骨干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比較及MPLS關(guān)鍵技術(shù)

1、骨干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比較選擇與MPLS關(guān)鍵技術(shù) TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 1、不同骨干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹與比較2 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document L1、 千兆以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)3 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document L2、千兆以太網(wǎng)方案的特點(diǎn)41.3、Packet over SONET/SDH6L4、IP over Optical8 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 1.5、 動(dòng)

2、態(tài)包傳輸DPT技術(shù)9 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 1.5.1、雙向環(huán)路9 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 1.5.2、 空間再利用協(xié)議SRP (Spatial Reuse Protocol) 10 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 1.5.3、傳輸?shù)撵`活性和演進(jìn)11 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 1.5.4、環(huán)路帶寬倍增11 HYPERLINK l bookmark66 o Curre

3、nt Document 1.5.5、健壯的災(zāi)難恢復(fù)能力12 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 1.5.6、透明的IP服務(wù)擴(kuò)展13 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 1.5.7、動(dòng)態(tài)包傳輸技術(shù)bPT)的特點(diǎn)13 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 2、技術(shù)的選擇14 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 3、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)一一MPLS15 HYPERLINK l bookmark89 o Curre

4、nt Document 3、MPLS簡(jiǎn)介16 HYPERLINK l bookmark92 o Current Document 3.2、MPLS的工作原理17 HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 3.3、MPLS 的應(yīng)用23 HYPERLINK l bookmark109 o Current Document 3.4、設(shè)計(jì)中對(duì) MPLS的考慮26構(gòu)建運(yùn)營(yíng)商級(jí)的寬帶網(wǎng)絡(luò)，最為重要的是選擇其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因?yàn)椴煌木W(wǎng) 絡(luò)技術(shù)決定了網(wǎng)絡(luò)的其他要素如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)性能、投資規(guī)模、用戶接入的方 便程度、接入的費(fèi)用大小等。不同的技術(shù)決定了不同的產(chǎn)品，只有了產(chǎn)

5、品才能確定設(shè)備的廠家。下面就目前的幾種不同的IP骨干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行比較，從而確定最優(yōu)最適合 甘肅廣電的技術(shù)和產(chǎn)品。1、不同骨干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹與比較選擇合理的網(wǎng)絡(luò)骨干技術(shù)對(duì)一個(gè)營(yíng)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)樗P(guān)系到 網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展的特性。網(wǎng)絡(luò)骨干包括骨干網(wǎng)中核心設(shè)備之間及核 心設(shè)備與邊緣節(jié)點(diǎn)之間的連接。目前可供選擇的骨干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括以下幾種： 千兆以太網(wǎng)技術(shù)最高傳輸速率為IGbps，與以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)技術(shù)相兼容。異步傳輸模式(ATM)采用信元傳輸和交換技術(shù)，減少處理時(shí)延，保障服務(wù)質(zhì)量，使端口可以支持 從 E1 到 STM-1、STM-4、STM-16、STM-64 的傳輸速率。POS

6、技術(shù)(Packet Over SONET/SDH/Optical)采用高速光纖傳輸，以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式提供從STM-1到STM-64甚至更高的傳輸 速率。將IP包直接封裝在SDH幀，提高了傳輸效率。動(dòng)態(tài)包傳輸技術(shù) DPT(Dynamic Packet Transport)定義了一種全新的IP包傳輸方法-基于IP優(yōu)化的光學(xué)傳輸技術(shù)。這種技術(shù) 提供了帶寬使用的高效率、服務(wù)類別的豐富性以及網(wǎng)絡(luò)的高級(jí)自愈功能，從而在 現(xiàn)有的一些網(wǎng)絡(luò)解決方案基礎(chǔ)上，為網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商提供了性能價(jià)格比極好和功能極 其豐富的更先進(jìn)的解決方案。千兆以太網(wǎng)技術(shù)、ATM技術(shù)、POS技術(shù)都各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。其中千兆以太 網(wǎng)技術(shù)成熟，與傳統(tǒng)的以太

7、網(wǎng)技術(shù)兼容性好，采用交換技術(shù)時(shí)投資低，最大缺點(diǎn) 是缺乏足夠的可靠性機(jī)制，也缺乏足夠的可擴(kuò)展性機(jī)制；ATM技術(shù)的QoS技術(shù) 成熟，控制好，最大缺點(diǎn)是協(xié)議過(guò)于復(fù)雜和太多的信元頭開(kāi)銷；而POS雖然具 有很多優(yōu)點(diǎn)，是一種相當(dāng)不錯(cuò)的寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但它的可靠性要靠SDH的APS 或三層路由協(xié)議來(lái)保證；如果在裸光纖上傳輸，雖然經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單但欠缺可靠性。DPT技術(shù)不僅吸取了 POS技術(shù)的精華，而且克服了其缺點(diǎn)，提供了一種最 為優(yōu)秀的寬帶網(wǎng)絡(luò)互連解決方案。1.1、千兆以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)千兆位以太網(wǎng)是10Mbps與100Mbps的Ethernet標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格（IEEE802.3）的擴(kuò)充 版，千兆位以太網(wǎng)一方面與大量設(shè)置的Et

8、hernet節(jié)點(diǎn)維持完全的兼容性，同時(shí)提 供了 1Gbps的傳輸速度。千兆位以太網(wǎng)維持以太網(wǎng)最初標(biāo)準(zhǔn)中的帶有檢測(cè)沖突的載波偵聽(tīng)多路存取 （CSMA/CD）訪問(wèn)方法，并包含全雙工以及半雙工操作模式，支持多模和單模 光纖、短程銅線電纜（同軸）和第5類UTP線纜實(shí)現(xiàn)傳輸。在多模光纖上為550 米（全雙工或半雙工），在單模光纖上為5公里，在第5類UTP線纜上達(dá)100米， 在同軸線纜上最遠(yuǎn)達(dá)到25米。不能在SONET/SDH上傳輸。千兆位以太網(wǎng)具有傳統(tǒng)的以太網(wǎng)的長(zhǎng)處和短處。可以很好地在現(xiàn)有的以太網(wǎng) 環(huán)境中運(yùn)行并且直接與現(xiàn)有的以太網(wǎng)軟件和硬件兼容。同時(shí)，因?yàn)橐蕴W(wǎng)使用了 基于試圖使用同樣的帶寬的數(shù)據(jù)進(jìn)行競(jìng)

9、爭(zhēng)的一個(gè)媒體訪問(wèn)方法，沒(méi)有內(nèi)置的QoS 保證而且在LAN環(huán)境中實(shí)際上只有40%的帶寬是可用的，在WAN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中 實(shí)際上只有70%的帶寬是可用的，在任何形式的以太網(wǎng)中都有延遲。千兆以太網(wǎng)涉及二、三和四層交換技術(shù)。在建設(shè)企業(yè)網(wǎng)時(shí)，這些企業(yè)正面對(duì)為交換網(wǎng)絡(luò)流量而設(shè)計(jì)的不同技術(shù)的迷魂 陣。此間一些產(chǎn)品廠商所創(chuàng)造的術(shù)語(yǔ)令人迷惑。一些諸如直通式路由、交換式路 由、第3層交換、多層交換、IP交換和多協(xié)議標(biāo)簽交換等已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)，用以 描述優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)交換性能的各種技術(shù)。第2層交換實(shí)質(zhì)上是橋接、第3層交換實(shí)質(zhì)上是路由。第2層交換，這個(gè)概念數(shù)年前由Kalpana （現(xiàn)在的CISCO）等公司提出，第 2層交換是多端口

