信息与通信学院
MPLS技术
（小论文）
学号：S314080096
专业：信息与通信工程学生姓名：曲艺卓
任课教师：安澄全副教授
2015年4月
MPLS技术
曲艺卓
哈尔滨工程大学
摘要：MPLS 是一种实现标签交换的机制，它兼有基于二层交换的分组转发技术和第三层路由选择技术的优点。而 MPLS VPN 是一种基于 MPLS 技术的 IP VPN，是在网络路由和交换设备上应用 MPLS 技术，简化核心路由器的路由选择方式，利用结合传统路由技术的标记交换实现的护虚拟专用网络(IP VPN)。MPLS VPN 可以充分发挥骨干网的交换和路由选择能力，降低基础建设成本，满足用户网络应用以及提高管理的灵活性。这在构造企业内部网络上提供了巨大便利，同时也能更好的满足用户对信息传输实时性、安全性等方面的需求。
关键词：MPLS技术；标签；IP交换
1.引言
随着网络技术的迅速发展和信息化程度不断的深化，各种网络应用越来越丰富，有越来越多的业务要在网络上运行。应用者需要基于应用的丰富业务，而管理者需要在基础设施上整合各种各样的传统业务和IP 业务，不同的应用和业务类型往往有不同的使用者、安全级别，甚至这些应用中IP 地址段都有重叠。传统的IP 网络在提供比如电子邮件、聊天、WEB 访问等基本业务的时候，可以实现任意点对点的服务，但这只是“尽力而为”的服务。在面对园区甚至城域网范围的VPN 应用、安全内容传输、无线网络融合等应用时，传统IP 网络并不能很好的保证性能和安全性。在这些需求的推动下，基于多协议标签交换（Multiprotocol Label Switching, MPLS）的IP网络正逐渐成为替代传统单一IP 网络的新的应用平台。
2 MPLS原理
2.1MPLS 简介
在上世纪90 年代中期，当时路由器技术的发展远远滞后于网络的发展速度与规模，主要表现在转发效率低下，无法提供QOS 保障。本质原因是所有的路由查找算法均使用最长匹配原则，必须使用软件查找；而IP 的特点就是只关心过程，不注意结果。当时业界有这样一种议论：过于简单的IP 技术无法承载网络的未来，基于IP 技术的因特网必将在几年之后崩溃。
随后ATM 技术出现了，ATM 技术以其完美的QoS 保障与算法，企图完全
取代IP技术。但ATM 由于其无法解决终端使用的问题，且无法与IP 很好的融合，在与IP的技术竞争中落败，逐步变成IP 链路层，成为一种提供广域网的接入技术。1996 年Ipsilon 公司提出IP Switching（IP 交换）技术思想，其IP Switching 主要的观念是结合IP 和ATM 硬件，底层采用ATM 硬件，上层采用IP 协议，这样避免了使用ATM控制层的复杂操作。
ATM 技术虽然在市场上逐渐被淘汰，但技术上还是很成功的，首先它摒弃了繁琐的路由查找，改为简单快速的标签交换，转发效率高；其次它将具有全局意义的路由表改为只有本地意义的标签表。从另一方面讲，IP 下的MPLS 其实也算是对ATM 技术的一种延伸。
随后Cisco 公司宣布了其标记交换技术，提出了Tag Switching（标签交换）的方法，Tag Switching 技术为路由表中的每个目的地址分配一个短而定长的标签，并在网络中为这个目的地址建立一条标签转发通道。Tag Switching 同IP Switching相比，在技术上有较大差别，Tag Switching 为出现在标记交换路由器路由表中的每个目的地址建立一条转发通道，而IP Switching 则由数据流来建立标签转发表项，它是信赖于控制驱动（有一个相当于ATM 协议的控制平面），Tag Switching 网络由Tag Edge Routers 和Tag Switching Routers 组成。IP 数据流被封装在标签中，下一跳的路由确定信赖标准路由算法（如OSPF、BGP 等）。标记的绑定和分布采用标记分布协议（Tag Distribution Protocol，TDP）。标签交换的构想是ATM Switch 或路由器放在骨干网络的核心部分（Core ），成为标签交换路由器（Tag SwitchRouter.TSR），路由器放在骨干网络的边缘部分成为边缘标签路由器（Tag Edge Router），整个Tag Switch 的观念在于使用标签（Tag）来进行交换，数据包进入标签交换（Tag Switch）网络后先打上标记，再根据标签在交换机或路由器的交换，把数据包传送出去，在出标签交换（Tag Switch）网络前再把标记剥掉，Tag Switching为MPLS 的最终产生建立了坚实的基础。
综上所述，MPLS 最初是用来提高路由器的转发速度而提出的一个协议，但是由于其具备许多其他的优点，目前它的用途已不仅仅局限于此，还在流量工程（Traffic Engineering）、VPN、QOS 等方面得到广泛的应用，从而日益成为大规模IP 网络的重要标准。
2.2 MPLS基本概念
MPLS（Multi-Protocol Label Switching）即多协议标签交换，是一种可提供高
性价比和多业务能力的交换技术，MPLS 属于第三代网络架构，它解决了传统IP 分组交换的局限性，是新一代的IP 高速骨干网络交换标准。采用MPLS 技术可以提供灵活的流量工程、虚拟专网等业务，同时，MPLS 也是能够完成涉及多层网络集成控制与管理的技术。
2.3 MPLS 一些常用的术语：
（1）标签（Label）：是一个比较短的，定长的，通常只具有局部意义的标识，这些标签通常位于数据链路层的二层封装头和三层数据包之间，标签通过绑定过程同FEC 相映射。
（2）转发等价类（FEC）：Forwarding Equivalence Class，是在转发过程中以等价的方式处理的一组数据分组，可以通过地址、隧道、COS 等来标识创建FEC；通常在一台设备上，对一个FEC分配相同的标签。
（3）标签交换路径（LSP）：一个FEC 的数据流，在不同的节点被赋予确定的标签，数据转发按照这些标签进行。数据流所走的路径就是LSP。
（4）标签分发协议（LDP）：LDP（Label Distribution Protocol，标签分发协议）是MPLS 的控制协议，它相当于传统网络中的信令协议，负责FEC 的分类、标签的分配以及LSP 的建立和维护等一系列操作。
MPLS 可以使用多种标签发布协议，包括专为标签发布而制定的协议，例如：LDP、CR-LDP（Constraint-Based Routing using LDP，基于约束路由的LDP）；也包括现有协议扩展后支持标签发布的，例如：BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）、RSVP（Resource Reservation Protocol，资源预留协议）。同时，还可以手工配置静态LSP。
（5）标签交换路由器（LSR）：Label Switching Router，LSR 是MPLS 的网络的核心路由器，它提供标签交换和标签分发功能。
（6）边缘标签交换路由器（LER）：Label Switching Edge Router，在MPLS 的网络边缘，进入到MPLS 网络的流量由LER 分为不同的FEC，并为这些FEC 请求相应的标签。它提供流量分类和标签的映射、标签的移除功能。
2.4 MPLS 的基本原理
MPLS 是一种第三层路由结合第二层属性的交换技术，引入了基于标签的机