GMPLS中的標(biāo)記分配協(xié)議研究

2019-11-04 11:01:24

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供稿：網(wǎng)友

　　摘要:文章首先具體分析了傳統(tǒng)標(biāo)記分配協(xié)議（LDP）的主要結(jié)構(gòu)及不同層次信息的封裝格式與相互關(guān)系，隨后總結(jié)了約束路由的標(biāo)記分配協(xié)議（CR-LDP）對(duì)LDP的主要擴(kuò)展，舉例說(shuō)明了通用多協(xié)議標(biāo)記交換（GMPLS）對(duì)CR-LDP的增強(qiáng)，提出了對(duì)GMPLS的擴(kuò)展CR-LDP的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).

　　標(biāo)記分配協(xié)議(LDP)是通用多協(xié)議標(biāo)記交換（GMPLS）的重要的信令協(xié)議之一.本文主要對(duì)LDP及其發(fā)展和演變情況進(jìn)行分析、研究，并對(duì)具有共性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行歸納、設(shè)計(jì).

1傳統(tǒng)的LDP

　　傳統(tǒng)的LDP是在MPLS網(wǎng)絡(luò)中定義的，是專門用于標(biāo)記交換路由器（LSR）之間交換“標(biāo)記/轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類（FEC）”綁定信息以便建立和維護(hù)標(biāo)記交換路徑（LSP）的控制信令.LDP是通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)層的選路信息直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層交換路徑，從而建立LSP的一系列過(guò)程和消息.使用LDP進(jìn)行標(biāo)記/FEC綁定信息交換的兩個(gè)LSR稱為“LDP對(duì)等體”.當(dāng)LDP對(duì)等體間存在綁定信息的交換時(shí)，我們稱在兩個(gè)LDP對(duì)等體間存在“LDP會(huì)話”. 1.1LDP的消息類型

　　 LDP定義了4類消息：

　　 (1) 發(fā)現(xiàn)消息（Discovery Message）：使用UDP報(bào)文向物理連接的節(jié)點(diǎn)周期廣播或向非直接相連的節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送，以公布LSR的存在、發(fā)現(xiàn)近鄰和檢測(cè)鏈路的可靠性.

　　 (2) 會(huì)話消息（session Message）：使用TCP傳輸，通過(guò)在近鄰間建立一條TCP鏈路，實(shí)現(xiàn)近鄰會(huì)話建立，并維護(hù)和關(guān)閉近鄰之間的會(huì)話.

　　 (3) 公告消息（Advertise Message）：使用TCP傳輸，用于標(biāo)記捆綁，包括請(qǐng)求標(biāo)記、發(fā)布標(biāo)記、回收標(biāo)記、釋放標(biāo)記、環(huán)路檢測(cè)和標(biāo)記詢問(wèn).

　　 (4) 通知消息（Notification Message）:使用TCP傳輸，用于報(bào)告鏈路狀態(tài)和事件的發(fā)生.LSR使用LDP發(fā)現(xiàn)機(jī)制發(fā)現(xiàn)潛在的LDP對(duì)等節(jié)點(diǎn)，針對(duì)鏈路層直接相連和鏈路層非直接相連的兩種鄰接節(jié)點(diǎn)，使用兩種不同的發(fā)現(xiàn)機(jī)制：基本發(fā)現(xiàn)機(jī)制和擴(kuò)展的發(fā)現(xiàn)機(jī)制.

1.2LDP的建立過(guò)程

　　 (1) 會(huì)話的建立過(guò)程

　　該過(guò)程分為兩步： TCP連接的建立過(guò)程和會(huì)話的初始化過(guò)程.通過(guò)LDP Hello消息的交互，兩個(gè)LSR（即LDP對(duì)等體）即可建立LDP會(huì)話，以便傳輸標(biāo)記/FEC綁定信息.當(dāng)一個(gè)LSR使用LDP廣播多個(gè)標(biāo)記空間給另一個(gè)LSR時(shí)，它為每一個(gè)標(biāo)記空間建立一個(gè)會(huì)話過(guò)程.LDP使用TCP提供可靠的傳輸服務(wù)，當(dāng)兩個(gè)LSR之間存在多個(gè)LDP會(huì)話時(shí)，每個(gè)LDP會(huì)話對(duì)應(yīng)一個(gè)TCP連接.

　　 (2) LDP會(huì)話的維護(hù)

　　 LDP通過(guò)定期接收LDP協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）來(lái)維護(hù)會(huì)話的完整性.