10、橋技術(shù)的重新包裝，其性能和可擴(kuò)展能力有顯箸提高，這些產(chǎn) 品傳輸幀基于第2層以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、或FDDI MAC （介質(zhì)訪問(wèn)控制）地址。有兩類通用的第2層交換機(jī)：工作組交換機(jī)和網(wǎng)交換機(jī)，工作組交換機(jī)產(chǎn)生 獨(dú)占網(wǎng)絡(luò)帶寬，為每個(gè)端點(diǎn)設(shè)備（如工作站或服務(wù)器）提供專門的LAN網(wǎng)段， 實(shí)際上取代了共享介質(zhì)集線器。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)被優(yōu)化設(shè)計(jì)在多用戶共享介質(zhì)LAN 網(wǎng)段間或在LAN主干間橋接流量；一般每個(gè)端口必須支持大量的MAC地址。第3層交換及所有與之相關(guān)的術(shù)語(yǔ)（如多層交換、IP交換、路由交換機(jī)等等） 提出來(lái)了。但第3層交換技術(shù)實(shí)質(zhì)上是路由，譬如在IP子網(wǎng)間交換流量。第3 層交換試圖減輕傳統(tǒng)路由器帶來(lái)的性能瓶頸一

11、在企業(yè)網(wǎng)流量分布偏離80/20規(guī)則 且大多數(shù)流量必須跨越子網(wǎng)邊界時(shí)顯得越來(lái)越重要。大多數(shù)第3層交換技術(shù)可以 歸結(jié)為路由一次，交換多次，或者是基于高性能硬件的線速路由器。當(dāng)兩個(gè)設(shè)備在不同子網(wǎng)間通信時(shí)，“路由一次，交換多次”技術(shù)試圖使路由次 數(shù)降至最低，這種技術(shù)通過(guò)分離路由的兩個(gè)功能組件一路由計(jì)算和幀發(fā)送，這減 輕了潛在的性能下降，交換機(jī)根據(jù)與一個(gè)數(shù)據(jù)“流”關(guān)連的第一個(gè)數(shù)據(jù)包計(jì)算并建 立通信路徑一次（“路由一次”），然后對(duì)此數(shù)據(jù)流余包交換至同一路徑（“交換多 次，）。與此對(duì)照，線速路由器在硬件上實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的路由功能，消除了基于軟件的 路由功能，消除了基于軟件的路由器的性能瓶頸，通過(guò)建造專門的路由A

12、SICs （專用集成電路），這些產(chǎn)品可以把路由性能提高一個(gè)量級(jí)一線速路由器以每秒 百萬(wàn)包的速率發(fā)送流量；而傳統(tǒng)基于軟件的路由器僅能以每秒數(shù)十萬(wàn)包速率發(fā)送 數(shù)據(jù)包。線速路由器提供的吞吐速率足以以全介質(zhì)速率驅(qū)動(dòng)多條千兆以太網(wǎng)鏈 路。1.2、千兆以太網(wǎng)方案的特點(diǎn)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的解決方案可以概況為L(zhǎng)3+GE，即采用硬件三層交換技術(shù) （Layer 3）為交換節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間用千兆以太網(wǎng)連接。千兆以太網(wǎng)技術(shù)沿用了傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)，與以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)等完全兼容， 技術(shù)成熟，而且L3+GE在小型網(wǎng)絡(luò)如校園網(wǎng)、大樓網(wǎng)中具有較高的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。但在大型的服務(wù)提供商骨干網(wǎng)絡(luò)中，要采用高檔的路由設(shè)備來(lái)搭建，千兆以 太網(wǎng)中性

13、能和價(jià)格上就不太有優(yōu)勢(shì)了，但是現(xiàn)在已經(jīng)有很多廠家正在花大力氣通 過(guò)硬件的方法來(lái)解決，可是方法投資不菲，而且現(xiàn)在任無(wú)成熟產(chǎn)品。以下是在采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)時(shí)一些值得考慮的方面：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為了減少端口數(shù)需求，降低方案價(jià)格，GE解決方案一般也會(huì)提出環(huán)型的網(wǎng) 絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但這種方式會(huì)引起IP包多步轉(zhuǎn)發(fā)的問(wèn)題，增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不必要的 負(fù)擔(dān)和IP包不必要的時(shí)延。從A到E沒(méi)有直接到路由，必須經(jīng)過(guò)B、C、D的 層層路由轉(zhuǎn)發(fā)才能到達(dá)E，每次轉(zhuǎn)發(fā)都必須經(jīng)過(guò)IP包的常規(guī)路由過(guò)程，即IP層 一MAC層-物理層一MAC層一IP層一MAC層物理層-MAC層一IP層 的過(guò)程，其中IP層的處理最耗費(fèi)資源和時(shí)間。為此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

14、的數(shù)目增加時(shí)， GE解決方案不可避免的需要幾何級(jí)的增加端口(最終增加費(fèi)用和安裝配置維護(hù) 的工作量)，改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供完全網(wǎng)狀或部分網(wǎng)狀的連接。DPT技術(shù)避免了 這一問(wèn)題，當(dāng)A將數(shù)據(jù)包方式給E時(shí)，B、C、D僅在MAC層就直接將IP包轉(zhuǎn) 發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。路由表收斂和重算傳統(tǒng)路由器在連接斷開(kāi)時(shí)，會(huì)廣播新的路由信息，域中的路由器都需要重新 計(jì)算和收斂路由表，這需要一些時(shí)間。在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中，為了網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，避 免循環(huán)路由等問(wèn)題，還需要一些阻停機(jī)制(Hold Down)，更增加網(wǎng)絡(luò)收斂的時(shí) 間。這對(duì)許多業(yè)務(wù)帶來(lái)很大的影響。目前，千兆以太網(wǎng)三層交換機(jī)沒(méi)有解決這個(gè)問(wèn)題，同樣存在路由表收斂時(shí)間 太長(zhǎng)的問(wèn)題。

15、在一個(gè)含有上百個(gè)節(jié)點(diǎn)的典型OSPF網(wǎng)絡(luò)中，完成收斂需要20- 30秒的時(shí)間。三層交換實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)三層交換的主要目的是基于IP包轉(zhuǎn)發(fā)的線速運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)三層交換一般 采用ASIC芯片進(jìn)行硬件交換，具體處理IP包轉(zhuǎn)發(fā)則有兩種方式：路由緩存和 索引查找。目前，千兆以太網(wǎng)三層交換機(jī)都是基于路由緩存的交換方式，以高速緩存來(lái) 提高路由查找速度。這種基于路由緩存的包轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制在小型網(wǎng)絡(luò)中十分奏效。但 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變大，尤其是業(yè)務(wù)復(fù)雜化后，路由緩存技術(shù)就存在一個(gè)命中率達(dá)問(wèn)題 了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在因特網(wǎng)上TCP/IP業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流平均壽命是15秒，平均長(zhǎng)度是300個(gè)包。這種短時(shí)效、常變化的數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)給路由緩存的有效性帶來(lái)極大

16、的困 難，在某些時(shí)候，反而會(huì)降低效率。因此在大規(guī)模、業(yè)務(wù)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中，路由緩 存不是一個(gè)好的解決方案。一些大的ISP（MCI）曾經(jīng)經(jīng)歷這種問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)展上述三個(gè)方面其實(shí)都會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)展。GE技術(shù)本身還存在單端口帶 寬擴(kuò)展問(wèn)題，其最高帶寬限于IGbps，多端口綁定會(huì)增加復(fù)雜和投資。1.3、Packet over SONET/SDH由Cisco公司開(kāi)發(fā)的Packet Over SDH（POS）技術(shù)將IP層直接放在SDH層之 上，并且在提供服務(wù)質(zhì)量保證的同時(shí)，避免了管理SDH之上的ATM及ATM之 上的IP所需的間接費(fèi)用。Packet over SONET/SDH能夠更好地適應(yīng)迅速發(fā)展的

17、Internet/Intranet通信流 量,提供第一個(gè)創(chuàng)建基于IP的多服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的可靠方法，已被GTE Internetworking、 Qwest、Sprint和UUNET等業(yè)界領(lǐng)先的服務(wù)供應(yīng)商所采用。IP交換速度的提高，不僅產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)性，而且使基于IP的語(yǔ)音和視頻的產(chǎn)品 得到發(fā)展。Packet over SONET/SDH技術(shù)廣泛采用的一個(gè)重要原因是其能適應(yīng)企 業(yè)、網(wǎng)絡(luò)需求和應(yīng)用的實(shí)際情況所發(fā)生的變化。改進(jìn)后的SONET/SDH傳輸、數(shù)字跨接和路由集成等還帶來(lái)了網(wǎng)絡(luò)第2、3 層的變化。原來(lái)采用的SONET/SDH技術(shù)，由于線路專有、分配固定，致使 SONET/SDH技術(shù)得不到充分利用；而采用

