mpls与移动ip结合支持ipqos的网络体系结构及关键协议研究

1、伴随无线ip网络迅猛发展、internet业务的日益丰富，大量便携式终端设备 要求能够通过无线方式访问internet以享受各种业务，这些业务除了传统的业务 如e-mail. www、ftp夕卜，还有许多正在蓬勃发展对qos要求较高的新业务 如音频、视频等实时业务和多媒体业务。这实际上要求业务提供者提供一种机制 来满足三方面的要求：一、要求保障移动设备的无缝快速切换；二、保障业务的 qos要求；三、要求网络在移动设备移动时能持续对业务提供qos保证。mpls技术具有支持多种网络层（包括ip协议）和链路层技术，同时还具 有支持分组快速交换、提供qos和流量工程等优点，因此，它能够应用于无线 1p

2、网络，并能提供较好的网络性能和较高的服务质量，能对网络进行更为有效 的管理；而移动ip及其扩展出的各种微移动ip协议能够支持移动终端自由移动 切换特性，使得人们将目光投向这两种技术来解决下一代无线ip网络发展所面 临的问题。ip qos现有两种体系结构：intserv和diffservo diffserv是基于聚集流的， 由于其良好的扩展性和简单性而成为一种标准的ip qos体系结构和提供端到端 qos的首选机制。当前，己把diffserv成功引进到大型骨干网，而对于把diffserv 引入到接入网，尤其对移动坏境來说，如何在无线接入网实施diffserv对移动终 端提供qos保证，使得骨干和

3、边缘网络都支持diffserv以提供端到端的qos, 还没有很好的解决办法。本文主要是对mpls和移动ip结合在基于1p的无线接入网中支持区分服务进行探讨，并提出解决办法。论文中，设计了一套详细的mpls、移动ip及diffserv在微移动坏境中有效协同运作的整合机制，包括双向lsp的建立、切换机制； 设计出符合整个机制的无线接入域内的节点功能模型，并对其工作机理进行详尽i描述；对所使用的协议进行必要的修改；设计出完成整合机制的各种功能表。文 中所提出的整合机制对发往同无线接入点的业务类在无线域内采用单一的e-lsp进行传输处理，通过对不同qos要求的业务类进行标记及对其采用不同的每跳行为进行

4、转发，从而为各个业务类提供不同的qos保证。关键词：多协议标记交换，移动ip,微移动，区分服务，集成服务abstractwith development of the wireless ip network and gradual increament of internet services,plenty of portable termi nal enquipments require enjoying the inter net services by wireless manner,besides traditional sevices for example e-mail >

5、www、ftp,there are still much new sevices such as voice and video sevices that require being provided high qos.lt actually requires isp providing a mechanism which could satify three requirements: at first, guarantee fast handoff of mobile enquipments; the second, guarantee qos requirements of servic

6、es; at last, provide uninterrupted qos support wherever the mobile enquipments move to.mpls have many merits such as support!ng multiple network layers and link layers tech no fogies supporting fast switching of packets > providing qos and traffic engineering,so it could been used in wireless net

7、work、provide favorable network performances and be convenient for network effective management;mobile ip and extendable all kind of micro_mobility ip protocols could support free movement and handoff of mobile equipments. base on merits of mpls and mip, people focus on these technologies to solve pr

8、oblems of wireless network.ip qos exists two system 8rchitectures:htserv and diffserv. diffserv is based on aggregate flow. because possessing good scalablity and simpleness, it becames principal machanism of providing end-to-end qos .at present, diffserv has been used successfully in backbone netwo

9、rk, but how to be used in access network especially in wireless entironment to provide guaranteed qos for mobile enquipments has no appropriate resolvent.in this paper, we discussed and put forward a means to solve the problem about in teg ration of mpls and mobile ip in wireless network that could

10、support diffserv.we designed a integration mechanism about mpls/mobile ip/diffserv include establishment of bi_lsp and handoff mechanism. we not only designed function models of nodes, but also described their principles. we modified protocal and designed function tables based on our demand. our mec

11、hanism adopts one e丄sp to transit different traffic types being sent to same wireless access point. by marking traffic types that have different requirements of qos and adopting different phb to forword different traffic types we could provide different qos guarantees for traffic types.keywords： mpl

12、s; mobile ip; micro_mobility: diffserv; interserv缩略语名词英文解释中文解释afassured forwarding确保转发asasured services确保服务babehavior aggregate行为聚合crcrossing router交叉路由器cr-ldpconstrai nt- basedroutinglabeldistribution protocol基于约束路由的 标记分发协议coaforeign agent转交地址ccoacollocated care-ofaddress共同定位转交地址cnconrespondent nod