　　 (3) 標(biāo)記分配過(guò)程

　　 LDP支持兩種類型的標(biāo)記控制方式，即獨(dú)立控制方式和順序控制方式.在獨(dú)立控制方式下，LSR可以在任何時(shí)候向?qū)Φ裙?jié)點(diǎn)發(fā)送標(biāo)記映射消息.在順序控制方式下，LSR只有當(dāng)其為出口LSR，或者已接收到下游有關(guān)標(biāo)記/指定FEC的綁定信息后，才可以向上游分發(fā)自己的標(biāo)記綁定信息. 　　在獨(dú)立和順序標(biāo)記分配控制方式中，標(biāo)記能夠按照自由和保守方式來(lái)保留.自由方式的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)路由的改變反映非常迅速，其不足之處在于不需要的標(biāo)記也被分配和保留.保守方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于只有用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的標(biāo)記才被分配和維護(hù)，其主要缺點(diǎn)在于當(dāng)路由改變時(shí)，分組轉(zhuǎn)發(fā)以前必須獲得下一跳的標(biāo)記.

1.3LDP消息的格式

　　 LDP對(duì)等體之間的LDP消息交換，是通過(guò)在LDP會(huì)話的TCP連接上發(fā)送LDP PDU完成的.每個(gè)LDP PDU可以攜帶一個(gè)或多個(gè)LDP消息，而且其多個(gè)LDP消息的內(nèi)容可以互不相關(guān).

　　 LDP PDU由LDP頭（header）和一個(gè)/多個(gè)LDP消息構(gòu)成.LDP頭的格式見(jiàn)表1.

GMPLS中的標(biāo)記分配協(xié)議研究（圖一）

　　 LDP采用TLV (TypeLengthValue)方案來(lái)對(duì)消息中攜帶的信息進(jìn)行封裝.每個(gè)LDP TLV可分為4字節(jié)的公共TLV頭單元和可變長(zhǎng)度值域單元.TLV格式見(jiàn)表2.

GMPLS中的標(biāo)記分配協(xié)議研究（圖二）

　　所有的LDP消息都由4字節(jié)的消息頭和相應(yīng)的強(qiáng)制性參數(shù)和可選參數(shù)組成，所有的參數(shù)都采用TLV編碼格式，LDP消息格式如表3所示.

GMPLS中的標(biāo)記分配協(xié)議研究（圖三）

　　在該版本LDP協(xié)議中定義的消息類型見(jiàn)表4.

GMPLS中的標(biāo)記分配協(xié)議研究（圖四）

2CR-LDP對(duì)LDP擴(kuò)展

　　 CR-LDP信令基于傳統(tǒng)的LDP信令，它用于建立和維護(hù)可保證ip QoS業(yè)務(wù)的LSP.CR-LDP支持點(diǎn)到點(diǎn)的LSP，對(duì)多點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)的支持還有待進(jìn)一步研究.在CR-LDP中可在釋放前修改LSP的流量參數(shù)，如增加帶寬等，從而帶來(lái)巨大的靈活性.CR-LDP采用約束路由機(jī)制，其受限路由的約束條件包括顯式路由、通道預(yù)占、流量參數(shù)、鎖定路由和資源類別.CR-LDP新增的TLV編碼類型見(jiàn)表5.

GMPLS中的標(biāo)記分配協(xié)議研究（圖五）

3GMPLS對(duì)CR-LDP的增強(qiáng)

　　 GMPLS對(duì)MPLS信令擴(kuò)展，從支持分組(PSC)接口和交換擴(kuò)展到支持3個(gè)新的接口和交換類型：時(shí)分復(fù)用 (TDM)、Lambda 交換 (LSC) 和光纖交換 (FSC).支持4個(gè)類型所需的TLV類型有：通用標(biāo)記請(qǐng)求、通用標(biāo)記、上行分類、標(biāo)記集、波段標(biāo)記、ERHop、可接受的標(biāo)記集、Admin狀態(tài)、接口標(biāo)識(shí)、IPv4 接口標(biāo)識(shí)、IPv6 接口標(biāo)識(shí)、IPv4 IF-ID 狀態(tài)和IPv6 IF-ID狀態(tài)，具體類型數(shù)值還有待IANA的公布.

　　就通用標(biāo)記請(qǐng)求而言，其TLV是由入口節(jié)點(diǎn)設(shè)置，透明經(jīng)過(guò)經(jīng)由節(jié)點(diǎn), 并被出口節(jié)點(diǎn)所使用.通用標(biāo)記請(qǐng)求TLV出現(xiàn)于CR-LDP請(qǐng)求消息中.一個(gè)請(qǐng)求消息應(yīng)該盡量包含規(guī)范的LSP編碼類型，以答應(yīng)經(jīng)LSR的交換有最大的柔性.交換類型域也可能以逐跳方式更新.通用標(biāo)記請(qǐng)求的格式見(jiàn)表6.