18、POS技術(shù)后，使線路共享，技術(shù)優(yōu)勢(shì) 能夠得以充分利用。SONET/SDH平臺(tái)正在融入數(shù)字交叉連接中。在數(shù)據(jù)方面，低速下行已成為 歷史，帶寬需求促使主要聯(lián)網(wǎng)廠商移植到速率為STM-1/4/16的SDH。Cisco7500 和GSR12000的Gbps交換路由器系列還支持自動(dòng)保護(hù)交換（APS）等SDH特性， 并能轉(zhuǎn)換和提供各種SDH附加字節(jié)功能。通過(guò)合適的光通信系統(tǒng)，替代功能單 一的SDH的設(shè)備。POS的優(yōu)點(diǎn)POS通過(guò)SDH直接承載PPP封裝之后的IP數(shù)據(jù)包（IP/SDH）與SDH間接 的承載經(jīng)過(guò)ATM協(xié)議的IP數(shù)據(jù)包（IP/ATM/SDH）相比有許多優(yōu)點(diǎn)（以下將RFC1483、RFC1577、L

19、ANE、MPOA 等 IP-ATM相結(jié)合的模型統(tǒng)稱為 IP/ATM模 型）。帶寬利用率高POS最主要的優(yōu)點(diǎn)就是：高效的利用帶寬資源，這對(duì)于廣域骨干網(wǎng)是極為重 要的。對(duì)于寬帶廣域網(wǎng)來(lái)說(shuō)，POS能夠提供比基于ATM的網(wǎng)絡(luò)高出25%30% 的帶寬。具體說(shuō)來(lái)：以IP層的數(shù)據(jù)包為始到映射入SDH凈荷區(qū)為止。POS方案需要把IP包封裝入PPP-HDLC幀中，然后將PPP幀直接映射入SDH 的凈荷區(qū)；而基于ATM的方案，需要首先將IP包進(jìn)行RFC1483的封裝，最終 成為53字節(jié)的信元，這時(shí)才能夠映射入SDH凈荷中（當(dāng)然ATM論壇也提出裸 信元的傳送方式，但對(duì)于長(zhǎng)途傳輸通常還是經(jīng)過(guò)SDH網(wǎng)）。前者相當(dāng)于每4

20、8字節(jié)凈荷就有5字節(jié)開(kāi)銷，而后者僅相當(dāng)于1500字節(jié)（PPP 幀的缺省信息域長(zhǎng)度）凈荷才有7字節(jié)開(kāi)銷（PPP幀的開(kāi)銷）。以SDH中STM-4 （OC-3）為例，其傳輸速率是155.520Mbit/s，除去通道開(kāi)銷、段開(kāi)銷、線路開(kāi) 銷后的可用信息速率是149.760Mbit/s。經(jīng)過(guò)ATM再映入SDH，用戶可用速率為 135.6Mbit/s；而直接PPP幀映入SDH，用戶可用速率為149.064Mbit/s。前者的 效率僅為90.54%，而后者為99.54%。對(duì)于STM-64（2.5Gbit/s）的速率，基于ATM的方案將浪費(fèi)約235M的帶寬， 相當(dāng)于5個(gè)T3信道。以上還沒(méi)有考慮ATM同IP、S

21、DH相重復(fù)的OAM開(kāi)銷， 以及IP/ATM模型引入的額外的協(xié)議開(kāi)銷所占用的帶寬。所以從效率的角度講， POS方案無(wú)疑比基于ATM方案的帶寬利用率要高的多。模型擴(kuò)展性好目前全球Internet巨大的規(guī)模本身就證明了基于IP協(xié)議的路由器網(wǎng)絡(luò)是具有 極好擴(kuò)展性的網(wǎng)絡(luò)：路由器間動(dòng)態(tài)的交換路由信息，使數(shù)據(jù)能夠避開(kāi)故障的鏈路； 采用CIDR、VLSM技術(shù)使目的地址到達(dá)信息可以被概括后擴(kuò)散；分級(jí)管理的體 系和自治域，使系統(tǒng)間既相獨(dú)立又相聯(lián)系。POS方案實(shí)際上仍是通過(guò)路由器組建 網(wǎng)絡(luò)，只不過(guò)路由器升級(jí)到千兆級(jí)，路由器間的連接也由專線升級(jí)到SDH的速 率等級(jí)，因此繼承了擴(kuò)展性良好的優(yōu)點(diǎn)。事實(shí)上，單純就ATM協(xié)議

22、而言，其本身比IP協(xié)議具有更好的擴(kuò)展性：ATM 的網(wǎng)間互連協(xié)議PNNI是迄今為止最復(fù)雜的路由/信令協(xié)議，具有結(jié)構(gòu)化、等級(jí)化， 采取源路由的技術(shù)更能夠提供許多先進(jìn)的特性，如QoS路由、路由的折回等等。 但是問(wèn)題在于歷史沒(méi)有給予ATM機(jī)會(huì)來(lái)拓展全面的純ATM網(wǎng)絡(luò)；恰恰相反， 眾多業(yè)務(wù)在IP層上的匯聚，使ATM不得不以IP協(xié)議承載者的身份出現(xiàn)在數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò)中，從而出現(xiàn)了許多IP-ATM相結(jié)合的模型。從RFC1577到LANE、MPOA， 從PAR到I-PNNI，面向連接的ATM始終試圖無(wú)縫的支持非面向連接的IP，但 卻暴露出許多問(wèn)題。功能上的重復(fù)和模型的復(fù)雜性所導(dǎo)致的性能問(wèn)題不說(shuō)，大多 IP/ATM模

23、型存在擴(kuò)展性問(wèn)題，其主要原因是ATM交換機(jī)存在資源有限性的問(wèn) 題。處理器資源、內(nèi)存資源、VPI/VCI資源的有限，直接導(dǎo)致以下的事實(shí)：一個(gè) ATM物理端口上不可能高速的建立大量的SVCoW CLIP、LANE、MPOA等模 型中，路由器間必須建立全網(wǎng)狀網(wǎng)的PVC連接；而且運(yùn)行過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)大量 的直通SVC，增加了資源的緊張，導(dǎo)致時(shí)延IP到ATM的地址解析是對(duì)應(yīng) 的，由于二者的地址空間都很大，會(huì)出現(xiàn)巨大的地址映射表，難于維護(hù)和檢索， 特別是在IP路由的匯集處。所以由于IP/ATM模型的擴(kuò)展性問(wèn)題，導(dǎo)致純路由 器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和靈活性要好于基于ATM的IP網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單可靠眾所周知，為了將ATM與應(yīng)用廣

24、泛的IP協(xié)議相結(jié)合，提出過(guò)許多標(biāo)準(zhǔn)的、 專用的模型，如最早的RFC1483、FRC1577、LANE和后來(lái)的MPOA，以及IP Switch、ARIS、CSR等等。這些模型為了在ATM協(xié)議上運(yùn)行非面向連接的IP， 額外提出了許多配置協(xié)議、地址解析協(xié)議，引入了協(xié)議上、管理上的開(kāi)銷。而且 兩種不同屬性事物的結(jié)合給網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、配置和故障的定位帶來(lái)了許多新的問(wèn) 題。而POS只是以傳統(tǒng)路由器模型的自然延伸，不需要引入新的概念，模型簡(jiǎn) 潔實(shí)用。而且POS直接依靠了 SDH/SONET體系所具有的高可靠性。SDH通常 采用環(huán)形拓?fù)?，并且具有自?dòng)保護(hù)倒換（APS）機(jī)制，在光纖線路出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)故障 時(shí)能夠快速自愈。