13、e对端节点dhcpdynamic host configuration protocol动态主机配置协议drrdomain root router域根路由器dsdifferentiated services区分服务diffservdifferentiated services区分服务dscpdifferentiated services code point区分服务代码点dsbadifferenti ated services behavioraggregation区分服务行为聚合er .explicit routing 显路由efexpedited forwarding加速转发e-lspex

14、p-inferred-psc lsp由exp导出psc的lspfecforwarding equivalence class转发等价类faforeign agent外地代理fa coaforeign agent foreign agent外地代理转交地址ftnfec to nhlfefec到nhlfe映射gregeneral routing encapsulation通用路由封装hahome agent本地代理hawaiihandoff aware wireless accessinternet infrastructure夏威夷协议hmiphierarchical mobile intern

15、et protocol层次化移动ip协议ietfinternet engineering task force因特网工程任务组ispinternet services provider因特网服务提供商intservintegrated services集成服务ilmincoming label mapping输入标记映射lfiblabel forwarding information base标记转发信息库lsrlabel switched router标记交换路由器ldplabel distribution protocol标记分发协议lerlabel edge router标记边缘路由器l

16、-lsplabel-only-inferred-psc lsp由标记导出psc的lspmfmulti-field多域macmedia access control介质访问控制mamobility agent移动代理mipmobile internet protocol移动ip协议mnmobile node移动节点mhmobile node移动节点nhlfenext hop label forwarding entry下一跳标记转发表目oaorder aggregate有序聚合phbper-hop behavior每跳行为pspremium services奖赏服务pscphb scheduli

17、ng class每跳行为调度类phppenultimate hop poping倒数第二跳弹岀redrandom early detection随机早期检测slaservice level agreement服务等级合同tostype of service业务类型tcatraffic conditioning agreement流量调节合同wredweight red加权随机早期检测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_重庆邮电学院 或

18、其他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。学位论文作者签名：签字日期：莎牛年f月/?0（学院代码:10617 专业代码：通信与信息系统081001）学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 重庆邮电学院 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。本人授权一重庆邮电学院 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c（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名:导师签名八

19、嚓签字日期血牛年r月。日 签字日期柑网年$朗7日第一章序论1.1引言随看ip网成为基础网以及三网融合的发展，直联网在向宽带发展的同时开始向无线移 动方向发展。从趋势看，移动无线互联网和固定互联网将拥有统一的ip核心网，与internet 无缝连接和基于ip的移动性将是下一代无线ip移动通信网的重要特点。近年来，随看无线技术的成熟，有越来越多的人通过无线设备连接到internet上，希望 能够随时随地对网络进行访问。支持移动性成为internet发展的必然要求，已经有相当多 的研究关注于网络如何为移动终端提供支持，其中ietf (internet engineering task force)

20、mobile ip工作组的移动ip (mobile ip)技术是主耍研究内容，占据着主导地位,并 取得了显著的研究成果。然而，它所提出的传统移动1p协议具有切换反应慢，时延大，分 组丢失严重，造成连接中断等缺点。它适合作为一种宏移动的标准解决方案，能简单解决较 大范围蜂窝间的主机移动性问题。但随着无线互联网的迅猛发展，为了获得更高系统容呈， 蜂窝范圉从宏蜂窝进一步缩小到微蜂窝，甚至是微微蜂窝，极大增加了移动主机切换频率， 因此，对于无线接入internee而言，要求更高效的无线分纽路由机制和快速的无缝移动切 换控制技术。此吋，无线接入网若仍釆用传统移动ip协议，网络运行效率将非常低，不适 应未

21、来移动通信系统发展的耍求。因此，为了适应无线接入网络的发展，提出了支持快速， 可靠切换的微移动1p协议f，0h，lh12致力丁减少移动巧点在微移动情况下的切换时延， 从而改善系统性能。随着internet的迅猛增各种语音、视频、多媒体信息业务层岀不穷，这些新的应 用要求网络能够保证将它们按各自的特性止确予以传送，而传统的ip网络不具有按数据属 性对业务进行区分的能力，并且对业务的qos缺乏足够的保障，同时，目前数据传输的承载 技术具有多样性的特点，如何实现多种不同传输承载链路技术的网络女联互通也是一个迫切 需耍解决的问题。为了解决基于ip的承载网所面临的种种挑战ietf在1997年提出mpls

