高級計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之多媒體通信技術(shù)

多媒體通信技術(shù)一、多媒體通信概述人類的信息交流已從單一媒體過渡到多媒體的形式。多媒體信息形式有四種：音頻、視頻、圖形和文本音頻和視頻媒體與時間相關(guān),稱為連續(xù)媒體；圖形和文本媒體與時間無關(guān)，稱為靜態(tài)媒體靜態(tài)媒體與時間無關(guān)，其播放速度不會影響所含信息的再現(xiàn)連續(xù)媒體具有隱含的時間關(guān)系，其播放速度將影響所含信息的再現(xiàn)，必須在一段特定的時間內(nèi)按特定的速度播放;否則,媒體信息的完整性就會受到影響多媒體通信技術(shù)主要研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下連續(xù)媒體信息的傳輸和應(yīng)用問題根據(jù)媒體類型,多媒體通信可分為兩大類:異步通信：在端系統(tǒng)之間交換不需要實(shí)時存儲或者處理的靜態(tài)媒體數(shù)據(jù)。例如，多媒體電子郵件就是采用這種通信方式

等時通信：在端系統(tǒng)之間傳送諸如語音、視頻之類的連續(xù)媒體數(shù)據(jù)，對延遲和抖動要求較高。例如，對于NTSC制式的視頻信號，必須每隔33ms就應(yīng)傳輸和播放一個視頻幀，端到端的延遲應(yīng)當(dāng)保持在250ms以下基于等時通信的連續(xù)媒體傳輸對網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施的性能要求很高，也是多媒體通信技術(shù)重點(diǎn)研究和解決的問題需要從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)等各個層次上充分地支持多媒體通信從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，無論是局域網(wǎng)還是廣域網(wǎng)都朝著高速化和交換化方向發(fā)展，傳輸速率已達(dá)到10Gb/s以上，為多媒體通信提供高帶寬保證從網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議上，現(xiàn)有的TCP/IP等協(xié)議沒有提供多媒體通信支持能力，必須通過開發(fā)新的通信協(xié)議來解決多媒體通信問題二、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量與管理不同應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)性能的要求不同，對網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)質(zhì)量期望值也不同,這種期望值可以用統(tǒng)一的服務(wù)質(zhì)量(QualityofService,QoS)概念來描述通常使用吞吐量、差錯率、端到端延遲、延遲抖動等網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)來定義QoS。在不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，QoS參數(shù)集的定義方法可能有所不同多媒體對象最大延遲(ms)最大延遲抖動(ms)平均吞吐量(Mb/s)可容忍差錯率語音0.25100.064＜10-1TV品質(zhì)視頻0.2510100＜10-2壓縮視頻0.2512～10＜10-6文件傳送1－1～1000實(shí)時數(shù)據(jù)0.001～1－＜100圖片1－2～10＜10-9QoS參數(shù)舉例從支持QoS的角度，多媒體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須提供QoS參數(shù)定義方法、協(xié)商機(jī)制、保證機(jī)制和管理機(jī)制用戶根據(jù)應(yīng)用需要使用QoS參數(shù)來定義QoS需求,系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)可用資源(如CPU、緩沖區(qū)、I/O帶寬及網(wǎng)絡(luò)帶寬等)容量來確定是否滿足應(yīng)用的QoS需求雙方經(jīng)過協(xié)商達(dá)成的QoS參數(shù)值應(yīng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中得到基本保證，在不能履行所承諾的QoS時應(yīng)能提供必要的指示信息通常，不同應(yīng)用對QoS需求是不同的，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)為用戶提供描述和定義QoS的方法，使用戶能方便地說明他們所需的QoS在分布式多媒體系統(tǒng)中，通常采用層次化的QoS參數(shù)體系結(jié)構(gòu)來描述QoS參數(shù)1.QoS參數(shù)體系結(jié)構(gòu)(1)應(yīng)用層QoS應(yīng)用層QoS參數(shù)是面向端用戶的，應(yīng)當