25、1.4、IP over Optical在光纖互連網(wǎng)絡(luò)，高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（即交換機(jī)和路由器）可以直接通過(guò)裸 光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)互連。使之既可直接用光纖連接，又可連接到一個(gè)為各種客戶（包 括互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)單元）提供波長(zhǎng)路由的光纖網(wǎng)絡(luò)層。在這兩 種情況下，交換機(jī)或路由器使用滿容量的光纖或波長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)復(fù)用包或信元，可以有 效地使用數(shù)據(jù)容量。光纖互連網(wǎng)不再需要 TDM系統(tǒng)，而用統(tǒng)計(jì)復(fù)用包/信元來(lái)取代，并使 SONET/SDH功能增加到數(shù)據(jù)設(shè)備里去。設(shè)備的費(fèi)用減少，是由于交換機(jī)/路由器 和光纖層之間不再需要單獨(dú)的SONET/SDH設(shè)備。事實(shí)上，目前Cisco的IP over Optical采用

26、的是SDH/光纖集成技術(shù)，這種技 術(shù)減少了光纖傳輸費(fèi)用。如圖所示為IP數(shù)據(jù)包如何映射到光纖設(shè)備。SDH/光纖集成使得交換機(jī)和路由器的接口直接連接到光纖，在這種情況下， 不再需要增加光纖網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備。這種能力增加網(wǎng)絡(luò)的伸縮性。預(yù)備有彈性的網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較強(qiáng)的伸縮性。也為了保護(hù)和恢復(fù)提供了面向數(shù)據(jù)的解決方案。 SDH/光纖集成也包括對(duì)長(zhǎng)距離光纖及其它產(chǎn)品的支持，以擴(kuò)展交換機(jī)和路由器 互連之間的距離。雖然通過(guò)減少獨(dú)立的物理設(shè)備的數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)變得簡(jiǎn)單了，網(wǎng)絡(luò)免受TDM和 它的基于DS0系統(tǒng)的速率和容量限制。但是又缺少SDH的環(huán)形拓?fù)?、自?dòng)保護(hù) 切換（APS）機(jī)制，在光纖線路出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)能夠快速自愈的

27、優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)這一問(wèn)題，CISCO公司又開(kāi)發(fā)了既減少了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)、降低 網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)又能結(jié)合SDH的環(huán)路自愈、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)可靠性，而且大大提高網(wǎng)絡(luò)帶 寬利用率的動(dòng)態(tài)包傳輸技術(shù)DPT （Dynamic Packet Transport）。1.5、動(dòng)態(tài)包傳輸DPT技術(shù)CISCO的DPT技術(shù)是一項(xiàng)全新的傳輸技術(shù)，一種對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行優(yōu)化的基于 光纖傳輸?shù)慕鉀Q方案。DPT將IP路由技術(shù)對(duì)帶寬的高效利用及豐富的業(yè)務(wù)融合 能力和光纖環(huán)路的高帶寬及可靠的自愈功能緊密結(jié)合，為現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè) 保護(hù)投資的功能豐富的解決方案。1.5.1、雙向環(huán)路DPT數(shù)據(jù)環(huán)是由兩個(gè)方向相反的光纖環(huán)組成，雙環(huán)都同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和控制信

28、息（如下圖所示）：兩個(gè)環(huán)路一個(gè)稱為內(nèi)環(huán)，一個(gè)稱為外環(huán)。一個(gè)環(huán)在傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)由另一個(gè) 環(huán)傳送其的控制信息。兩個(gè)環(huán)路同時(shí)傳送，可以增大帶寬，加快控制信息傳遞以 適應(yīng)帶寬的利用情況和環(huán)路自愈。同時(shí)，由于控制信號(hào)不受數(shù)據(jù)流干擾（如排隊(duì)、 突發(fā)擁塞等），能夠快速傳輸，從而為帶寬的進(jìn)一步優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)的高速自愈提供 了保障。Dynamic Packet Transport1.5.2、空間再利用協(xié)議 SRP( Spatial Reuse Protocol)SRP是一個(gè)獨(dú)立于介質(zhì)的MAC層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了 DPT的環(huán)路配置的功能SRP 在數(shù)據(jù)包環(huán)上提供了尋址、讀取數(shù)據(jù)包、帶寬控制和控制信息傳播的基本功能。 在DPT

29、環(huán)路上，數(shù)據(jù)包被目的節(jié)點(diǎn)從環(huán)上讀走，而不象FDDI那樣要經(jīng)過(guò)整個(gè) 環(huán)路最后由源節(jié)點(diǎn)讀走。這樣，DPT使得有多個(gè)節(jié)點(diǎn)成多段同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，而 不會(huì)互相影響，成分利用了整個(gè)環(huán)路的帶寬。Spatial Reuse1.5.3、傳輸?shù)撵`活性和演進(jìn)DPT既可以運(yùn)行于SDH/SONET、波分復(fù)用（WDM）設(shè)備也能夠直接在裸 光纖上工作。在已有的光纖傳輸結(jié)構(gòu)上，DPT提供了靈活的方式，獲得基于包 進(jìn)行優(yōu)化的高帶寬的IP網(wǎng)絡(luò)。DPT也可以在混合介質(zhì)上運(yùn)行。節(jié)點(diǎn)A在通過(guò) SDH/SONET與節(jié)點(diǎn)B互連的同時(shí)也可以通過(guò)裸光纖或WDM與節(jié)點(diǎn)C互連。DPT線路卡有多模、單模中距離和單模長(zhǎng)距離光纖接口類型以適應(yīng)不同的應(yīng) 用

30、。在特殊情況距離超長(zhǎng)時(shí)，可以采用 CISCO的IP再生設(shè)備或第三方的 SDH/SONET 放大器。1.5.4、環(huán)路帶寬倍增通過(guò)最優(yōu)路徑選擇、空間再利用、統(tǒng)計(jì)復(fù)用和兩個(gè)同時(shí)工作的環(huán)路最大程度 的提高環(huán)路的工作能力，將初期和增長(zhǎng)投資都降到最低。DPT還采用了 SRP公 平算法（SRP-fa）以滿足不同優(yōu)先級(jí)別的業(yè)務(wù)，全局公平性和本地帶寬優(yōu)化。1.5.5、健壯的災(zāi)難恢復(fù)能力Intelligent Protection SwitchingDetects Alarms and Events and Wraps Ring 50 ms采用智能保護(hù)切換（IPS）技術(shù)，對(duì)DPT環(huán)主動(dòng)的性能監(jiān)測(cè)，迅速的自愈，當(dāng)節(jié)

31、點(diǎn)或光纖（設(shè)備）出現(xiàn)故障時(shí)IP業(yè)務(wù)能及時(shí)恢復(fù)。IPS有SDH/SONET的自動(dòng)保護(hù)切換（APS）的功能：通過(guò)SDH/SONET的幀頭字節(jié)主動(dòng)的性能監(jiān)測(cè)，失效偵測(cè)和隔離；當(dāng)出現(xiàn)物理層故障時(shí)，環(huán)路自動(dòng)閉合，50ms內(nèi)完成自愈；當(dāng)多處同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)切換。不同于APS，IPS具有以下數(shù)據(jù)包優(yōu)化的附加功能：不依賴于SDH/SONET的幀頭，可以工作于非SDH/SONET （如裸光纖和WDM）之上；無(wú)須三層路由的再收斂，提供50ms的IP業(yè)務(wù)恢復(fù)（包括超過(guò)16個(gè)節(jié)點(diǎn)的大環(huán)）；不必象SDH/SONET那樣預(yù)留專用的帶寬，而且環(huán)路閉合后可最優(yōu)的選擇數(shù)據(jù)包路徑；即插即用，無(wú)須配置即可插入或移走節(jié)點(diǎn)，自動(dòng)發(fā)

32、現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。1.5.6、透明的IP服務(wù)擴(kuò)展為了更好的擴(kuò)展IP服務(wù)，DPT提供了 一套豐富的包處理方法：給數(shù)據(jù)包分配不同的優(yōu)先級(jí)多層次的排隊(duì)機(jī)制和進(jìn)度指示對(duì)組播業(yè)務(wù)的支持基于MAC地址的數(shù)據(jù)包過(guò)濾通過(guò)上面對(duì)幾種骨干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的介紹與比較，可以得出：1.5.7、動(dòng)態(tài)包傳輸技術(shù)（DPT）的特點(diǎn)空間復(fù)用。一根光纖可以分段傳輸數(shù)據(jù)，所以可以提供至少2倍的帶寬 提升因子。雙環(huán)結(jié)構(gòu)。兩根光纖同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和對(duì)方的控制信息，使得帶寬得到提 升。公平機(jī)制。所有節(jié)點(diǎn)對(duì)帶寬有等同的控制權(quán)，從而為帶寬度統(tǒng)計(jì)復(fù)用提 供了最佳的保障。統(tǒng)計(jì)復(fù)用。網(wǎng)絡(luò)帶寬分段使用，且任意節(jié)點(diǎn)富余的帶寬可以被其它節(jié)點(diǎn) 使用，以成倍提高網(wǎng)絡(luò)可用帶寬