22、 技术仃6。它是将分层网络的二层交换和三层路由结合起来的一种l2/l3集成的面 向连接的数据传输技术。它不仅可以支持多种网络层层面上的协议如ipv4、ipv6、ipx等， 还可同时兼容第二层上的多种链路层技术，闪此，mpls技术先大具有承载ip业务能力.使 得将mpls技术运用于未来基于ip的无线网络成为可能。mpls釆用定懺标记进行转发，支 持一次路由多次交换，简化了 ip路由操作，提高了分组转发速度和网络性能。除此之外它 还具有支持流輩匚釋、可扩展性强、能对业务提供qos保证邻强大功能，因此，如果在移动 环境中引入mpls技术，可利用其貝何的优点有效克服现存微移动协议缺乏灵活性、qos能

23、力不足的缺陷，在一定程度改善ip移动网络的性能并增強移动网络的管理能力。由f mpls 和(微移动协汶各自所貝有的优点，r. zhong 提出mpls和传统移动if结合方案， 这些方案主娈是针对宏蜂窝和低切换频率尢机提出的一种手段不适合现今蜂窝日总微小化的环境。因此，将mpls和微移动ip协议结合来解决传统方案对微移动缺乏有效支持的缺点， 为下一代全ip无线网络提供支持，逐渐成为人们关注的热点。t.yang等提山将微移动ip 协议和mpls相结合的方案八3 这些方案主要关注二者结合后标记交换路径的建立，对于解 决主机的移动性问題迸行了较为深入的探讨。对于下一代基于ip的无线移动通信网，不但 要

24、求它能够提供多种业务，并且要求对这些业务提供不同等级的qos保障，尤其是随着未来 网络应用的多样化和对高服务质量的需求趋势看，要求这些方案能提供较好的qos保证也成 为一种必然，然而就目前来说，将mpls和移动ip协议结合对qos支持及其性能的探究还处 于初始阶段。当前，ietf 提出两种 ip qos(19j20k21223 的体系结构，intserv23j24j 和 diffserv(25h26c271o intserv是基丁每个流提供qos,且需耍单独的信令消息，会增加网络 的开销和路由器的负荷，扩展性较差；diffserv是针对聚集流提供qos保证，不需要额外 的信令消息，它只需和目前

25、的ip协议结合就可实现域内的qos保证，因此网络开销和路由 器的负担小，可扩展性好，简单且易于实现。由于diffserv扩展性和简单性，成为提供端 到端qos的首选机制。本文研究的主耍目的是对mpls和移动ip结合在基于ip的无线接入网中支持区分服务 进行探讨。在大量阅读中英文文献基础上，通过仔细思考，主要完成了以下工作：5-设计了一套详细的mpls、移动ip及diffserv在微移动环境中有效协同运作 的整合机制，包括双向lsp的建立、切换机制：二. 设计出符合祭个机制的无线接入域内的节点功能模型，并对其工作机理进行了详尽 描述；三. 对所使用的协议进疔了必要的修改：四. 设计出完成整合机制

26、的各种功能表。由丁涉及的知识比较庞杂和时间的限制，只做了部分仿真的前期匚作而未得出最启的仿 真结论，仿真工作由项目组的其它同学在继续进行。1.2论文的主要内容本论文的架构安排如下，第一章主要是简单介绍mpls的基本原理，第三章对移动ip 和微移动tp协议进行简要介绍，第四章介绍ip qos及其体系结构并对冇关的知识进行简要 介绍，第五章对现有协议进行必要的修改，提出无线接入网骨干节点的功能模型，并提出mmpls和移动if结合的路由算法，并基于此路由算法提出对diffserv提供支持的解决办法。 第六章是本文的结论。第二章.多协议标记交换mpls技术的全称是多亦议标签交换技术，是在cisco公司

27、提出来的tagswitching技术 基础上发展起来的，属于第三层交换技术，它引入了基于标记的机制，把选路和转发分开, 由标记来规定一个分组通过网络的路径，数据传输通过标签交换路径（lsp）完成。mpls的核心是标记交换，其次是多协议。所谓标记交换就是把网络层的信息与标记绑 定，用标记进行多层分组交换的技术。mpls综合利用网络核心的交换技术利网络边缘的ip 路由技术，将路由移到网络边缘，网络核心做标记转发：即边缘的路由，核心的交换。由于 mpls对一个连接请求实现一次路由、多次交换，加快了数据分组转发的速度，减少了时延 和时延抖动，增强了网络的吞吐能力。所谓多协议是指mpls能封装多种网络层