GMPLS中的標(biāo)記分配協(xié)議研究（圖六）

　　表中，PSC（PacketSwitch Capable）為分組交換，各級(jí)PSC可在LSP中構(gòu)成層次結(jié)構(gòu)的LSP隧道；L2SC（Layer2 Switch Capable）為基于第2層的交換（如ATM交換）；LSC(LambdaSwitch Capable)為波長(zhǎng)交換.

4統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

　　擴(kuò)展的CR-LDP是以傳統(tǒng)的LDP為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)CR-LDP的更新，到GMPLS的進(jìn)一步擴(kuò)展，其覆蓋的協(xié)議內(nèi)容較多，相關(guān)消息、參數(shù)的變化較大.以標(biāo)記請(qǐng)求消息為例，其字段變化如下：傳統(tǒng)LDP中標(biāo)記請(qǐng)求消息字段包括：U比特、消息類型、消息長(zhǎng)度、消息ID、FEC TLV和可選參數(shù)；CR-LDP中標(biāo)記請(qǐng)求消息字段包括：U比特、消息類型、消息長(zhǎng)度、消息ID、FEC TLV、LSPID TLV、顯式路由TLV、流量參數(shù)TLV、鎖定路由TLV、資源類別TLV和通道預(yù)占TLV；GMPLS擴(kuò)展CR-LDP中標(biāo)記請(qǐng)求消息字段包括：U比特、消息類型、消息長(zhǎng)度、消息ID、FEC TLV、LSPID TLV、顯式路由TLV、流量參數(shù)TLV、鎖定路由TLV、資源類別 TLV、通道預(yù)占TLV和通用標(biāo)記請(qǐng)求TLV.

　　另一方面，基于同一協(xié)議版本的不同消息、參數(shù)的差異也較大.

　　由此可見(jiàn)，正確、合理地分析不同消息、參數(shù)的相同點(diǎn)和差異性，對(duì)重要數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行恰當(dāng)?shù)某橄蟆⒄恚岢鼍哂休^大覆蓋性和對(duì)編程實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)運(yùn)行更有效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是非常重要的.與此同時(shí)，對(duì)具有差異性的不同信息進(jìn)行具體、合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義與設(shè)計(jì)，是整個(gè)系統(tǒng)編碼與實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ).

　　依照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需具有較大覆蓋性和對(duì)編程實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)運(yùn)行效率有利的原則，通過(guò)分析不同消息、參數(shù)的相同點(diǎn)和差異性，對(duì)具有相同點(diǎn)的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：

　　（1）信息格式

　　對(duì)傳統(tǒng)LDP、CR-LDP 和GMPLS的擴(kuò)展CR-LDP，其不同類消息的前幾個(gè)字段相同，后面字段各有不同，對(duì)相同部分提出并歸納為如下格式： GMPLS中的標(biāo)記分配協(xié)議研究（圖七）

　　對(duì)不同部分依對(duì)象的不同分別進(jìn)行處理.

　　 (2) TLV格式對(duì)傳統(tǒng)LDP、CR-LDP和GMPLS的擴(kuò)展CR-LDP，其不同類TLV的前幾個(gè)字段相同，后面字段各有不同，對(duì)相同部分提出并歸納為如下格式：

GMPLS中的標(biāo)記分配協(xié)議研究（圖八）

　　對(duì)不同部分依對(duì)象的不同分別進(jìn)行處理.

　　 (3) 交換類型、LSP編碼類型和通用凈荷標(biāo)識(shí)

　　在GMPLS中，通用標(biāo)記請(qǐng)求用到的數(shù)據(jù)項(xiàng)較多：交換類型有8項(xiàng)，LSP編碼類型有11項(xiàng)，通用凈荷標(biāo)識(shí)有46項(xiàng).考慮隨著時(shí)間的推移和相關(guān)草案的完善，可能出現(xiàn)新的數(shù)據(jù)項(xiàng)，同時(shí)為了簡(jiǎn)化處理過(guò)程，它們均作列表，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中定義為數(shù)組.

5結(jié)束語(yǔ)

　　 GMPLS是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)的一條優(yōu)先選擇的控制技術(shù)路徑，雖然至今仍沒(méi)有正式成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文檔，但對(duì)其前期的研究、開(kāi)發(fā)工作已在國(guó)外眾多機(jī)構(gòu)展開(kāi).對(duì)GMPLS的信令協(xié)議——擴(kuò)展的CR-LDP進(jìn)行研究，是整個(gè)GMPLS研究工作的重點(diǎn)之一.繼續(xù)已有的對(duì)傳統(tǒng)LDP和CR-LDP的研究、開(kāi)發(fā)成果，對(duì)GMPLS的擴(kuò)展CR-LDP進(jìn)行跟蹤研究，是本文的初衷，也是對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研究的一條捷徑.

參考文獻(xiàn)

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