(dāng)采用直觀、形象的表達(dá)方式來描述不同的QoS，供端用戶選擇例如，通過播放不同演示質(zhì)量的音頻或視頻片斷作為可選擇的QoS參數(shù)，或者將音頻或視頻的傳輸速率分成若干等級，每個等級代表不同的QoS參數(shù)，通過可視化方式提供給用戶選擇QoS級別傳輸速率(f/s)分辨率(%)主觀評價損壞程度525～3065～100很好細(xì)微415～2450～64好可察覺36～1435～49一般可忍受23～520～34較差難以忍受11～21～19差不可忍受視頻QoS分級舉例(2)傳輸層QoS傳輸層協(xié)議主要提供端到端的、面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),面向連接的服務(wù)將引入較大的網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲開銷傳輸層QoS由支持QoS的傳輸層協(xié)議來提供，如吞吐量、端到端延遲、端到端延遲抖動、分組差錯率和傳輸優(yōu)先級等ISO在ISO/OSI8072標(biāo)準(zhǔn)中明確地定義了傳輸層QoS參數(shù)建立連接延遲：用戶發(fā)出連接請求到接收到連接確認(rèn)之間的時間間隔建立連接失敗率：在最大建立連接延遲內(nèi)不能建立連接的可能性吞吐量：每秒接收的用戶數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)傳輸延遲：發(fā)送方發(fā)出數(shù)據(jù)到接收方接收到該數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時間間隔固有差錯率：在取樣時間段內(nèi)丟失和出錯的信息數(shù)占總信息數(shù)的比率傳輸失敗率：在數(shù)據(jù)傳輸階段出錯信息占總信息數(shù)的比率釋放連接延遲：一方發(fā)出釋放請求到對方執(zhí)行釋放之間的時間間隔上述的QoS參數(shù)主要針對連接傳輸服務(wù)，沒有充分考慮實(shí)時多媒體應(yīng)用問題，沒有定義延遲抖動等實(shí)時和等時應(yīng)用特有的指標(biāo)(3)網(wǎng)絡(luò)層QoS網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要提供路由選擇和數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，這種服務(wù)是無連接的,通過中間點(diǎn)的“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制來實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報過程中，路由器會產(chǎn)生延遲(如排隊(duì)等待轉(zhuǎn)發(fā))、延遲抖動(選擇不同的路由)、分組丟失及差錯等網(wǎng)絡(luò)層QoS通常由支持QoS的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來提供，如吞吐量、延遲、延遲抖動、分組丟失率和差錯率等網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要是IP協(xié)議，其中IPv6可以通過報頭中的流量類別和流標(biāo)記字段來定義QoS參數(shù)，但需要中間節(jié)點(diǎn)的QoS保證機(jī)制相配合一些連接型網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如RSVP等可以較好地支持QoS參數(shù)的定義和保證，它們都要求路由器也必須具有相應(yīng)的支持能力，為所承諾的QoS保留資源(如帶寬、緩沖區(qū)等)(4)數(shù)據(jù)鏈路層QoS數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要實(shí)現(xiàn)物理介質(zhì)的訪問控制功能,解決如何利用介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)問題,與網(wǎng)絡(luò)類型密切相關(guān)各種Ethernet網(wǎng)絡(luò)都不支持QoSToken-Ring、FDDI網(wǎng)絡(luò)通過介質(zhì)訪問優(yōu)先級在某種程度上支持QoSATM網(wǎng)絡(luò)能充分地支持QoS,它在建立虛連接時可以用一組QoS參數(shù)來定義QoSITU定義了有關(guān)ATM網(wǎng)絡(luò)QoS參數(shù)：峰值信元速率(PCR)：用戶發(fā)送信元的最大瞬間速率長期承受信元速率(SCR)：經(jīng)過一個長時期測量到的平均信元速率信元丟失率(CLR)：在信元傳輸過程中丟失的信元所占的百分比信元傳輸延遲(CTD)：一個信元從進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)到離去所經(jīng)歷的延遲信元延遲變化范圍(CDV)：CTD的變化范圍突發(fā)容許(BT)：允許以PCR發(fā)出的最大突發(fā)長度最小信元速率(MCR):用戶