28、协议数据进 行传送，同时可以兼容多种链路层技术。由于mpls技术隔绝了标签分发机制与数据流的关 系，因此，它的实现并不依赖于特定的数据链路层协议，可支持多种的物理和链路层技术 （ip/atm、以太网、ppp、帧中继、光传输）等，因此mpls能够适应丁多种承载网络，各种 不同的网络传输技术可统一在一个mpls平台上，保护了现有网络的投资和资源，促进了网 络的互连和融合。2. 2 mpls基本技术2.2. 1标记和标记交换转发等价类（fec）：具有某些相同特征（如目的地址、源地址等）的数据流集合，这些 数据在网络传输的各节点以相同的方式转发。标记：是i司定长度的，用来标识待交换的一个流或fec。它

29、只具有局部意义，即一个标 记仅在它被采用的、邻接的两个节点间有意文。标记分组：指已经加上标记编码的分组。标记绑定：是将一个标记指派给一个相应的fec。mpls将进入网络的每个分组指定到某 个特定的fec,每个特定的fec®相应的标记绑定，并映射到相应的lsp上。标记的格式取决于分组封装所在的媒体。以下为mpls的儿种标记格式（纳，儿种格式可 以共存： atm封装：用vpi/vci作标记； 帧中继封装：hj di.ct作标记； 通用mpls封装：为在层和二层间插入的一个“shim”封装格式。其格式如图1：尉贞头mpls垫片头p头分柝己expsttl<32b its3标记：20位，

30、携带的分组的标记值。exp： 3位，留做实验用。s字段：i位，为1表明本条目为标记堆栈中最后一条，否则为0。ttl字段：8位，表明分组在网络中的生存时间图1： 通用mpls封装标记交换：指利用分组中所携带的标记信息和标记交换路由器所维护存储的标记转发信息 库(lfib)来转发分组。根据输入标记确定对应的输岀标记、必要封装和端口号及其它数 据信息处理操作。若一个分组含有多级的标记栈，标记交换路由器只处理栈中的顶部标记。2.2.2 标记分发协议(ldp)由于传统的路由协议不能满足标记分发的要求，囚此mpls采用专门的标记分发协议 ldp29jo ldp貝有标记指定、分配和徹消功能，并能与相邻的ls

31、r协调fec/标记的绑定信息。 完成入口到出口标记交换路径(lsp)的建立。(i标记赋值的驱动机制：标记赋值包扌舌标记分配及标记与路由的绑定，ldp支持数据 驱动和控制驱动。数据驱动是依据到达数据流的类型来决定是否发起标记分发驱动，只有在 数据到达时才进疔标记分发，数据流结束后立即释放标记。控制驱动的标记是预先分配的， 当数据到达路由器厉就立即进行标记交换。控制驱动乂可分为基于拓扑的控制驱动和基于请 求的控制驱动。基f拓扑的控制驱动是由网络拓扑结构的变化所引起的路由更新，启动标记 分发驱动实时更新标记转发信息库。基于请求的控制驱动是通过ldp或rsvp等控制协议请 求进行的标记绑定。(2) 标

32、记分发方武：标记分发是lsr用丁通知另一个lsr所作出的有关标记与fec绑 定的一系列处理过程的总称。使用ldp交换fec/标记绑定信息的两个lsr称为“ldp对端”。 r将标记分发给ldp对端时，可采用mpls的ldp消息进行传送，也町将标记搭銭在其它 路由协议消息上。前一种称为显式标记分发，后一种称为隐式标记分发。ldp标记分发方式 有下游主动分配、下游按需分配和上游主动分配。相互邻接的lsr需对采用那种标记分发方 式达成一致。隐式标记分发是指对现有的路由协议加以修改，用来分发路由/控制信息和标 记信息，而不必用专门的标记分发协议。常用的路由协议如ospf、bgp、rsvp等，经过适当 的

33、修改都可用来进行标记分发。(3) 标记分发的控制模式：lsr通知fec/标记绑定信息的控制模式有“独立控制模式” 和“有序控制模式”。独立控制模式的标记绑定是独立的，每个lsr独立地为fec建立fec/ 标记绑定，并将该绑定分发到它的ldp对端，这种方式在lsp建立方式上称为本地控制。有 序控制模式是lsr以一种仃序的方式从lsp的一端向另一端一次完成，即仅当它从该fec 下一跳收到一个标记或它是该fec的一个mpls出口 lsr时，才通告fec/标记的绑定。(4) 标记清除：由于mp标记空间有限，标记使用完后需要清除，以供下一个信息传 送者使用；也由于网络拓扑的变化导致标记赖以存在的条件消失

