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MPLS的研究发展及其关键技术综述

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一、概述
近年来，随着WWW的巨大成功和日益普及，Internet在全球范围内呈爆炸性增长，Internet上的主要业务由传统的文件传送、电子邮件和远程登录等转向多媒体应用丰富的WWW 。网上信息流的持续增加，由多层路由器构成的传统网络趋向饱和，多媒体通信的迅猛发展（如网络电话、电子商务、视频会议等），要求网络能提供具有不同QOS等级的综合业务（如时延、带宽、分组丢失率的保证），由于Internet采用面向无链接的IP协议，只能提供尽力而为（best－effort）服务，因此无法提供QOS保证 。当现有Internet规模扩充到一定限度后，将在许多方面（带宽、路由、网络扩展性、QOS）面临挑战 。
ATM技术的出现为解决Internet困境带来了契机，IETF制定了经典的IPOA（Classic IP overATM），ATM论坛制定了局域网仿真和MPOA（MultiProtocol over ATM），有的已经得到了广泛的应用 。但这些方案均不够理想 。由于在早期的方案中，所采用的是叠加式（Overlay）模型 。其优点是减少了ATM与IP的相互限制，有利于它们独立地发展并向未来的B-ISDN过渡；但缺点是IP技术和ATM技术不能有效地结合，无论是分组的封装效率、建链的时延、对组播的支持以及对QOS的支持都不理想 。
近几年的发展已清楚表明IP将是下一个世纪网络的主宰 。因此，如何使ATM技术融入IP，如何将路由和交换结合起来，如何解决IP无连接和ATM面向连接的矛盾，以支持规模日益增长的Internet和多媒体业务，成为目前研究的热点 。众多厂商和学者提出了许多新方案、概念和名词，如IP交换、CSR、Tag交换、ARIS、MPLS等 。
二、MPLS的总体框架
1997年，由多家公司联合向IETF提交了MPLS（多协议标记交换：Multiprotocol Label Switching）框架及体系结构两个草案文档，它以Cisco公司的Tag交换为基础而又综合各家之长 。MPLS中引入了非常多的新概念和术语，其中比较要害的有：①Label（标记）：用于表示FEC的固定长度的标识符，仅具有局部意义；②LSR（标记交换路由器）：支持第三层前传的MPLS节点；③FEC（等效前传类）：以相同方式（如：通过同一条路径，受到LSR相同的前传处理）进行前传的一组IP分组；④Label Stack（标记堆栈）：一组有序的标记，不同位置的标记代表着不同的层次；⑤LSP（标记交换路径）：一个特定的FEC在同一层次上经过LSRS所形成的路径；③LDR（标记分发协议）：一个 LSR通知其它LSRS关于标记／FEC绑定信息的一系列过程 。
在面向无连接的网络中，每个路由器通过分析分组头来独立地选择下一跳；而分组头中含有比需要用来判定下一跳多得多的信息 。选择下一跳的工作可分两部分：将分组分成FECs和为FEC选择下一跳；在传统IP前传中，每个路由器对同一个FEC的每个分组都要进行分类和选择下一跳；而在MPLS中，对于一分组，只是在它进入网络时进行FEC分类，并分配一个相应的标记；网络中的LSR则不再需要对网络层头进行分析，直接根据标记进行处理 。有些传统路由器在分析分组头时，不但决定分组的下一跳，而且要决定分组的业务类型（COS：Class of Service），以给予不同的服务规则 。MPLS可以（但不是必须）利用标记来支持COS，此时标记用来代表FEC和COS的结合 。MPLS可以支持任何网络层协议，但实际上，MPLS工作组仅考虑IP协议 。
来自路由协议的信息用于分配和分发标记 。一般来说，由下游节点向上游节点分发标记，连成一串的标记就构成了LSP 。在单播中，LDP有两种方式产进行标记的分发：独立方式（Independent）和受控方式（Ordered） 。在独立方式中，任何节点可以在任何时候为每一个它熟悉的流进行标记分发；受控方式中，一个流的标记分发从这个流所属的出口节点开始，这样可以保证整个网络内标记与流的映射是完整一致的 。

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