期望至少要達(dá)到的最小信元速率在QoS參數(shù)體系結(jié)構(gòu)中,通信雙方對等層之間表現(xiàn)為對等協(xié)商關(guān)系,雙方按所承諾的QoS參數(shù)提供相應(yīng)的服務(wù)同一端的不同層之間表現(xiàn)為映射關(guān)系,應(yīng)用的QoS需求自頂向下映射到各層相應(yīng)的QoS參數(shù)集上,各層協(xié)議按QoS參數(shù)提供相應(yīng)服務(wù),共同實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用的QoS承諾網(wǎng)絡(luò)基本設(shè)施和傳輸協(xié)議內(nèi)部應(yīng)提供必要的管理機(jī)制對QoS進(jìn)行管理QoS管理機(jī)制應(yīng)當(dāng)提供如下特性：(1)QoS管理是可配置的不同應(yīng)用的QoS要求不同，QoS參數(shù)及其定義方法也不同允許用戶對系統(tǒng)的QoS管理功能進(jìn)行適當(dāng)配置，建立與應(yīng)用相適應(yīng)的QoS級2.QoS管理機(jī)制(2)QoS管理是可協(xié)商的在一個應(yīng)用啟動時,應(yīng)以適當(dāng)方式提出QoS請求系統(tǒng)根據(jù)可用資源容量計(jì)算和分配應(yīng)用所需的資源在該應(yīng)用運(yùn)行時,系統(tǒng)應(yīng)動態(tài)監(jiān)測應(yīng)用的資源需求和實(shí)際的QoS狀態(tài)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載發(fā)生變化導(dǎo)致QoS改變時，用戶與系統(tǒng)需要重新協(xié)商,使之在可用資源約束內(nèi)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的QoS需求(3)QoS管理是動態(tài)的在多媒體應(yīng)用運(yùn)行過程中，應(yīng)用的資源需求和系統(tǒng)的可用資源都是動態(tài)變化的，這要求系統(tǒng)應(yīng)具有自適應(yīng)管理能力在可用資源約束內(nèi)進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，以滿足該應(yīng)用的QoS需求提供一種可視化界面，允許用戶在會話期間根據(jù)應(yīng)用實(shí)際情況動態(tài)地改變QoS參數(shù)值，提供動態(tài)QoS控制能力(4)QoS管理是端到端的分布式多媒體應(yīng)用是端到端的,源端獲取媒體數(shù)據(jù)并經(jīng)過壓縮后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)傳送到目的端,目的端進(jìn)行解壓并播放媒體數(shù)據(jù)在端到端的傳輸路徑上，任何一個中間節(jié)點(diǎn)未履行其QoS承諾都會影響媒體播放的一致性允許用戶對各個環(huán)節(jié)所支持的QoS進(jìn)行抽象,在會話兩端對QoS進(jìn)行配置和控制(5)QoS管理是層次化的一個端系統(tǒng)的QoS管理任務(wù)應(yīng)按QoS參數(shù)體系結(jié)構(gòu)分解在系統(tǒng)各個層次上，每個層次都承擔(dān)各自的管理任務(wù)要充分考慮網(wǎng)絡(luò)鏈路層對QoS支持能力,對于QoS主動鏈路層(如ATM或某些LAN)，高層負(fù)責(zé)與鏈路層協(xié)商，使鏈路層能夠設(shè)置合適的QoS，以充分發(fā)揮這種鏈路層對QoS的支持能力3.QoS分類和保證機(jī)制在多媒體網(wǎng)絡(luò)中，端用戶和網(wǎng)絡(luò)之間必須經(jīng)過協(xié)商最終達(dá)成一致的QoS在數(shù)據(jù)傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)按所承諾QoS提供相應(yīng)的服務(wù)由于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載是動態(tài)變化的，可能會引起QoS的波動網(wǎng)絡(luò)是否能夠履行所承諾QoS主要取決于QoS類型QoS總體上可分成三類：(1)確定型QoS在數(shù)據(jù)傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)提供“硬”QoS保證，對所承諾的QoS必須嚴(yán)格保證，否則可能會造成嚴(yán)重的后果這類服務(wù)一般用于硬實(shí)時應(yīng)用，如在遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)中，X光照片數(shù)據(jù)必須采用實(shí)時無差錯傳輸綜合服務(wù)中的保證服務(wù)(GS)和區(qū)分服務(wù)(Diff-Serv)中的快速轉(zhuǎn)發(fā)均屬于這一類QoS(2)統(tǒng)計(jì)型QoS在數(shù)據(jù)傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