34、时，也需耍把此类标记清除。 一种是利用计时的方式，计时满时将标记丢弃，另一种是利用mpls对等体保持激活机制进 行标记淸除，若mpls节点间的对等会话失败，則丢弃标记信息；否则标记信息将一貢保持。(5) 标记保持：标记信息的回收方武有“保守标记保持”和“白由标记保持”模式。“保守标记保持”模式是lsr只保持用丁转发分组的标记映射，分发给下一跳是自己的那些呆节点，其它的标记则冋收并可重新进行分配。“自由标记保持”就是无论当前需不需耍标记 来转发，不管是否具有有效的卜一跳，全部保留从对等方获得的标记。标记保持模式应用场r合：一般在标记相对稀缺的环境中，采用有序控制的标记分配、保守标记保持撲式及下游

35、按 需分配模式。在标记资源充足的环境中，要求lsr能够迅速适应路由变化时可以采用独立的 标记分配、自由的标记保持模式和卜-游上动分配模式。2. 2.3 标记交换路径(lsp)标记交换路径(lsp)是指具有某特定fec的分纽，由传输中所经过的lsr的集合所构 成的传输通路。在mpls网络中，标记、fec和lsp间的对应关系为：(t)具有相同共性的数据流对应一个fec 一个fec可以和多个标记相绑定，但一个标记只能屈于一个fec. lsp与标记间是一对一的对应关系(1) 建立lsp的方式：mpls建立lsp的方式有“逐跳lsp路由”方式和“显示lsp路 由“方式。”逐跳lsp路由“方式保留了传统的

36、ip分组面向目的地的转发方式，以逐跳来建 立lsp路径。”显示lsp路由“方式是在数据包到达网络前，己明确指定了转发路歸。在mpls 中，由某个lsr (通常是lsp的入口或出口节点)明确指定lsp中的全部或部分的lsr路由。 当入口或出口 lsr指定整条lsp所需的每个节点时，为”严格显示路由“；若只指定部分节 点时，为”松散显示路由“。在显示路由中，可以通过网管指定或在路由计算中引入约束参 数，建立满足一定策略和qos要求的路由，称为约束路由。mpls将显示路由嵌入到基于约 束的标记分发协议(cr-ldp)妙的信息中，建立显示isp路由(er-lsp)o(2) lsp建立过稈：lsp屈于单

37、向传输路径。lsp可以是动态的，也可以是静态的。动 态lsp是通过路由信息自动生成，静态lsp是显示提供的。mpls若使用卜游按需标记分发模式，则上游向下游发出标记诘求消息，卜游订点分 配和选择标记，然后使用ldp协议通知上游节点，向上游返冋标记绑定消息。ldp 9第三层路由协议结合，在网络设备间分发标记绑定信息标记、feoo抿据路 由器的路由转发表，各卄点在ldp协议控制卜建立标记转发信息咋，它包拈链路、标记与相 应的fec z间的关系 ldp在对等层间传送该层的标记及该标记所对应的qos参数，通过标记的拼结建立从入口到出口的lsp。mpls也可将显示路由嵌入到cr-ldp的信息中，建立相应

38、的路径。2. 2. 4 mpls 信令mpls信令方式可分为采用ldp/cr-ldp协议以及采用通过对己有协议或协议的扩展形成 的协议rsvp/rsvp-te。rsvp-te、cr-ldp信令，结合qos路由、显示路由等手段，能够很好 支持集成服务、区分服务和流量工程。(1) ldp/cr-ldp： ldp作为mpls信令协议提供标记分发，位于tcp/udpn上。ldp信 令传输使用的tcp和udp端口号均为646。相邻的lsr之间必须建立一条非mpls连接链路 作为信令通道，用于传送ldp信令报文。cr-ldp是基于现有标准的ldp信令.加上网络边 缘节点根据一些准则和路由信息来设置传输路径

39、的，从而能够在带宽、服务类型和qos方面 支持业务需求。cr-ldp扩展了 ldp,定义了新的消息和类型一长度一值(tlv)参数，用显 示选路、流量特性、资源抢占、路由定位和资源分类5个可选的约束参数来建龙保证特定 qos 的 lspo(2) rsvp/rsvp-te： rsvp处于传输层，是在非连接的ip协议上实现带宽预留。要实 现通过rsvp协议建立lsp隧道，主机和路由器需同时支持rsvp和mpi.s,建辽rsvp lsp隧 道使用下游按需标记分发模式。rsvp-te扩展了 rsvp,通过引入约束选路能力、显示路由、 抢占路径和业务呈调整箸新的参数到rsvp消息中，来提供约束选路的能力，

