多协议标记交换MPLS

MPLS概念

MPLS特点

MPLS的工作原理

转发等价类FEC

MPLS的首部的位置与格式

MPLS转发

MPLS概念

MPLS(Multi-Protocal Label Switching)最初是为提高路由器转发速度提出的

Multi-Protocol:“多协议”表示在MPLS 的上层可以采用多种协议，例如:IP ，IPX;可以使用多种数据链路层协议，例如:PPP，以太网，ATM等。
Label Switching :“标记”是指每个分组被打上一个标记，根据该标记对分组进行转发。

MPLS特点

MPLS并没有取代IP，而是作为一种IP增强技术，被广泛地应用在互联网中。
通过在专网中采用固定长度标记达到改善IP路由器的转发速率的目的;对端系统透明。
MPLS具有以下三个方面的特点：支持面向连接的服务质量; 支持流量工程，平衡网络负载; 有效地支持虚拟专用网VPN。

MPLS的工作原理

IP分组的转发
(1) 在传统的IP网络中，分组每到达一个路由器后，都必须提取出其目的地址，按目的地址查找路由表，并按照“最长前缀匹配”的原则找到下一跳的IP地址（请注意，前缀的长度是不确定的)
(2) 当网络很大时，查找含有大量项目的路由表要花费很多的时间
(3) 在出现突发性的通信量时，往往还会使缓存溢出，这就会引起分组丢失、传输时延增大和服务质量下降

在MPLS域的入口处，给每一个IP数据报打上固定长度“标记”，然后对打上标记的IP数据报用硬件进行转发。采用硬件技术对打上标记的IP数据报进行转发就称为标记交换。
“交换”也表示在转发时不再上升到第三层查找转发表，而是根据标记在第二层（链路层）用硬件进行转发。

基本工作过程

1.MPLS域中的各LSR使用专门的标记分配协议LDP交换报文，并找出标记交换路径LSP。各LSR根据这些路径构造出分组转发表
2.分组进入到MPLS 域时，MPLS 入口结点把分组打上标记，并按照转发表将分组转发给下一LSR。给IP数据报打标记的过程叫做分类(classification)
3.一个标记仅仅在两个标记交换路由器LSR之间才有意义。分组每经过一个LSR，LSR就要做∶1.转发，2.更换新的标记，即把入标记更换成为出标记。这就叫做标记对换(label swapping)
4.当分组离开MPLS域时，MPLS 出口结点把分组的标记去除。再以后就按照一般分组的转发方法进行转发

上述的这种“由入口LSR确定进入MPLS 域以后的转发路径”称为显式路由选择(explicit routing)，它和互联网中通常使用的“每一个路由器逐跳进行路由选择”有着很大的区别

转发等价类FEC

MPLS有个很重要的概念就是转发等价类FEC(Forwarding Equivalence Class)
“转发等价类”就是路由器按照同样方式对待的分组的集合
“按昭同样方式对待”表示:从同样接口转发到同样的下一跳地址，并且真有同样服务类别和同样丢弃优先级等

划分FEC的方法不受什么限制，这都由网络管理员来控制，因此非常灵活
入口结点并不是给每一个分组指派一个不同的标记，而是将属于同样FEC的分组都指派同样的标记
FEC和标记是一—对应的关
流量工程
网络管理员采用自定义的FEC就可以更好地管理网络的资源
这种均衡网络负载的做法也称为流量工程TE(TrafficEngineering)或通信量工程

MPLS的首部的位置与格式

MPLS首部共包括以下四个字段:
(1)标记值(占20位)。可以同时容纳高达220个流（即1048576个流）。实际上几乎没有哪个MPLS实例会使用很大数目的流，因为通常需要管理员人工管理和设置每条交换路径
(2)试验（占3位)。目前保留用作试验
(3)栈S(占1位)。在有“标记栈”时使用
(4)生存时间TTL(占8位)。用来防止MPLS 分组在MPLS域中兜圈子

MPLS转发