)提供“軟”QoS保證，對所承諾的QoS允許一定范圍的波動，且不會造成不良的后果這類服務(wù)一般用于軟實(shí)時應(yīng)用，如遠(yuǎn)程多媒體點(diǎn)播(VOD)系統(tǒng)綜合服務(wù)中的被控負(fù)載服務(wù)(CLS)和區(qū)分服務(wù)中的保證轉(zhuǎn)發(fā)均屬于這一類QoS(3)盡力型QoS網(wǎng)絡(luò)不提供任何QoS保證，網(wǎng)絡(luò)性能將隨著負(fù)載的增加而明顯下降現(xiàn)有Internet上的分布式多媒體應(yīng)用大多提供這類服務(wù)為了保證端到端的QoS，在媒體流傳輸路徑上的各個中間點(diǎn)都必須支持和保證所承諾的QoS，并按確定型、統(tǒng)計(jì)型及盡力型QoS的優(yōu)先級次序?yàn)橄鄳?yīng)的媒體流分配和保留資源網(wǎng)絡(luò)對QoS支持和保證實(shí)際上反映了網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)的資源分配策略,主要采用為特定媒體流保留資源(如帶寬、緩存及排隊(duì)時間等)來保證QoS為了提供標(biāo)準(zhǔn)化的QoS定義、分類和保證機(jī)制，有關(guān)國際組織提出了一系列QoS相關(guān)協(xié)議：IETF的區(qū)分服務(wù)(Diff-Serv)、資源保留協(xié)議(RSVP)、多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)和實(shí)時傳輸協(xié)議(RTP)、IEEE的802.1p等三、DiffServ協(xié)議IETF提出兩種QoS保證機(jī)制：一是由RSVP提供的綜合服務(wù)；二是在區(qū)分服務(wù)(DiffServ,DS)中定義的區(qū)分服務(wù)綜合服務(wù)具有面向連接的特性，并通過QoS協(xié)商、接納控制、保留帶寬和實(shí)時調(diào)度等機(jī)制來實(shí)現(xiàn)區(qū)分服務(wù)具有無連接的特性，主要通過緩沖管理和優(yōu)先級調(diào)度機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，無需進(jìn)行QoS協(xié)商和保留帶寬等控制隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增長,綜合服務(wù)復(fù)雜性會迅速增加,并難以擴(kuò)展區(qū)分服務(wù)與IP網(wǎng)絡(luò)的無連接特性相適應(yīng),更適合在大型IP網(wǎng)絡(luò)(如Internet)中應(yīng)用DiffServ工作組在RFC2474和RFC2475中發(fā)布了區(qū)分服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)RFC2474定義了IPv4和IPv6報頭中的區(qū)分服務(wù)(DS)字段及其支持機(jī)制,RFC2475定義了區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)區(qū)分服務(wù)協(xié)議規(guī)定了一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)報文分組的傳輸特性,可以用吞吐量、丟失率、延時及延時抖動等參數(shù)來表示；也可以用訪問網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)先級來表示區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)定義了實(shí)現(xiàn)區(qū)分服務(wù)的系統(tǒng)模型和基本功能元素在一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上,實(shí)現(xiàn)區(qū)分服務(wù)的基本功能元素包括一個逐跳行為(PHB)組、報文分類器以及網(wǎng)絡(luò)流量調(diào)節(jié)器等區(qū)分服務(wù)系統(tǒng)模型規(guī)定了一種DS域模型,該域由邊界節(jié)點(diǎn)和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)組成在邊界節(jié)點(diǎn)上，對進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的流量進(jìn)行分類和調(diào)節(jié)，從該域內(nèi)部支持的PHB組中選擇一個PHB來標(biāo)記該流量的每個報文分組在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上,根據(jù)PHB來選擇對每個報文分組的轉(zhuǎn)發(fā)行為,并分配相應(yīng)的緩沖區(qū)和帶寬資源