40、建立qos保证 的lsp隧道2.2.5 路由环回控制逐跳路由与显示路由混用网络或纯逐跳路由都有可能造成路径环回(即路由回路)ompls 采用了预防环回并提供了坏回检测机制。(1) 预防路由环回的控制方法：mpls对釆用“shim “标记封装和不采用此” shim “标 记封装的分组，分别采用不同的路由环回控制方法。对采用” shim “标记封装的mpls,迪 过垫片头中的ttl字段来限制环冋出现时数据分组在网络中的存在时间，保证环冋的数据分 组被自动丢弃。对丁不釆川” shim"标记封装的分组，为防止lsp穿越mpls网络时形成环 回，mpls也提供相应的环回防止和检测机制。(2)

41、环冋防止和检测机制：通过在mpls的消息中加入路径矢量tlv和跳数计数tlv 来检测环路。路径矢量tlv含有携带此tlv的消息所经过的lsr列表，当一个lsr收到一个 分组后发现路径欠量中已紅含有它己，则发生循环。跳数计数tlv含有消息所经过的lsr 数，当lsr转发含有此参数的消息时，它先检杳跳数计数值是否到达极限，是则发主循环。 mpls釆用线稈机制，在更新lspz前，验证路径的有效性，保证只有在路径完成有效时， 才能激活新的通路以防i上坏路产生。2. 3 mpls组成及工作原理mpls域由标记交换路由器（lsr）、标记边缘路由器（ler）和标记分发协议（ldp）组成,mpls组成和工作原

42、理见下图：lsr：位丁网络中心，是貝有逐包转发分细和标记交换分组功能的路由器，它运行ldp 协议和网络层路由协议，乂称核心路由器。lsr功能单元分为控制功能单元和数据转发单元. 控制单元负贾路由的选择、ldp的执行、标记的分发以及标记转发信息库（lfib）的形成。 转发单元负责依据标记信息库建立标记转发表，对标记分组进行简单的转发操作。ler：位于网络边缘。它运行传统1p路由协议处理ler和lsr路由，执行ldp与相邻lsr相a通告fec/标记的绑定信息。ler可用丁确定服务质臺、区分业务和用户管理°mpls域：由lsr构成的网络区域。mpls域内的lsr之间通过ldp协议进行通信，

43、其边缘由ler完成与ip技术适配。mpls域的划分路由的划分是不相关的。任一个路由域内可 以同时包含mpls节点和非mpi.s节点，标记信息只在mpls对端节点间传递。在mpls的两个 疔点间若有非mpls的肖点时，则用虚电路将两个mpls节点接通。mpls的l作过程示例图如h：fh?输|端a输1标记30.5047.110.40输砺己fh：输? 1湖1lp 347. 1i0.5023| 2 471门47. 11.2为标记锻求消息3. 4为标记映射消息图3: mpls标记交换信息库记lf1b及lsp的建立mpls的i 作过稈描述：(1) 网络路径建立和标记的维

44、护：在网络初始阶段，入口节点、出口节点和isrz间 通过传统的路由协议来确定网络的路径。在各个lsr中为fec建立路由表和标记转发信息库。 任意两个网络实体之间路径用标记标识，每个lsr中的标记存储在lfib中。并通过ldp建 立标记和目的地的映射来建立lfibo(2) 分給进入：当ler在入口点收到ip分组，就分析分组头、判断新的fec的产生， 为其发起标记分发过程，以建立到目的地的lsp。分组建立起lsp后，分组就被打上标记通 过查i旬lfib获得卜一跳。若不存在与分组对应的fec,分组将通过传统的ip路由方式转发。(3) 数据分组在网络中：毎个中间lsr根据分组携带的标记在uhb中杳找输

45、出标记。 如找到就用输出标记替代分组中的标记，然后发送分组。如没找到，则读取分组1p头釆用 传统的ip路由方式对分组进行路由。(4) 分组退出：当分组到达mpls域的出口时，出口 ler就剥去分组标记，通过传统的 路由方式路由分组。2. 4 mpls的技术特点mpls由于采用定长标记精确匹配机制，加快了分组的转发速度。它进一步促进了网络 功能的划分，将复杂的事物处理推到网络边缘去完成，核心只负贯传送功能，有利于在一个 大的网络中维护if协议的扩展性。同时mpls网络中标记堆栈的使用减小了路由表的规模， 极人地改善了路由扩展能力。由t mpls具有面向连接和灵活选路的特性，它能够在不改变 现有路

