作者：魏長智  宋玉炎

    一、傳統網絡面臨的問題

    傳統的ip轉發路由器通過讀取IP包頭部的目的地址信息，將目的地址與路由表中的地址前綴進行最長匹配運算，以最佳匹配結果決定轉發路徑，這導致了運算算法復雜、轉發速度較慢。

    而Internet上越來越多的實時業務，客觀上要求高速高效的寬帶網絡技術。

    ATM(異步傳遞模式)技術是迄今為止最為成熟的寬帶傳輸交換技術，它融合了電路交換的高速度和分組交換的靈活性，根據信元頭的VPI(虛通道標志)/VCI(虛通路標志)采用定長完全匹配算法實現交換，算法簡單且可用硬件實現，效率較高。但是鑒于IP網絡的大量應用，現在不可能采用純粹的ATM網絡來代替IP網絡。

    大多數專家都認為IP和ATM將在很長時間內共存。MPLS(多協議標記交換)技術是IP技術與ATM技術的最好融合，它采用“一次路由，多次交換”的方法，只在網絡邊緣進行路由選擇并為數據流分組分配一個定長的、較短的標簽，在核心網中只按照標簽進行交換式轉發。這是真正融合第二層交換與第三層路由的技術。

    二、MPLS的工作過程

    MPLS保留了早期的逐跳轉發思想，而將基于不同轉發體系的鏈路層指定的本地局部的連接擴展成為端到端的轉發機制。MPLS轉發數據分組的具體過程如下：

    1.利用LDP協議的發現消息發現對等體的存在

    LDP協議是MPLS中最重要的一個協議，負責標記的綁定及LSP(標簽交換路徑)的建立和維護。它有4種消息：發現消息、會話消息、公布消息以及通知消息，其中的發現消息就是用來發現LDP對等體的存在。處在網上的LSR(標記交換路由器)周期性地用組播方式發送Hello消息(非連接的用戶數據報協議方式)給所有同一子網上的其他路由器，以聲明和維護自己的存在。

    2.標記的分配與分發

    標記的分配是指定一個標記與某個FEC(前向糾錯)綁定，分發則是指將這一綁定通知上游或者下游的過程。標記分配與分發都是在LDP協議的控制下完成的。

    標記的分配有數據流驅動、基于控制流的拓撲驅動和基于控制流的請求驅動3種方式。數據流驅動是在分組到達時，LSR在線地進行標記分配，該方式在LSP尚未建立的初期時延較大：拓撲驅動根據路由表的條目“預分配”標記，時延較小；請求驅動是在數據傳輸前LSR根據RSVP(資源保留協議)的請求，動態地進行標記的分配，也是一種“預分配”方式。

    標記的分發可以通過專門的LDP協議或者改造的OSPF協議來完成。分發的順序可以上游分發或者下游分發。下游標記分發是指標記的分發沿著數據流傳輸的反方向進行，由出口LSR發起分發過程，適合單播應用：上游標記分發是指標記的分發沿著數據流傳輸的方向進行，由入口LSR發起分發過程，適合多播情況。

    3.LSP(標簽交換路徑)的建立

    要建立LSP，每一個LSR需要做如下工作：把數據流分組映射到某個FECF1，為F1分配未被使用的標記L1(綁定)，在本地標記映射表中增加條目(Fl，L1)；綁定信息通知上游LSR：在本地轉發表中增加條目(Ll，L2，Pout)，Ll是入口標記，L2是出口標記，Pout是輸出端口。

    LSP是一系列LSR執行標記分配和標記分發操作的結果，通常也有3種驅動方式：數據流量驅動、拓撲驅動和請求驅動。

    流量驅動方式是指在實際數據流分組到達時進行標記的分配并在線建立LSP，它可以把屬于同一個數據流的分組映射到同一個FEC。在數據傳輸的初始階段可能有較大的時延。適用于LSR標記空間有限、網絡數據流較多而生命期又不是太長的情況。

    拓撲驅動是以網絡的拓撲結構為基礎進行標記的分配。網絡上的路由器通過OSPF和BGP(邊界網關協議)等協議定期向其他節點分發網絡狀態信息，各節點通過這些信息生成或維護本地的網絡拓撲圖，并根據此計算路由。以路由表為基礎，沿路由方向逐跳地進行標記的分配。這是一種預分配LSP的方式，與實際到達的分組無關，缺點是不能為單個數據流提供QoS(服務質量)保證。

    請求驅動是在數據傳輸之前，利用擴展的RSVP協議等發出請求，各LSR接收到請求后分配和分發標記直至LSP建立。

    4.數據分組在LSP上的傳輸

    LSP建立之后就可以進行數據分組的傳輸。傳輸時依靠LSR的兩張表：標記映射表和轉發表。標記映射表存放FEC與分組的映射信息，條目形式是(Fi,Li)，Fi是轉發等價類，Li是對應的標記；轉發表指明某一入口標記對應的出口標記和輸出端口，條目形式(Li1，Li2，Pi)，Lil是入口標記，Li2是出口標記，Pi是輸出端口。

    例如：假設LSP已經建立。對一個數據流分組，入口LSRl首先將其映射到合適的FECF1，然后根據LSRl的映射表信息把對應的標記附加在分組頭部，接著根據LSRl轉發表中的輸出口端口Pout把分組發送出去：下游LSR2接收到分組后根據輸入分組的標記查找LSR2映射表中的輸出標記，進行標記交換，并把數據分組發送到LSR2轉發表中指定的輸出端口；重復這樣的處理直到分組到達出口LSR后，彈出標記，查找出口LSR轉發表中的輸出端口把數據發送出去。

    三、MPLS的特色

    作為極有生命力的下一代寬帶網絡技術，MPLS在提出之初就得到了世界聞名設備商的大力支持，目前MPLS的標準草案已經初步完成，即將批準，對MPLS的大規模實驗也已經在歐美展開。MPLS的主要特色有：

    1.在原有IP路由的基礎上．MPLS采用定長的短標簽轉發分組，既保持了路由的靈活性，又簡化了轉發機制。“一次路由，多次交換”使數據傳輸和路由計算相互分開，體現了“邊緣復雜、核心簡單”的原則，是面向連接的技術，能夠提供有效的QoS保證。

    2.MPLS能輕松實現多協議的統一。MPLS不僅支持多種網絡層技術。而且與鏈路層技術無關，能同時支持X.25、幀中繼、ATM、PPP(點到點協議)、SDH(同步數字系列)、DWDM(密集波分復用)等，保證了多種網絡的互聯互通．使不同的網絡傳輸技術在同一個MPLS平臺上統一起來。

    3.MPLS可以作為綜合多業務的平臺。經過實驗，語音業務、VoIPonMPLS十分成功。它先天承載IP業務，對數據業務得心應手，歐美一些國家經實驗證實，MPLS能較好地承載多媒體業務。