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多协议标签交换
multi-protocol label switching;MPLS
定义：核心路由器利用含有边缘路由器在
IP
分组内提供的前向信息的标
签
(label)
或标记
(tag)
实现网络层
(3
层
)
交换的一种交换方式
简介
多协议标签交换（
MPLS
）是一种用于快速数据包交换和路由的体系，
它为网络数据流量提供了目标、路由、转发和交换等能力。更特殊的是，
它具有管理各种
不同形式通信流的机制。
MPLS
独立于第二和第三层协议，
诸如
ATM
和
IP
。它提供了一种方式，将
IP
地址映射为简单的具有固定长
度的标签，用于不同的包转发和包交换技术。它是现有路由和交换协议的
接口，
如
IP
、
ATM
、
帧中继
、
< br>资源预留协议
（
RSVP
）
、
开放最短路径优先
（
OSPF
）
等等。
在
MPLS
中，数据传输发生在标签
交换路径（
LSP
）上。
LSP
是每一个
沿着从源端到终端的路径上的结点的标签序列。现今使用着
一些标签分发
协议，如标签分发协议（
LDP
< br>）、
RSVP
或者建于路由协议之上的一些协议，
如边界网关协议（
BGP
）及
OSPF
。因为固定长度标签被插入每一个包或信元
的开始处，并且可被硬件用来在两个链接间快速交换包，所以使数据的快
速交换成为可能
。
MPLS
主要设计来解决网路问题，如网路速度、可扩展性、
服务质量
（
QoS
）管理以及流量工程
，同时也为下一代
IP
中枢网络解决宽带管理及
服务请求等问题。
在这部分，
我们主要关注通用
MPLS
框架。
有关
LDP
、
CR-LDP
和
RSVP-
TE
的具体内容可以参考个别文件。
多协议标签交换
< br>MPLS
最初是为了提高转发速度而提出的。与传统
IP
路由方式相比，它在数据转发时，只在网络边缘分析
IP
报文头，而不用在
每一跳都分析
IP
报文头，从而节约了处理时间。
MPLS
起源于
IPv4
（
Internet Protocol
version 4
），其核心技术可
扩展到多种网络协议，<
/p>
包括
IPX
（
I
nternet
Packet
Exchange
）
、
Appletalk
、
DECnet
、
CLNP
（
Connectionless Network Protocol<
/p>
）等。“MPLS”中的
“Multiprotocol”指的就
是支持多种网络协议。
MPLS
包头结构
编辑本段
协议结构
MPLS
标签结构：
20 23 24 32 bit
Label Exp S TTL
Label ―Label 值传
送标签实际值。当接收到一个标签数据包时，可
以查出栈顶部的标签值，并且系统知道：
A
、数据包将被转发的下一跳；
B
、
在转发之前标签栈上可能执行的操作，如返回到标签进栈顶入口同
时将一
个标签压出栈；或返回到标签进栈顶入口然后将一个或多个标签推进栈。
Exp
―试用。预留以备试用。
S
―栈底。标签栈中最后进入的标签位置，该值为
0
，提供所有其它标
签入栈。
正因为这个字段表明了
MPLS
的标签理论上可以无限嵌套
，从而提供无限的业务支持能力。这
是
MPLS
技术最大魅力所在。
TTL ―生存期字段（
Time to Live
），用来对生存期值进行编码。与
IP
报文中的<
/p>
TTL
值功能类似，同样
是提供一种防环机制
编辑本段
结构协议组
MPLS
：相关信令协议，如
OSPF
、
BGP
、
ATM
PNNI
等。
LDP
：标签分发协议（
Label
Distribution Protocol
）
CR-
LDP
：基于路由受限标签分发协议（
Constraint-
Based LDP
）
RSVP-
TE
：基于流量工程扩展的资源预留协议（
resource
Reservation
Protocol
–
Traffic
Engineering
）
编辑本
段
基于
MPLS
的
VPN
传统的
VPN
一般是通过
GRE
（
Generic
Routing
E
ncapsulation
）、
L2TP
（
Layer 2 Tunneling Protocol
）、
PPTP
（
Point to
Point Tunneling
Protocol
）、
IPSec
协议等隧道协议来实现私有网络间数据流在公网上的传<
/p>
送。
而
LSP
本
身就是公网上的隧道，
所以用
MPLS
来实现
VPN
有天然的优势。
基于
MP
LS
的
VPN
就是通过
LSP
将私有网络的不同分支联结起来，形成
一个统一
的网络。基于
MPLS
的
VPN
还支持对不同
VPN
间的互通控制。
CE
（
Customer Edge<
/p>
）是用户边缘设备，可以是路由器，也可以是交换
机或主机。
PE
（
Provider
Edge
）是服务商边缘路由器，位于骨干网络。
在骨干网络中，还存在
P
（
Provider
）
，是服务提供商网络中的骨干路
由器，不与
CE
直接相连。
P
设备只需要具备基本
MPLS
转发能力，可以将其
配置为
M-BGP
的反射器，不维护
VPN
信息。
基于
MPLS
的
VPN
具有以下特点：
PE
负责
对
VPN
用户进行管理、建立各
PE<
/p>
间
LSP
连接、同一
VPN
用户各
分支间路由分派。
PE
间的
路由分派通常是用
LDP
或扩展的
BG
P
协议实现。
支持不同分支间
IP
地址复用和不同
VPN
间互通。
减化了寻路步骤，提高了设备性能，加快了报文转发。
编辑本段
基于
MPLS
的
QoS
< br>NE80E
支持基于
MPLS
的
流量工程和差分服务
Diff-Serv
特性，在保证
网络高利用率的同时，可以根据不同数据流的优先级实现差别服务，从而
为语音，视频数据流提供有带宽保证的低延时、低丢包率的服务。
由于全网实施流量工程的难度比较
大，因此，在实际的组网方案中往
往通过差分服务模型来实施
Q
oS
。
Diff-Serv
的基本机制是在网络边缘，
根据业务的服务质量要求将该业
务映射到一定的业务类别中，利用
IP
分组中的
DS
（
Differentiated
Service
）字段（由
ToS
域而来）唯一的标记该类业务；然后，骨
干网络中
的各节点根据该字段对各种业务采取预先设定的服务策略，保证相应的服
务质量。
Diff-Serv
对服务质量的分类和标签机制与
MPLS
的标签分配十分相似，
事实上，基于
MPLS
的
Diff-Serv
就是通过将
DS
的分配与
MPLS
的标签分配
过程结合来实现的。
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