33、?？蓴U(kuò)展性。一個(gè)環(huán)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)目最多可以為128,單端口的速率最高可以 為10Gbps，地理范圍可以象SDH 一樣擴(kuò)展到足夠的程度。可靠性。不僅可以支持SDH的自動(dòng)保護(hù)切換（APS）功能，而且還可以 同時(shí)提供比APS更加優(yōu)秀的智能保護(hù)切換（IPS）功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自 愈，保證高可靠性。IPS可以實(shí)現(xiàn)在50ms內(nèi)切換光纖，而且由于它 是IP-Aware的，可以在50ms內(nèi)恢復(fù)IP業(yè)務(wù)，不需要路由表的重新 收斂。IP業(yè)務(wù)映射?？梢灾苯佑成浜椭С諭P包的優(yōu)先級(jí)，直接支持IP包的廣 播以及其它IP業(yè)務(wù)擴(kuò)展功能。即插即用。簡(jiǎn)單的環(huán)型結(jié)構(gòu)和自動(dòng)發(fā)現(xiàn)機(jī)制使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置變得十分 簡(jiǎn)單。例如，在一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)中，增加

34、一個(gè)節(jié)點(diǎn)需配置2N個(gè)端口，而 在一個(gè)環(huán)型網(wǎng)中，增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)最多只需要配置一對(duì)端口。統(tǒng)一網(wǎng)管。從物理層到鏈路層倒網(wǎng)絡(luò)層全部三層的網(wǎng)絡(luò)管理不再需要單 獨(dú)的網(wǎng)管系統(tǒng)。高性價(jià)比。一個(gè)SRP環(huán)上的每個(gè)設(shè)備永遠(yuǎn)只需要一對(duì)SRP端口（而點(diǎn)對(duì) 點(diǎn)網(wǎng)狀網(wǎng)中每節(jié)點(diǎn)需要NxN個(gè)端口），從而使網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)不再需要增 加端口，大大降低了網(wǎng)絡(luò)成本。同時(shí)，DPT的高可靠性還大大降低了 運(yùn)行維護(hù)成本，并提高了生產(chǎn)效率。2、技術(shù)的選擇對(duì)于甘肅廣電這新一代的網(wǎng)絡(luò)級(jí)營(yíng)運(yùn)商來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)包傳輸DPT技術(shù)是一種 新紀(jì)元網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)構(gòu)架的極其重要的技術(shù)，DPT的各種技術(shù)特性的設(shè)計(jì)都是為了 營(yíng)運(yùn)商能夠在保證高品質(zhì)服務(wù)的前提下，進(jìn)一步減少投資和運(yùn)營(yíng)成

35、本，從而提高 生產(chǎn)效率。綜合起來(lái)，DPT技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商帶來(lái)了如下一些利益：有效投資。IP光纖環(huán)的組建，使?fàn)I運(yùn)商在投資結(jié)構(gòu)上發(fā)生了根本性的變 化，大大提高了投資效率。例如，營(yíng)運(yùn)商不再需要在昂貴的時(shí)分復(fù)用（TDM）設(shè)備（如SDH）上進(jìn)行投資，去能獲得同樣的帶寬；同時(shí)，又 能采用空間復(fù)用和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)有效的使用這些帶寬而獲得更高的效 益。再如，從物理層到IP層的集成網(wǎng)絡(luò)管理方式，不僅大大降低了運(yùn)營(yíng) 成本，也大大提高了生產(chǎn)效率。 增強(qiáng)IP業(yè)務(wù)。DPT技術(shù)直接支持和增強(qiáng)IP業(yè)務(wù)，例如VoIP、VPN等業(yè) 務(wù)，而且更加穩(wěn)定可靠，為經(jīng)營(yíng)者帶來(lái)更豐厚的增值服務(wù)利潤(rùn)。網(wǎng)絡(luò)的健壯性。由于提供了先期的性能監(jiān)測(cè)、錯(cuò)

36、誤監(jiān)測(cè)、錯(cuò)誤定位以及 智能保護(hù)交換機(jī)制（IPS），網(wǎng)絡(luò)具備高級(jí)的自愈能力，使IP業(yè)務(wù)更加穩(wěn) 定可靠。可靠性是高速光纖網(wǎng)絡(luò)的重要特性，正如高速公路的修建，在 減少交叉、減少紅綠燈、平整路面以及提高車速和擴(kuò)展通車能力的同時(shí)， 交通規(guī)則更需嚴(yán)格。沒(méi)有足夠的可靠性保障，網(wǎng)絡(luò)就不能合理得到利用， 就會(huì)間接給網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商帶來(lái)?yè)p失。充分的可擴(kuò)展性。作為通信新紀(jì)元的關(guān)鍵的IP優(yōu)化光學(xué)技術(shù)，DPT以全 新的更加穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)提供了持續(xù)發(fā)展的道路。網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)的技術(shù)路線應(yīng)該是“簡(jiǎn)化是核心，可靠是關(guān)鍵，經(jīng)濟(jì)合理是根本”。綜上所述，甘肅廣電寬帶綜合信息網(wǎng)選擇DPT技術(shù)作為其核心骨 干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。3、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)

37、的關(guān)鍵技術(shù)一一MPLS在如火如荼的Internet時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)正在改變著一切，由于光纖技術(shù)的革命， 尤其是最近WDM/DWDM的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，而網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)始終是現(xiàn)代通信網(wǎng)的潛在瓶頸。因此如何提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的速率從而來(lái)適應(yīng) 大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展已經(jīng)成為業(yè)界關(guān)心的焦點(diǎn)問(wèn)題。在人類即將進(jìn)入新世紀(jì)的時(shí) 候，IP和ATM兩種各具優(yōu)勢(shì)的技術(shù)都正在發(fā)生著一次革命。與以往的技術(shù)進(jìn)步 不同，這次技術(shù)革命可以更加形象地稱之為一次技術(shù)聯(lián)姻，其結(jié)果就是產(chǎn)生了新 一代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)-多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）。IP技術(shù)和ATM技術(shù)正在走向融合，多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS的出現(xiàn)，將基于 無(wú)連接的IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各種

38、基于連接的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了如同ATM的流量工程和流量 管理技術(shù)，它將網(wǎng)絡(luò)第3層IP路由/尋址和網(wǎng)絡(luò)第2層的高速數(shù)據(jù)交換相結(jié)合， 在目前，被公認(rèn)是骨干IP網(wǎng)絡(luò)的最理想的技術(shù)。MPLS的實(shí)現(xiàn)可以有多種平臺(tái)，可以安裝于路由器、ATM交換機(jī)，甚至是幀 中繼交換設(shè)備。MPLS要求支持IP路由協(xié)議、基于交換技術(shù)的結(jié)構(gòu)、流量工程、 QoS路由，在路由器和幀中繼交換設(shè)備上實(shí)現(xiàn)MPLS 一般要求更新硬件，雖然 路由器和幀中繼設(shè)備都可能采用了交換結(jié)構(gòu)，但是流量控制實(shí)際上是靠緩存的控 制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，要求為每一個(gè)數(shù)據(jù)流動(dòng)態(tài)分配一定的緩存區(qū)，因此必須在硬件支持 基于每條流的排隊(duì)機(jī)制，CISCO12000和CISCO7XXX等

