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Internet核心网络的实现方法<2>
⑤IP分组到转发等价类（FEC）的综合映射
IP分组到FEC的映射通常称为分类，这可以根据源和目的地地址、入网接口、以及其他特
性。MPLS只是在人口处执行一次分类，不像数据报路由器要求沿途每个路由器均要执行分类。
例如某个ISP希望得到优先处理，MPLS可以按所有其接口特性信息分类；而在数据报路由器网
络中，不能根据其入网接口分类，因为跨过源节点后这一接口特性信息不再存在，只按源和
目的地地址分类IP分组。
⑥功能划分
MPLS对于不同的网络元素划分有不同的处理功能，许多繁重的处理任务在网络的边缘、
最接近用户处完成；而核心网络尽可能地简单，即单纯地根据标签转发分组。
⑦单一转发方式支持多种业务
MPLS允许在同一网络上使用单一转发方式，支持多种类型的业务。如使用基于ATM的系统，
支持原有的ATM业务、帧中继业务和标签的IP业务。
MPLS与 ATM叠加数据报路由器网比较有如下优点：
①扩展性
接入ATM网络的每个路由器对之间均虚连接，即出现0（N）条连接问题，其中N为路由器
数量，而每个路由器的加入、与其他路由器均需建立连接；MPLS中的LSR由于执行路由协议，
其路由协议、LDP协议对等实体数量为网络中的LSR数量，保证了网络的扩展性。
②公共操作
MPLS是第2和3层结合技术，可以基于任意的如 PPP、Ethernet、FR和 ATM等第 2层操作。
MPLS转发IP分组与转发第2层的信息单元如ATM信元、FR帧一致，具有公共的操作过程。
③容易管理
MPLS在各种不同的介质采用相同的标签分配协议、共同的路由协议，这就简化了跨介质
的网络上MPLS的管理。另外，MPLS已经可能到跨介质或跨第2层网络的共同操作，因此，对于
特定的第3层IP业务，不再需要下一跳路由协议（NHRP）。
三、多协议标签交换（MPLS）
1．基本元素
①标签栈
标签栈是顺序的一组标签项，标签控制的ATM（LC－ATM）接口上的标签项为 VPI／VCI
或者VCI；FR接口上的标签项为DLCI；PPP和Ethernet接口上的标签为4个字节的标签编码。
类似于FR的DLCI和 ATM的 VPI／VCI，标签只具有本地含义；标签的串接构成跨MPLS域的
标签交换通路（LSP）。标签不仅含有路径信息，而且还含有标识流类型、流量特性（带宽、
时延、差错等）信息。
LSR应能接收未标签的分组，对其进行加标签、转发操作；也应能接收已标签的分组，对
其进行标签替换、压栈或者弹钱、再转发的操作。
②有约束的路径
MPLS对原有的寻路进行了扩展，原有的寻路由只根据路由表信息；MPLS在其边缘开始寻
路时可以附加约束条件，例如为符合流量工程的需要所加的显式路由条件，或者为符合流的
QOS需要所加的带宽、时延条件寻路。
③标签分配协议（LDP）
对等的LSR实体必须使用LDP对特定的流使用一致的标签。LSR之间可以使用专门制定的LDP
协议商议标签值；也允许利用其他控制（如 OSPF、BGP和／或RSVP）消息携带标签商议信息。
标签的拆除可以是超时限拆除，即标签必须周期地更新，如果比更新周期更长的时限满时没有
更新，则拆除；或者是交换明确的标签拆除消息拆除。
3．ATM标签交换路由器（ATM－LSR）
ATM交换机可以用作为标签交换路由器，它需要运行网络层寻路算法（如RIP、OSPF、BGP
等），并根据这些寻路算法的结果转发数据，不再需要ATM特定的编址和寻路，这种方法实现
的ATM交换机称为ATM－LSR。
① VPI／VCI的使用
ATM－LSR情况下，标签由虚通路标识／虚通道标识（VPI／VCI）域携带。ATM交换机支持