1.PHB定義區(qū)分服務(wù)重定義了IPv4報頭中的服務(wù)類型(TOS)字段以及IPv6報頭中的通信流類別(TC)字段，作為DS字段DS字段有8位，主要定義了PHB，用于規(guī)定各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上轉(zhuǎn)發(fā)報文分組時所采用的轉(zhuǎn)發(fā)行為(如吞吐量、丟失率、延遲及抖動等)，而轉(zhuǎn)發(fā)行為則取決于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷當(dāng)多個DS行為同時競爭一個節(jié)點(diǎn)上的緩沖區(qū)和帶寬資源時，該節(jié)點(diǎn)將根據(jù)不同的PHB來分配網(wǎng)絡(luò)資源區(qū)分服務(wù)定義了3種PHB：

(1)快速轉(zhuǎn)發(fā)能夠充分滿足流量對帶寬、延遲與丟包的要求，嚴(yán)格保證所承諾的QoS快速轉(zhuǎn)發(fā)基于ATMCBR(恒定速率)業(yè)務(wù)的流量管理機(jī)制(漏桶/令牌桶算法)在入口處，丟棄違反流量合同的IP分組；在出口處，對IP分組流進(jìn)行整形

(2)保證轉(zhuǎn)發(fā)容忍流量速率在一定范圍內(nèi)波動，對突發(fā)速率和違反流量約定的流量進(jìn)行標(biāo)記,在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)阻塞時,將丟棄這些分組對于突發(fā)的流量,可以使用統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用技術(shù)進(jìn)行處理。因此它不是嚴(yán)格意義上的端對端帶寬與延遲保證機(jī)制

(3)盡力服務(wù)缺省QoS服務(wù),不提供任何QoS保證,只能使用其它PHB處理完成后剩余的帶寬2.DS域模型一個DS域由支持相同的服務(wù)策略和PHB組的相鄰DS節(jié)點(diǎn)組成,這些DS節(jié)點(diǎn)分成邊界節(jié)點(diǎn)和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)邊界節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了一個DS域的邊界，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)是該DS域的核心在邊界節(jié)點(diǎn)上，對進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的流量進(jìn)行分類和調(diào)節(jié)，從該域內(nèi)部支持的PHB組中選擇一個PHB來標(biāo)記該流量的每個報文分組在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)上，將根據(jù)IP報頭中的DS字段所定義的PHB來選擇該報文分組的轉(zhuǎn)發(fā)行為區(qū)分服務(wù)工作模型

3.流量分類一個DS域由相同管理部門的一個或多個網(wǎng)絡(luò)組成，如一個企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)上游網(wǎng)絡(luò)和DS域之間通過建立服務(wù)級合同(SLA)將區(qū)分服務(wù)引入到DS域邊界上SLA定義報文分組的分類和重標(biāo)記規(guī)則,為流量指定適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)發(fā)行為流量分類是實(shí)現(xiàn)區(qū)分服務(wù)的首要條件，它是根據(jù)IP報頭中某些字段的內(nèi)容來選擇和標(biāo)記流量中的報文分組流量分類可以采用兩種分類器來實(shí)現(xiàn)：BA分類器：只根據(jù)DS字段對報文分組進(jìn)行分類MF分類器：根據(jù)多個字段的組合值(如源地址、目的地址、DS、協(xié)議號以及源和目的端口號等)對報文分組進(jìn)行分類分類器可以由高層管理程序進(jìn)行配置和管理4.流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)將執(zhí)行測量、整形、策略及重標(biāo)記等操作，以確保進(jìn)入DS域的流量與流量合同中的規(guī)則相一致一個流量調(diào)節(jié)器由下列元素組成：測量器：測量由分類器所選擇的分組流的時域特性，將狀態(tài)信息傳遞給其它的功能元素，為每個分組觸發(fā)一個特定的動作標(biāo)記器：將一個分組的DS字段設(shè)置成一個特定的PHB，并將被標(biāo)記的分組加入到特定的DS行為集整形器：對一個分組流中的部分或全部分組進(jìn)行整形處理，使該分組流遵從于一個流量腳本