39、IP路由器均可以實(shí)現(xiàn) 基于每條流的排隊(duì)機(jī)制。本方案中配置的核心交換設(shè)備GSR12012能夠支持MPLS技術(shù)的部署，邊緣節(jié)點(diǎn)的OSR6509可以通過(guò)升級(jí)來(lái)來(lái)支持MPLS技術(shù)，為甘肅廣電寬帶綜合信息 網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。3.1、MPLS 簡(jiǎn)介從某一點(diǎn)到另一點(diǎn)傳送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的時(shí)候，音頻和視頻的應(yīng)用需要最小的時(shí)延 抖動(dòng)，而關(guān)鍵任務(wù)的應(yīng)用需要有絕對(duì)保證的服務(wù)，因此，沒(méi)有單一的方法可以滿 足各種應(yīng)用的要求。目前，只有選擇電路交換網(wǎng)絡(luò)才能提供各種應(yīng)用所需的不同 服務(wù)及質(zhì)量保證。但多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）技術(shù)的出現(xiàn)正在改變這一切。采 用MPLS技術(shù)，可以在同一個(gè)IP網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)上述的各種應(yīng)用，而不需要

40、根據(jù)應(yīng)用 的不同采用不同的傳輸機(jī)制、路由協(xié)議或地址分配方案。MPLS采用數(shù)據(jù)流的概念模擬電路交換。從這一點(diǎn)來(lái)看，MPLS與ATM類似， 但它是基于數(shù)據(jù)幀進(jìn)行交換而不是基于信元的。它可以提供電路交換的全部好 處，包括針對(duì)視頻和音頻數(shù)據(jù)的帶寬預(yù)留和最小時(shí)延服務(wù)，同時(shí)，MPLS還可以 提供IP網(wǎng)絡(luò)上現(xiàn)存的路由服務(wù)。MPLS的多協(xié)議（MP）部分是指利用這一協(xié)議可以傳送多種其他協(xié)議的數(shù)據(jù)， 也就是說(shuō)，MPLS是一種封裝協(xié)議。MPLS的標(biāo)記交換（LS）部分是指利用MPLS 所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被封裝在一個(gè)標(biāo)記中，這個(gè)標(biāo)記在數(shù)據(jù)包傳輸中的每一跳都被交換 為新的標(biāo)記。標(biāo)記是一組數(shù)字用來(lái)指明數(shù)據(jù)流傳輸?shù)奶囟ㄍ?。?biāo)記只

41、是本地有效的，這 就是說(shuō)，當(dāng)數(shù)據(jù)包沿某一路徑傳輸時(shí)，標(biāo)記必須被改變，這也就是MPLS的“交 換”部分。MPLS的優(yōu)點(diǎn)在于它利用了類似于ATM的概念，使得它有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 MPLS可以交換任何類型的第二層數(shù)據(jù)幀而不需要其他特定的控制協(xié)議。與之相 反，ATM只能交換ATM信元，而且只能使用ATM的信令協(xié)議。IETF的MPLS工作組指出，如果可能的話，MPLS應(yīng)盡量使用現(xiàn)存的標(biāo)記格 式。因?yàn)檫@一原因，MPLS支持三種不同的標(biāo)記類型：當(dāng)采用ATM時(shí)，利用事 先定義好的 VCI( Virtual Circuit Identifier)和 VPI (VirtualPath Identifier)作為標(biāo)

42、記；當(dāng)采用幀中繼時(shí)，利用DLCI (Data Link Connection Identifier)作為標(biāo)記； 除了這兩種情況之外，MPLS使用一種新的更具有普遍性的標(biāo)記形式，稱為Shim， 實(shí)際上就是位于第二層和第三層之間的填充字節(jié)。因?yàn)镸PLS可以在不改變路由協(xié)議的情況下，創(chuàng)建新的標(biāo)記格式，這就使得 它很適合許多新興的光傳輸技術(shù)，比如密集波分復(fù)用(DWDM)和光交換等。具有MPLS能力的路由器，稱為標(biāo)記交換路由器(LSR)，能夠在它的任何 一個(gè)端口接收進(jìn)行標(biāo)記封裝的數(shù)據(jù)包，然后在交換表中進(jìn)行查找，插入適當(dāng)格式 的新標(biāo)記，隨后將數(shù)據(jù)包送出到適當(dāng)?shù)亩丝凇Ｒ簿褪钦f(shuō)，LSR可以將一個(gè)標(biāo)記數(shù) 據(jù)包從

43、任何一個(gè)端口交換到任何一個(gè)其他端口，這就比ATM靈活得多，ATM僅 能在基于信元的端口之間進(jìn)行交換。3.2、MPLS的工作原理那么究竟什么是MPLS呢？還是讓我們首先來(lái)看一看MPLS的名稱。這里的 核心概念是交換，也就是這里最后一個(gè)字母S(Switching)的含義；其次的重要 概念是標(biāo)記，即這里L(fēng)(Label)字母的含義；最后一層概念是多協(xié)議，即這里 的MP(Multi-Protocol)的含義。通過(guò)對(duì)MPLS名稱的理解，我們不難發(fā)現(xiàn)MPLS 與ATM的相似之處。因?yàn)樵贏TM中，VPI/VCI本身也是標(biāo)記，而ATM面向連 接的交換是一種固有特性。為了更好地理解 MPLS，下圖給出了 ATM、

44、IP和 MPLS的幀報(bào)頭長(zhǎng)度的示意圖。這里值得注意的是ATM信元報(bào)頭和MPLS幀報(bào)頭的長(zhǎng)度都非常短，這實(shí)際 上是提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理速度，構(gòu)造大型網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。從本質(zhì)上講，MPLS采用的 是一種標(biāo)記化分組，這里標(biāo)記采用固定長(zhǎng)度，而這種本地標(biāo)記化的機(jī)制實(shí)際上就 是ATM報(bào)頭的概念。當(dāng)傳統(tǒng)IP分組進(jìn)入MPLS節(jié)點(diǎn)時(shí)，入端標(biāo)記交換路由器 (LSR)將完成端到端IP地址與MPLS標(biāo)記的映射，為每個(gè)分組增加相應(yīng)的標(biāo) 記。每個(gè)MPLS節(jié)點(diǎn)的標(biāo)記都放在一個(gè)所謂的標(biāo)記信息庫(kù)(LIB)中，這時(shí)需要 用到OSPF、BGP和類似PNNI的傳統(tǒng)路由協(xié)議，而且采用MPLS的標(biāo)記分配協(xié) 議（LDP）會(huì)將相應(yīng)連接的標(biāo)記分配到網(wǎng)絡(luò)

45、的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上。在分組通過(guò)MPLS中 間節(jié)點(diǎn)時(shí)，實(shí)際上已不再需要進(jìn)行路由選擇，只需要根據(jù)分配到的標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)記 交換即可。而在分組離開(kāi)MPLS網(wǎng)絡(luò)時(shí)，MPLS的出口標(biāo)記路由器將完成標(biāo)記與 IP地址的反映射，即取掉標(biāo)記。由于分組在通過(guò)MPLS網(wǎng)絡(luò)時(shí)只需一次路由， 因此大大提高了網(wǎng)絡(luò)效率。更為重要的是在MPLS網(wǎng)絡(luò)中可以對(duì)采用標(biāo)記的連接提供各種服務(wù)質(zhì)量控 制機(jī)制以及流量工程機(jī)制，因此MPLS不僅讓網(wǎng)絡(luò)更快，而且還讓網(wǎng)絡(luò)更加可控。 在MPLS中，通過(guò)標(biāo)記可以建立以下四種類型的服務(wù)，類型一：點(diǎn)到點(diǎn)；類型二： 多點(diǎn)到點(diǎn)；類型三：點(diǎn)到多點(diǎn)；類型四：多點(diǎn)到多點(diǎn)。按照當(dāng)前的定義，MPLS是基于標(biāo)記的IP路由選擇方