46、由协议地基础上，进行流量控制和管理，为实施流量丄程提供了新的途径。另外 它还能够支持区分服务、集成服务模型，并且貝有保护和快速恢复机制等优点。止是由丁 mpls存在上述优点，因此mpls技术自提出至今获得了迅猛地发展。第三章.移动ip和微移动协议3. 1 概述letf的移动ip协议是ietp为解决lnternet上主机移动性问题所提出的网络层解决方 案。它对下层传输媒体不作任何要求，向上层则屏蔽主机移动的细节，因此现有internet 中的上层历议和应用都无须改动。移动ip提供了一种tp路由机制，使移动w点能够以一个 永久的ip地址连接到任何链路上。它通过在合适的节点上设立路由表，最终将ip分

47、组送到 那些不在本地链路上的移动节点。3. 2 移动ip的功能实体和专用术语移动p协议定义了二种功能实体：(d移动节点：它是那些可以将接入因特网的位置从-条琏路切换到另一条链路上，而 仍然保持所有正在进行的通信，并且只使用它的本地地址(home address)的那些节点。(2)本地代理(ha： home agent)：有一个端口与移动节点本地链路相连的路由器:> 当移 动节点切换链路时，本地代理一直通知移动节点它的当前位置，这个信息由移动节点保存在 它的转交地址(coa： care of address)中。有时，本地代理广播对移动节点本地地址的网 络前缀的可达性，从而吸引那些送往移动

48、疔点本地地址的ip分纟h。此外本地代理还解析送 往移动节点本地地址的分组，并通过隧道技术传送到移动节点的转交地址上，并且它还要负 贡维护移动节点的当前位置信息。(3) 外地代理(fa： foreign address)：它是移动节点移出本地网络后当前所附着的 网络上的路由器，它向已登记的移动卩点提供选路服务。当使用外地代理转交地址时，外地 代理负责解除原始数据包的隧道封装，取出原始数据包，并将其转发到该移动卩点。对丁那 些由移动节点发山的数据包而言，外地代理可作为己登记的移动怜点的缺省路由器使用。移动ip中定义的术语：移动卩点拥有两个ip地址，一个是本地地址，另一个地址称为转交地址。(1)本地

49、地址：是指"永久"分配给该移动节点的地址，它是用来识别端到端连接的静态 地址，也是移动节点均本地网络连接时使川的地址。不管移动节点连至网络何处，其本地地 址保持不变。当移动巧点切换链路时，本地地址也不改变。只有当粘个网络需巫新编址时才 改变移动肓点的本地地址。该地址主要用于标识高层连接，例如tcp连接。(2)转交地址：它是当移动节点在外地链路上时，由外地代理分配的临时ip地址，它 标识移动节点当前的物理连接位置，反映网络当前的拓扑。当移动肖点在本地链路时，它© 固定节点一样t作，不需耍使用移动【p的功能；在外地链路时，移动节点发送和接收数据 都需要使用移动ip的功

50、能，并且发送和接收采用两种不同的方式：移动节点接收数据需耍 逋过本地代理以隧道的方式转发数据，而发送数据则只需通过外地链路上的缺省路由器直接 发送。转交地址包嶠外地代理转交地址(fa coa： foreign agent care-of-address和配 進转交地址(ccoa： col located care-of-address) 外地代理转交地址：它是外地代理的任一个ip地址，移动节点利用它进行登记。外 地代理只须有-个端口连接移动廿点所在的外地链路上。因此，外地代理转交地址的网络前 缀并不一定与外地链路的网络前缀相同，多个移动节点可以同时共用一个外地代理转交地 址。在这种地址模式中，

51、外地代理是隧道的终点，它接收隧逍数据分组，解除数据分组的隧 道封装，然后将原始数据分组发到移动节点。由于这种地址模式可使很多移动节点共亨同一 个转交地址，而且不对有限的ipv4地址空间提出不必耍的耍求。所以这种地址模式被优先 使用。 配置转交地址：它是暂时分配给移动节点的某个端口的ip地址，由外部获得(如通 过dhcp),移动节点将其与自身的一个网络接口相关联。当使用这种地址模式时，移动节点 自身就是隧道的终点，执行解除隧道功能，取岀原始数据包。一个配置转交地址仅能彼一个 移动节点使用。转交地址是仅供数据包选路使用的动态地址，也是移动节点与外地网连接时使用的临时 地址。每当移动节点接入到一个新

