点和基本交换原理。,2,学习要点：,1. IP,技术与,ATM,技术的融合,IP,网络技术：,特点：技术简单，可扩展性好，灵活性高,存在问题：传输效率低，无法保证服务质量,ATM,网络技

2、术：,特点：可满足多业务需求，传输效率高，保证服务质,量，有流量控制,存在问题：技术复杂，可扩展性不好,3,特性,连接方式,IP,无连接,ATM,面向连接,信息传送最小单位,交换方式,路由方向,组播,服务质量保证,成本,可变长度分组,数据报方式,单向,多点到多点,尽力而为,低,固定长度信元（,53,个,byte,）,ATM,方式,双向,点到多点,根据不同业务提供不同服务质量保证,高,发展推动力,市场驱动,技术驱动,4,IP,与,ATM,的比较,IP,与,ATM,融合的两种模式（,1,）,?,重叠模式,o,IP,层运行在,ATM,层之上,o,2,个地址空间（,IP,地址与,ATM,地址）,o,2

3、,种选路协议（,IP,选路协议与,ATM,选路协议）,o,需要地址解析功能,CIP,、,LANE,、,MPOA,是重叠模式,5,CIP,Classical IP over ATM,6,IP,与,ATM,融合的两种模式（,2,）,?,集成模式,o,单一的,IP,地址空间,o,单一的,IP,选路协议,o,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）,Ipsilon,的,IP,交换、,Tag,交换、,MPLS,是集成模式,7,特性,地址,选路协议,地址解析功能,ATM,信令,IP,映射至直通连接,专用协议,重叠模型,二套（,IP,和,ATM,地址）,IP,和,ATM,选路协议,需

4、要,需要,不需要,集成模型,一套（,IP,地址）,IP,选路协议,不需要,不需要,需要,实例,IPOA,、,LANE,、,MPOA,IP,交换、标记交换、,ARIS,、,MPLS,重叠模型与集成模型比较,8,公司的,IP,交换技术,IP,交换机的体系结构,IP,交换的基本原理,9,2. Ipsilon,IP,交换机的体系结构（,1,）,10,IP,交换机的体系结构（,2,）,IP,交换机由,IP,交换控制器,和,ATM,交换器,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,

5、：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。,通用交换机管理协议（,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,11,IP,交换的基本原理,1.,几个重要的概念,（,1,）流,（,2,）输入输出端口,（,3,）直通连接,2.IP,IP,交换的工作原理,交换的

6、工作过程可分为这样四个阶,段：,12,1,）从默认信道上传来数据包,13,2,）要求上游节点在所分配的,VC,上传送分组,14,3,）从下游节点收到改向消息,15,4,）在,ATM,直通连接上传送分组,IP,交换的整个过程请按,观看,16,IP,交,换,的,两,种,路,由,17,交换技术,Tag,交换的组件,Tag,交换的基本原理,3. Tag,18,Tag,交换组件,Tag,交换节点由,转发组件,和,控制组件,构成。,（对应于,IP,交换中的,ATM,交换器和,IP,交换控制器）,转发组件,：,可以进行标签交换的,Tag,交换器。,Tag,交换器中具有标签转发信息库。其信息是在控制驱动时将,

7、路由映射到标签而形成的。,转发组件的转发机制是基于对固定长度的短标签的精确匹配算,法，而不是在网络层采用传统的最长匹配算法，并且转发机制独立,于网络层协议。,控制组件：,选路功能、生成标签和网络层路由的捆合信息、在,Tag,交换器之间传送标签捆合信息。,19,Tag,交换的基本原理,1,）传统路由协议,hop-by-hop,方式基于目的地址的选路,2,）标签分配和标签的捆合，形成标签信息库,TIB,3,）基于标签的数据转发,4,）通信结束，标签清除,Tag,交换具有面向连接的特性。,20,标签分配与选路功能,标签分配方法：,1,）下游分配,2,）下游按需分配,3,）上游分配,Tag,可支持的选

8、路功能：,1,）基于目的地的选路,2,）分级选路,3,）灵活选路,21,上游标签分配,22,下游标签分配,23,多协议标记交换,MPLS,什么是,MPLS,MPLS,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,24,4.,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,、

9、,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。,25,传统,IP,交换技术,26,MPLS,技术,27,MPLS,体系结构,LER,标记交换路径,LSP,IP,LER,IP,LABEL,LSR,IP,LABEL,LSR,LER,IP,LER,标记分布协议,LDP,LABEL,LER,LSR,标记分布协议,LDP,LSR,标记分布协议,LDP,IP,LER,LER,28,MPLS,相关基本概念（,1,）,?,标记交换路由器,LSR,（,Label Switching Router,）,o,边缘路由器,LER,（,Label Edge Router,）,o,核心路由器

10、,LSR,?,标记交换路径,LSP,（,Label Switching Path,）,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,（,Label Distribution Protocol,）,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。,29,?,转发等价类,FEC,（,Forwarding Equivalence Class,）,在,MPLS,网络中经过相同的,LSP,，完成相同的转发处理的

11、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,。,30,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,3

12、1,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,32,LSP,的建立过程,33,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,34,LSP,上的数据转发,REQ（65.8),0,LER0,1,LABEL(5),0

13、,LSR0,1,2,),5,.,8,（,6,R,E,Q,0,LSR1,Q,（,R,E,1,),.,8,5,6,2,),(,L,B,E,A,L,0,2,LER1,1,出端口,8,),E,L,(,L,A,B,路由表,目的地址前缀,下一跳,入端口,LER0,LSR0,LSR2,LER1,65.8,65.8,65.8,65.8,LSR0,LSR2,LER1,0,0,0,0,1,2,1,-,标记信息表,0,LSR2,1,LER0,LSR0,LSR2,LER1,目的地址前缀,下一跳,入端口,出端口,入标记,出标记,65.8,65.8,65.8,65.8,LSR0,LSR2,LER1,0,0,0,0,1,2

14、,1,-,-,5,8,2,5,8,2,-,-,-,35,MPLS,的连接拆除,连接的拆除也就是标记的取消。标记取消的方式主,要有两种。,?,采用计时器方式,?,通过,LDP,消息取消标记,36,MPLS,交换节点的体系结构及工作原理,路由协议,（OSPF，,标记分发,BGP）,协议,路由表,LIB标记,信息库,TCP/IP,控制,单元,ATM等交换机构,LFIB,标,转发单元,记,路,径,37,控制单元,（,1,）运行网络层路由协议，创建和,维护路由表。,（,2,）运行,LDP,协议进行标记分配和,分发，创建和维护标记信息表,LIB,。,同,LSR,。,转发单元,（,1,）标记分组的转发，包括标记交换（出口,标记代替入口标记）与标记分组的封装。,（,2,）网络层分组的转发。,入口,LER,：,（,1,）数据分组到,LSP,的映射。,（,2,）给数据分组加标记封装成标记分组。,（,3,）作为标记分组转发到下一个,LSR,。,出口,LER,：,（,1,）将标记从分组中删除。,（,2,）作为网络层分组转发到下一跳。,（,3,）入口,LER,和出