MPLS的接口称为标签控制的ATM（LC－ATM）接口。两个 ATM－LSR之间通过 LC－ATM接口连接，
这种连接可以是物理接口，这时使用VPI／VCI域携带标签；这种连接也可以是虚通路连接（V
PC）逻辑接口，这时两个ATM－LSR之间可以跨ATM网络，并通过VCI域携带标签。
LC－ATM接口必须支持非标签的连接，以便两个ATM－LSR之间交换标签分配协议（ LDP）
分组、以及路由协议分组，这些分组携带控制信息，是不带标签的分组。
②ATM－LSR域上的分组转发操作
ATM－LSR域由边缘和核心 LSR节点组成，边缘节点负责分组的人口和出口操作，核心节
点负责转发操作。有物理或者逻辑连接的 LSR对之间运行第3层路由协议，得到达到目的地的
分组流路径信息。分组流路径是有方向的，在分组路径的沿途上，向着源的方向为上游、向着
目的地方向为下游。
LSP建立要使用第3层路由协议运行所得到的信息，再通过流的特性施加约束条件（如显式
路径、QOS要求等条件）的LDP过程完成。LSP与特定的流之间有对应关系。特定的流称为转发
等价类（EFC）。相同路径、相同转发处理的流集合称为EFC，LSP与EFC之间的对应关系又称为
EFC到LSP的绑定。
边缘人口 LSR接收到一个分组，可能是本标签的分组、也可能是已标签的分组。对于未标
签的分组，它实现要对该分组分类，即确定其EFC；然后再绑定到一个LSP，即加标签；最后执
行向下一跳转发过程。边缘入口 LSR在确定一个分组所属的EFC时，前面已经说到，如可以根据
这个分组得到的端口、源地址、目的地地址、分组头TOS域、第4层源端口号、第4层目的地端口
号和／或上层协议类型等信息。随后的LSR只根据标签转发分组，直到另外一个边缘出口 LSR还
原为未标签的分组发送到非MPLS的分组交换网；或者已标签的分组，发送到另外一个MPLS域。
分组交换网中使用的生存期（TTL：Time toLive）是一种预防环路的有效机制。常规的路
由器网络中，分组每经过一个路由器节点，TTL要减1；如果TTL小于或者等于0，说明该分组已
经满生存期，对应的节点丢弃该分组、并产生一个Internet控制消息协议（ICMP）分组报告到
该分组的源端。对于MPLS网络，有两种选择TTL操作：一种是每经过一个LSR节点TTL减1，即一
个LSR算一跳；另一种是经过一个MPLS域TTL减1，即一个MPLS城只算一跳。标签项编码中具有8
比特的TTL域；ATM和FR的头不支持TTL域，这时应直接地使用IP分组头中的TTL域。
③混合交换（SIN：shiPs in the night）
ATM交换机中引入标签交换控制部件操作，没有排除 ITU和 ATM论坛定义的 ATM控制部件操
作。标签交换和ITU、ATM论坛定义的两种控制部件可以在同一个交换机、同一个接口上独立地
操作。这需要在两个控制部件之间划分开每个控制部件可使用的VPI／VCI空间。
这种混合交换，可以是一个交换机、一个物理接口上支持如数字电路、帧中继、LAN桥接业
务的同时，支持Internet业务。ATM本身具有严格的业务类型划分、QOS保证机制，所有这些特
性均反映在具体的 VPI／VCI取值上。因此，VPI／VCI值（标签）不仅含有路径信息，而且还含
有带宽、时延、丢失优先级等服务质量要求信息。这些特性为实现具有QOS要求的、或者区分地
IP服务创造了有利的条件。
MPLS协议标准正在IETF相关工作组制定中；2000年初一些设备制造厂家和网络业务营运者
建立了 MPLS论坛，致力于 MPLS的推广、应用和一致性要求。目前，MPLS协议标准化的工作是：
核心部分基本确定并相对稳定；而大量的工作是推向MPLS边缘协议标准。
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