整形器只有有限空間的緩沖區(qū),如果緩沖區(qū)沒有足夠的空間，則要丟棄被延遲的分組丟棄器：對一個分組流中的部分或全部分組進(jìn)行丟棄處理，使該分組流遵從于一個流量腳本，它是整形器的特例，即整形器的緩沖區(qū)尺寸為0總之，區(qū)分服務(wù)基于簡單的域模型，在網(wǎng)絡(luò)邊界，對輸入的流量進(jìn)行分類和調(diào)節(jié)，并指派給不同的行為集，而每個行為集則由單一的DS字段來標(biāo)識；在網(wǎng)絡(luò)核心，將根據(jù)DS字段定義的PHB來轉(zhuǎn)發(fā)分組多協(xié)議標(biāo)記交換(MultiProtocolLabelSwitching,MPLS)提供了第三層路由與第二層交換相結(jié)合的方法使IP協(xié)議可以在各種第二層協(xié)議(如幀中繼、ATM以及802.3局域網(wǎng)等)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速交換四、MPLS協(xié)議MPLS最適合與ATM網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來應(yīng)用,因?yàn)锳TM具有很強(qiáng)的流量管理功能和QoS服務(wù)功能，與MPLS技術(shù)結(jié)合，能夠充分發(fā)揮ATM在流量管理和QoS等方面的作用MPLS是在第三層的IP數(shù)據(jù)流中加入一個特殊的標(biāo)記，然后映射到第二層上，利用第二層交換技術(shù)進(jìn)行快速地轉(zhuǎn)發(fā)在網(wǎng)絡(luò)邊界，每個IP數(shù)據(jù)報被加入一個標(biāo)記，標(biāo)記格式取決于網(wǎng)絡(luò)類型在基于路由器的網(wǎng)絡(luò)中，標(biāo)記是單獨(dú)的32位報頭；在ATM網(wǎng)絡(luò)中，標(biāo)記被置于信元頭的VCI/VPI標(biāo)識符中在網(wǎng)絡(luò)核心，路由器或交換機(jī)只需根據(jù)標(biāo)記來確定轉(zhuǎn)發(fā)路徑，而無需解析IP數(shù)據(jù)包由于標(biāo)記只在兩個通信設(shè)備之間有意義，非常有利于MPLS的可擴(kuò)展性MPLS的目標(biāo)是通過簡單的標(biāo)記來簡化數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)過程，實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)報的快速交換，其核心技術(shù)主要有：(1)流標(biāo)記語義在每個IP數(shù)據(jù)流中加入一個特定含義的標(biāo)記，一個標(biāo)記與一個特殊的數(shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)(2)

轉(zhuǎn)發(fā)方法在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報時只需進(jìn)行標(biāo)記查找、標(biāo)記替換以及其它簡單的操作，簡化了轉(zhuǎn)發(fā)操作，減少了處理延時在可能的情況下，還可以直接通過第二層交換技術(shù)進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)(3)標(biāo)記分配由節(jié)點(diǎn)決定為特定數(shù)據(jù)流分配一個標(biāo)記，可采用專用的控制協(xié)議或在路由協(xié)議中增加標(biāo)記分配功能來實(shí)現(xiàn)這些標(biāo)記可以用來表示逐跳式路由或顯式路由，并指明QoS、VPN及其它影響特定流量傳輸方式的信息MPLS將IP數(shù)據(jù)報封裝成MPLS數(shù)據(jù)包，由MPLS包頭標(biāo)記來決定IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)路徑及優(yōu)先順序支持MPLS的路由器在轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包時只需按標(biāo)記來選擇轉(zhuǎn)發(fā)路徑,無需讀取每個IP數(shù)據(jù)報的IP地址等信息，大大加快了IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)速度MPLS是一種改進(jìn)現(xiàn)有IP核心網(wǎng)絡(luò)性能的技術(shù)，IP核心網(wǎng)絡(luò)主要有兩種架構(gòu)：一是基于路由器的核心網(wǎng)絡(luò)；二是基于ATM的核心網(wǎng)絡(luò)MPLS對這兩種IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采取不同的改進(jìn)方法(1)基于路由器的網(wǎng)絡(luò)體系在IP數(shù)據(jù)報進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)核心前，由邊界路由器為它分配一個標(biāo)記支持MPLS的核心路由器將按標(biāo)記信息來確定IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)路徑及優(yōu)先順序，直至達(dá)到目的地，減少了路由處理開銷和網(wǎng)絡(luò)延時MPLS協(xié)議還提供了QoS支持能力，在邊界路由器上，MPLS將根據(jù)IP數(shù)據(jù)報的源地址、目的地址、端口號、ToS(服務(wù)類型)等