46、法。這些標(biāo)記可以被用 來(lái)代表逐跳式或者顯式路由，并指明服務(wù)質(zhì)量（QoS）、虛擬專網(wǎng)以及影響一種 特定類型的流量（或一個(gè)特殊用戶的流量）在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸方式的其它各類信息。目前，路由協(xié)議在一個(gè)指定源和目的地之間選擇最短路徑，不論該路徑是否 超載。利用顯式路由選擇，服務(wù)提供商可以選擇特殊流量所經(jīng)過(guò)的路徑，使流量 能夠選擇一條低延遲的路徑。MPLS協(xié)議實(shí)現(xiàn)將第三級(jí)的包交換轉(zhuǎn)換成第二級(jí)的交換。MPLS可以使用各 種第二層的協(xié)議，MPLS工作組到目前為止已經(jīng)把在幀中繼、ATM和PPP鏈路 （POS等）以及IEEE 802.3 （以太網(wǎng)）局域網(wǎng)上使用的標(biāo)記實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)記是用于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的報(bào)頭。報(bào)頭的格式

47、取決于網(wǎng)絡(luò)特性。在路由器網(wǎng)絡(luò) 中，標(biāo)記是單獨(dú)的32位報(bào)頭。在ATM中，標(biāo)記置于虛電路標(biāo)識(shí)符/虛通道標(biāo)識(shí) 符（VCI/VPI）信元報(bào)頭。在核心，只解讀標(biāo)記，而不讀數(shù)據(jù)包報(bào)頭。對(duì)于MPLS 可擴(kuò)展性非常關(guān)鍵的一點(diǎn)是標(biāo)記只在通信的兩個(gè)設(shè)備之間有意義。IP包進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)核心時(shí)，邊緣路由器給它分配一個(gè)標(biāo)記。自此，MPLS設(shè)備就 會(huì)自始至終查看這些標(biāo)記信息，將這些有標(biāo)記的包交換至其目的地（參見(jiàn)原理 圖）。由于路由處理減少，網(wǎng)絡(luò)的等待時(shí)間也就隨之減少，而可伸縮性卻有所增 加。MPLS數(shù)據(jù)包的服務(wù)質(zhì)量類型可由MPLS邊緣路由器根據(jù)IP包的各種參數(shù) 來(lái)決定，如IP的源地址、目的地址、端口號(hào)、TOS值等參數(shù)。如對(duì)于到

48、達(dá)同一 目的地的IP包，可根據(jù)其TOS值的要求來(lái)建立不同的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，以達(dá)到其對(duì)傳 輸質(zhì)量的要求。同時(shí)，通過(guò)對(duì)特殊路由的管理，還能有效的解決網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載均 衡和擁塞問(wèn)題。如當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)擁塞時(shí)，MPLS可實(shí)時(shí)的建立新的轉(zhuǎn)發(fā)路由來(lái)分。MPLS的分層結(jié)構(gòu)MPLS網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上分為兩層，邊緣層和核心層，參見(jiàn)上圖所示。其中邊緣層 將完成IP分組的分類、過(guò)濾、安全和轉(zhuǎn)發(fā)功能，同時(shí)將IP分組轉(zhuǎn)換為采用標(biāo)記 標(biāo)識(shí)的流連接，提供服務(wù)質(zhì)量、流量控制、虛擬專網(wǎng)、組播等功能，針對(duì)不同的 流連接，MPLS邊緣節(jié)點(diǎn)采用標(biāo)記分配協(xié)議（LDP）進(jìn)行標(biāo)記分配/綁定，LDP 必須具有標(biāo)記指定、分配和撤消功能，它將在MPLS網(wǎng)內(nèi)分布和傳

49、遞。而在MPLS 的核心層同樣需要LDP，但它只提供高速的標(biāo)記交換，面向連接的服務(wù)質(zhì)量、 流量工程、組播控制等功能。這里尤其值得注意的是，MPLS網(wǎng)絡(luò)采用了許多 ATM的思想，如ATM的服務(wù)質(zhì)量分類和控制機(jī)制等MPLS實(shí)際上可以繼承ATM 的諸多好處。MPLS技術(shù)已經(jīng)被證明是未來(lái)大型網(wǎng)絡(luò)所采用的最廣泛的方案。它的用戶端 是小，用各種機(jī)制進(jìn)行傳輸。它去掉了兩個(gè)不必要的中間層，實(shí)現(xiàn)了 IP對(duì)硬件 的直接操作。MPLS將路由與交換合二為一。多協(xié)議標(biāo)記交換將第三層（網(wǎng)絡(luò)層） 的智能、靈活性和擴(kuò)展性與第二層的交換機(jī)制（不包括它面向連接的服務(wù)）結(jié)合 起來(lái)。MPLS技術(shù)是一種創(chuàng)造性的高性能包發(fā)送新技術(shù)，它將

50、“標(biāo)記”分配給多協(xié)議 的數(shù)據(jù)幀以便在基于包或信元的網(wǎng)絡(luò)中傳輸。MPLS是建立在標(biāo)記交換概念的 基礎(chǔ)之上的，數(shù)據(jù)單位（例如包或信元）攜帶一固定長(zhǎng)度的短標(biāo)簽來(lái)告訴交換節(jié) 點(diǎn)如何處理該數(shù)據(jù)。MPLS互連網(wǎng)絡(luò)包括下列構(gòu)成部件：標(biāo)記邊緣路由器：標(biāo)記邊緣路由器位于服務(wù)器提供商網(wǎng)絡(luò)的邊界、執(zhí)行增值 的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)并將標(biāo)記加到數(shù)據(jù)包上。標(biāo)記交換機(jī)：標(biāo)記交換機(jī)根據(jù)包或信元標(biāo)記進(jìn)行交換。除了支持MPLS外， 他們還可能支持全面的第三層路由或第二層交換。標(biāo)記分布協(xié)議（LDP）：與標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議相結(jié)合，LDP用來(lái)在標(biāo)記 交換網(wǎng)中分配標(biāo)記信息。MPLS互連網(wǎng)絡(luò)的基本流程如下：1、標(biāo)記邊緣路由器和標(biāo)記交換機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)路由

51、協(xié)議（例如，開(kāi)放最短路徑 優(yōu)先OSPF，中間系統(tǒng)-中間系統(tǒng)IS-IS，和增強(qiáng)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議EIGRP等） 來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)中的路徑。這些協(xié)議完全與非標(biāo)記路由器相兼容。2、標(biāo)記路由器和交換機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)路由協(xié)議生成的表通過(guò)LDP來(lái)分配和分布 標(biāo)記信息。標(biāo)記路由器接收LDP信息并建立使用標(biāo)記的發(fā)送數(shù)據(jù)庫(kù)。3、當(dāng)標(biāo)記邊緣路由器收到要在標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送的包時(shí)，它分析網(wǎng)絡(luò)層報(bào)頭， 執(zhí)行可用的網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)，從其路由表種選擇包的路徑，添加標(biāo)記并將該包發(fā)送到 了下一段的標(biāo)記交換機(jī)。4、標(biāo)記交換機(jī)接收到帶有標(biāo)記的包并完全根據(jù)標(biāo)記對(duì)該包進(jìn)行交換，不在 分析網(wǎng)絡(luò)層報(bào)頭。5、包到達(dá)網(wǎng)絡(luò)出口處的標(biāo)記邊緣路由器，在這里包的表幾被剝離

52、，然后路 油器將包發(fā)送出來(lái)。MPLS技術(shù)核心標(biāo)記交換機(jī)是MPLS互連網(wǎng)絡(luò)的核心。標(biāo)記即是短的固定長(zhǎng)度的標(biāo)簽，使 IP+ATM交換機(jī)能進(jìn)行簡(jiǎn)單快速的表查詢。這樣就使得標(biāo)記交換機(jī)能利用快速的 硬件技術(shù)（包括ATM信元交換）完成查表和發(fā)送功能。由于MPLS技術(shù)隔絕了標(biāo)記分布機(jī)制與數(shù)據(jù)流的關(guān)系它支持眾多的物理和 鏈路層技術(shù)：對(duì)于ATM，標(biāo)記放置在虛擬路徑標(biāo)識(shí)符7虛擬隧道標(biāo)識(shí)符（VPI/VCI）字段 的ATM信元報(bào)頭中。如果在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PPP）中使用，標(biāo)記就安置在第二層和第三層（即IP） 報(bào)頭之間。這種設(shè)置使得MPLS技術(shù)可在各種介質(zhì)上使用，包括ATM鏈路、SONET包 傳輸鏈路、以太網(wǎng)等。MPLS并

