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MPLS的工作原理及MPLS VPN技术的特点

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  MPLS VPN是一种基于MPLS技术的IP VPN,是在网络路由和交换设备上应用MPLS(Multiprotocol Label Switching,多协议标记交换)技术,简化核心路由器的路由选择方式,利用结合传统路由技术的标记交换实现的IP虚拟专用网络(IP VPN),可用来构造宽带的Intranet、Extranet,满足多种灵活的业务需求。

  MPLS的工作原理

  MPLS是基于标记的IP路由选择方法。这些标记可以被用来代表逐跳式或者显式路由,并指明服务质量(QoS)、虚拟专网以及影响一种特定类型的流量(或一个特殊用户的流量)在网络上的传输方式等各类信息。MPLS采用简化了的技术,来完成第三层和第二层的转换。它可以提供每个IP数据包一个标记,将之与IP数据包封装于新的MPLS数据包,由此决定IP数据包的传输路径以及优先顺序,而与MPLS兼容的路由器会在将IP数据包按相应路径转发之前仅读取该MPLS数据包的包头标记,无须再去读取每个IP数据包中的IP地址位等信息,因此数据包的交换转发速度大大加快。

  目前的路由协议都是在一个指定源和目的地之间选择最短路径,而不论该路径的带宽、载荷等链路状态,对于缺乏安全保障的链路也没有一种显式方法来绕过它。利用显式路由选择,就可以灵活选择一条低延迟、安全的路径来传输数据。

  MPLS协议实现了第三层的路由到第二层的交换的转换。MPLS可以使用各种第二层协议。MPLS工作组到目前为止已经把在帧中继、ATM和PPP链路以及IEEE802.3局域网上使用的标记实现了标准化。MPLS在帧中继和ATM上运行的一个好处是它为这些面向连接的技术

  带来了IP的任意连通性。目前MPLS的主要发展方向是在ATM方面。这主要是因为ATM具有很强的流量管理功能,能提供QoS方面的服务,ATM和MPLS技术的结合能充分发挥在流量管理和QoS方面的作用。标记是用于转发数据包的报头,报头的格式则取决于网络特性。在路由器网络中,标记是单独的32位报头;在ATM中,标记置于虚电路标识符/虚通道标识符(VCI/VPI)信元报头中。对于MPLS可扩展性非常关键的一点是标记只在通信的两个设备之间有意义。在网络核心,路由器/交换机只解读标记并不去解析IP数据包。

  IP包进入网络核心时,边界路由器给它分配一个标记。自此,MPLS设备就会自始至终查看这些标记信息,将这些有标记的包交换至其目的地。由于路由处理减少,网络的等待时间也就随之缩短,而可伸缩性却有所增加。MPLS数据包的服务质量类型可以由MPLS边界路由器根据IP包的各种参数来确定,如IP的源地址、目的地址、端口号、TOS值等参数。

  对于到达同一目的地的IP包,可根据其TOS值的要求来建立不同的转发路径,以达到其对传输质量的要求。同时,通过对特殊路由的管理,还能有效地解决网络中的负载均衡和拥塞问题。当网络中出现拥塞时,MPLS可实时建立新的转发路由来分散流量以缓解网络拥塞。

  MPLS VPN的优点

  MPLS VPN能够利用公用骨干网络强大的传输能力,降低企业内部网络/Internet的建设成本,极大地提高用户网络运营和管理的灵活性,同时能够满足用户对信息传输安全性、实时性、宽频带和方便性的需要。目前,在基于IP的网络中,MPLS具有很多优点:

  (1)降低了成本

  MPLS简化了ATM与IP的集成技术,使L2和L3技术有效地结合起来,降低了成本,保护了用户的前期投资。

  (2)提高了资源利用率

  由于在网内使用标签交换,用户各个点的局域网可以使用重复的IP地址,提高了IP资源利用率。

  (3)提高了网络速度

  由于使用标签交换,缩短了每一跳过程中地址搜索的时间,减少了数据在网络传输中的时间,提高了网络速度。

  (4)提高了灵活性和可扩展性

  由于MPLS使用的是Any To Any的连接,提高了网络的灵活性和可扩展性。灵活性方面,可以制订特殊的控制策略,满足不同用户的特殊需求,实现增值业务。扩容性包括:一方面网络中可以容纳的VPN数目更大;另一方面,在同一VPN中的用户很容易扩充。

  (5)方便用户

  MPLS技术将被更广泛地应用在各个运营商的网络当中,这会对企业用户建立全球的VPN带来极大的便利。

  (6)安全性高

  采用MPLS作为通道机制实现透明报文传输,MPLS的LSP具有与帧中继和ATM VCC(Virtual Channel Connection,虚通道连接)类似的高可靠安全性。

  (7)业务综合能力强

  网络能够提供数据、语音、视频相融合的能力。

  (8)MPLS的QoS保证

  例如,加拿大环球电讯推出的IP VPN QoS服务分为三类:

  ●金牌类业务金牌类业务(Gold QoS)是环球电讯IP骨干网传输的最优先流量。该分类业务设计用以发送紧急或延迟敏感的应用业务,包括语音和视频应用。

  ●银牌类业务银牌类业务(Silver QoS)为增强级业务。该层服务设计用以传输非紧急但是对延迟比较敏感的应用。

  ●铜牌类业务铜牌类业务(Bronze QoS)为基本服务。该类业务为“最佳效果”传输级别,与现有的IP传输类似。铜牌业务应用的例子包括邮件/互联网传输或其他不依赖回复信息的业务。

  用户可以根据自己不同的业务需求,通过在CE侧的配置,来赋予不同的QoS等级。通过这种QoS技术,既保证了网络的服务质量,又降低了用户的费用。

  环球电讯的IP网络“全球系统”已具备100%多协议标记交换(MPLS)功能,并可跨越多个自治域。环球电讯因此成为首家提供新型全球IP无缝业务的国际互联网服务提供商,可以在Sonet网络上以OC-192提供MPLS业务。

  (9)适用于较大的企事业单位

  适用于具有以下明显特征的企业:高效运作、商务活动频繁、数据通信量大、对网络依靠程度高、有较多分支机构,如网络公司、IT公司、金融业、贸易行业、新闻机构等。企业网的节点数较多,通常将达到几十个以上。而像城域网这样的网络环境,业务类型多样、业务流向流量不确定,特别适合使用MPLS。
作者:包东智    来源:人民邮电报

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