52、的网络，转交地址就发生变化。其网络前缀必须与移动节 点当前所连的外地链路的网络前缀相同。当外地链路上没有外地代理时，移动节点可以采用 这种转交地址。3.3移动ip关键技术在移动ip中，主要有三个匚作阶段：代理发现(agent discovery) 移动节点发现它的外地代理和本地代理。注册(registratioin 移动卩点通过外地代理或者本地代理注册当前的位置。建立隧道(tunneling) 当移动肖点漫游时，本地代理建立到转交地址(移动节点在 外部网络的接入点地址)的隧道，将分组路由到移动肖点3. 3. 1代理发现机制移动ip发现过程是在路由器通告消息基础上建立的，它只是对路由器通告消息进

53、行扩 展，将路由器逋告消息与移动功能相关联。代理发现机制检测移动疔点是否从一个网络移动 到另一个网络，并检测它是否返冋了本地链路。当移动仔点移动到一个新的外地链路时，代 理发现机制也能帮助它找到合适的外地代理。(1) 代理广播(agent advertisement)在所连接的网络上，本地代理和外地代理定期广播“代理广播“消息，以宣告自己的存 在。代理广播消息是icmp路由器公告消息的扩展，它包含路由器if地址和代理广播扩展信 息。移动节点时刻监听代理广播消息，以判断口己是否漫游出本地网络。如果移动节点从自 己的本地代理接收到个代理广播消息，它就推断己返回本地网络，并貢接向本地代理注册， 否则

54、移动节点将选择是保留当前的注册，还是向新的外地代理进行注册。(2) 代理谙求(agent solicitation)本地代理和外地代理会周期性地发送代理广播消息。在代理广播消息的发送间隔，移动 节点可以以广播或者多播的方式主动发送一个icmp代理请求消息。任何一个本地代理或者 外地代理收到移动节点的请求消息后，都会立即给予冋复，向该移动i了点发送代理广播消息。3. 3. 2注册机制移动ip的注册过程就是移动节点告知本地代理自己目前的接入点转交地址，并通知外部 代理自己止在对其进行访问。移动节点、外部代理利本地代理之间互相交换注册消息。移动节点发现自己的网络接入点从一条链路切换到另一链路时，就要

55、进行注册。另外， 由于注册信息有一定的生存时间，所以移动节点在没有发生移动时也要进行注册。移动ip 的注册功能是：移动节点可以得到外部链路上外地代理的路由服务；可将其转交地址通知其 本地代理；可使耍过期的注册重新生效。注册的其它功能：可同吋注册多个转交地址，此时本地代理通过隧道，将发往移动节点 本地地址的数据包发往移动节点的每个转交地址；可在注销一个转交地址的同时保留其它转 交地址；在不知道本地代理的情况卜，移动节点可通过注册，动态获得本地代理地址。移动ip的注册过程一般在代理发现机制完成之后进行。当移动节点发现已返回本地链 路时，就向本地代理注册，并开始象固定廿点或路由器那样通信；当移动节点

56、位于外地链路 时，能得到一个转交地址，并通过外地代理向本地代理注册这个转交地址。移动ip的注册操作使用udp数据报文，包括注册请求和注册应答两种消息°移动节点 通过这两种注册消息，向本地网络注册新的转发地址。3. 3. 3 隧道技术移动卩点给它的通信对端发送分组时使用本地tp地址作为源地址，这样移动节点仿佛始 终连接在本地网络中。即使移动节点漫游到外部网络，通信对端仍然不会意识到它的移动。以移动巧点为口的地址的数据分组首先会到达本地网络，由本地网络中的本地代理截 获，然后将这些数据分组用隧道方式传送到移动卩点所在接入点的转交地址。建立隧道有两 个主耍功能：在隧道起始处，对发送到隧道末

57、梢端点的数据进行封装；在隧道终结处，对已 到达隧道末梢端点的数据进行解封装。缺省的隧道模式是在ip in ip封装模式，可选的封装 技术有：通用路由封装（gre）技术利在卬内的最小封装。移动节，点发送至迪信对端的分纽, 首先会发送到外部代理，然后由外部代理将这些分组发送至最终的b的地址，即通信对端处。3.4 mip的工作机制移动ip的网络结构如图4所示:图4：移动ip的阿络结构通过周期性的组播或广播代理广播消息，本地代理和外地代理表明它们和链路的连接关 系。移动节点收到代理广播消息膚，检杳消息的内容来确定口己是连在本地链路还是外地链 路上。当在本地链路时，移动疗点就利同定节点一样作，不再利用移动ip的其它功能。当移动节点连在外地链路上时，它就通过收到的代理厂播消息获知其外地代理转交地 址。移动节点向外地代理发送注册请求消息，要求将转交地址和移动节点进行绑定，外地代 理再将此注册请求消息中继到移动节点的本地代理，完成移动节