53、不只是面向IP的，由于路由協(xié)議是分開(kāi)的，標(biāo) 準(zhǔn)的MPLS技術(shù)可用來(lái)支持多個(gè)第3層協(xié)議（如Ipv4和Ipv6）。標(biāo)準(zhǔn)的路由器配置了 MPLS軟件后，就可起標(biāo)記交換機(jī)作用。能通過(guò)支持 LDP，并根據(jù)標(biāo)記值將各種功能性添加到交換機(jī)的包上，Internet核心路由器就 可加入到標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)中。對(duì)于現(xiàn)有的路由器，這種方式將MPLS的顯式路 由和IP VPN功能引入到純路由器中，這對(duì)目前的功能來(lái)說(shuō)是很大的加強(qiáng)。要獲 得這些流量規(guī)劃的好處并不需要單獨(dú)的第二層交換主干網(wǎng)。當(dāng)ATM交換機(jī)選用了適合的標(biāo)準(zhǔn)第三層路由協(xié)議和LDP時(shí)，可用作標(biāo)記交 換機(jī)。標(biāo)記被標(biāo)記邊緣路由器放置在信元的VCI字段中，ATM交換機(jī)根

54、據(jù)VCI 值的不同來(lái)交換信元，就像它處理所有信元一樣。MPLS技術(shù)和ATM的重要區(qū) 別是，標(biāo)準(zhǔn)的ATM使用連接建立過(guò)程來(lái)分配VCI并對(duì)ATM交換硬件進(jìn)行編程， 而MPLS技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)的路由信元和LDP。其結(jié)果是執(zhí)行標(biāo)記交換的ATM交換 機(jī)不需要應(yīng)付很高的呼叫建立速率。標(biāo)記分布協(xié)議借助于LDP，標(biāo)記交換機(jī)與其它標(biāo)記交換機(jī)和標(biāo)記邊緣路由器交換標(biāo)記信 息。標(biāo)記邊緣路由器和標(biāo)記交換機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)的路由協(xié)議（例如：OSPF，IS-IS， EIGRP）來(lái)建立它們的路由數(shù)據(jù)庫(kù)。相鄰的標(biāo)記交換機(jī)和邊緣路由器然后使用 LDP相互分發(fā)標(biāo)記值，用于保存在標(biāo)記發(fā)送信息庫(kù)（TFIB）中。與標(biāo)準(zhǔn)的ATM 不同，這里沒(méi)有任何呼

55、叫建立過(guò)程。目的前綴標(biāo)記算法與LDP和標(biāo)準(zhǔn)的路由協(xié)議結(jié)合，TFIB中的標(biāo)記信息在包 發(fā)送之前就建立起來(lái)。這種拓樸結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的方法意味著所有的包（甚至包括短壽 命流上的包）都可以進(jìn)行標(biāo)記交換。有些IP交換技術(shù)采用流量驅(qū)動(dòng)的方法，僅 當(dāng)已通過(guò)一定數(shù)量的源/目的相同的包時(shí)才建立單獨(dú)的流。在基于ATM的高性能 交換機(jī)中，將許多包發(fā)送到與ATM信元路徑分開(kāi)的第3層功能會(huì)導(dǎo)致性能的降 低，并且會(huì)成為擴(kuò)展這類IP交換的不可忽視的瓶頸。與此對(duì)照，MPLS目的前 綴方法通過(guò)在標(biāo)記層交換所有的包提高了性能。當(dāng)IP網(wǎng)絡(luò)的核心由ATM交換機(jī)構(gòu)成并且外圍有邊緣路由器環(huán)繞時(shí)，在標(biāo)記 交換式網(wǎng)絡(luò)中使用標(biāo)準(zhǔn)的路由協(xié)議和LDP的

56、另一好處就顯現(xiàn)出來(lái)。在當(dāng)今的配 置中，邊緣路由器通過(guò)ATM交換機(jī)間的VC進(jìn)行網(wǎng)狀連接，從路由器協(xié)議的角 度出發(fā)，這意味著所有邊緣路由器相互是對(duì)等的。這拓樸結(jié)構(gòu)中能擴(kuò)展到有限的 路由器數(shù)目，否則數(shù)量巨大的對(duì)等體會(huì)導(dǎo)致路由協(xié)議出現(xiàn)問(wèn)題。問(wèn)題在于ATM 交換機(jī)是對(duì)于路由器透明，而不對(duì)于路由對(duì)等體透明。在標(biāo)記交換式網(wǎng)絡(luò)中，作 為標(biāo)記交換機(jī)的ATM交換機(jī)完全融入到分級(jí)的路由協(xié)議中并且起到位于邊緣的 標(biāo)記路由器的對(duì)等體的作用。因而，標(biāo)記邊緣路由器看到的對(duì)等體要少得多，從 而以路由器的數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)的可以擴(kuò)展到更大。MPLS的主要特點(diǎn)有：-結(jié)構(gòu)的靈活性它可以同時(shí)支持路由器與ATM交換機(jī)。這就不會(huì)失B-ISDN的

57、原有功能。 另外，MPLS不受制于硬件平臺(tái)，同樣支持GE、POS、DPT技術(shù)。因此，它可 以隨硬件技術(shù)共同發(fā)展。MPLS與B-ISDN使用同樣的交換，它不受制于傳輸介 質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)層同時(shí)也不受制于鏈路層。-增強(qiáng)的可擴(kuò)展性傳統(tǒng)的IP與ATM的結(jié)合是依靠中間層的翻譯。這種方式帶來(lái)了一系列的后 果，如虛電路“N的平方”等問(wèn)題等等。而MPLS有效地解決了這一系列的問(wèn)題， 使ATM的可擴(kuò)展性得到了提高。-直接在ATM交換上進(jìn)行IP服務(wù)，這就允許提供RSVP、多點(diǎn)廣播、以及 未來(lái)IP的服務(wù)。MPLS已被證明是大型網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性的最佳解決方案。MPLS中的虛電路與CIDR Blocks綁定，而不是與IP地址綁定。

58、CIDR正是今天Internet得以保存其 快速增長(zhǎng)率的關(guān)鍵所在。3.3、MPLS的應(yīng)用MPLS將會(huì)帶來(lái)更多的帶寬控制、吞吐量保證和虛擬專用網(wǎng)功能性。在MPLS 的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，甚至象IP語(yǔ)音這樣的包語(yǔ)音服務(wù)也會(huì)得到改進(jìn)，因?yàn)榈却龝r(shí)間縮短 了，擁塞控制加強(qiáng)了?？偠灾羞@一切的結(jié)果都是為了讓用戶從服務(wù)提供 商享受到更好的服務(wù)。虛擬專用網(wǎng)MPLS對(duì)服務(wù)提供商具有很大潛在好處的一項(xiàng)應(yīng)用就是對(duì)VPN服務(wù)的支持。 將MPLS用于VPN是通過(guò)使用ATM或幀中繼永久虛擬電路（PVC）或各種形 式的隧道來(lái)建立VPN，以將客戶的路由器互連起來(lái)。使用MPLS的VPN可以提供基于PVC模式的許多有利條件?？蛻艨梢赃x擇 自己的定址計(jì)劃，這些計(jì)劃可能會(huì)也可能不會(huì)與其它客戶或服務(wù)提供商的計(jì)劃重 疊。每個(gè)客戶都可以相信，數(shù)據(jù)只會(huì)被發(fā)送到該客戶的VPN內(nèi)的站點(diǎn)上。正因 如此，加密常常是不需要的，這點(diǎn)不同于許多隧道方式。不過(guò)，和PVC模式不 同，MPLS VPN模式隨著站點(diǎn)和客戶的不斷增加可以達(dá)到很高的可伸縮性。它也 支持一個(gè)VPN內(nèi)的站點(diǎn)中任意兩點(diǎn)之間的通信模式，而無(wú)需安裝一個(gè)完整的 PVC網(wǎng)格或者在服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)上將流量往回傳輸。對(duì)于每一個(gè)MPLS VPN客 戶，服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)似乎提供了一個(gè)虛擬專用骨干網(wǎng)，客戶可以通過(guò)它與機(jī)構(gòu) 內(nèi)的其它站點(diǎn)取得聯(lián)系，而