MPLS的技术优势

MPLS解决网络扩展，实施流量工程。同时支持具体要求QoS保障的IP业务和许多其他方面都有独特的优势。但在支持标签合并功能、解决环路问题以及如何实施分类业务方面仍存在相当大的困难。MPLS与其它宽带技术一样，它将继续发展，最终形成一套统一完善的宽带技术标准。

一、当今的互联网网络

随着互联网不断增长，各种新兴业务和专有网络满足其需求也在发展，但最初针对不同业务，同时处理各种网络连接运营模式限制了企业的发展，他们希望通过单一、灵活的接入设备提供各种混合业务，并在未来实施统一的接入，如IP，但是，如果不同的业务(如语音、数据、多媒体应用等)对网络传输质量有很大的要求ISP大规模发展仍以传统器械为基础IP网络、相关问题（如路由器转发部件的软件操作、高速路由器组件的构造成本、传统路由寻径机制在传输过程中不可预测的网络性能，网络不能为特定业务提供服务QoS等等)会变得越来越尖锐。

相对于IP基于路由技术ATM帧中继的快速技术可以使用多种转发算法（本质上是标签算法）。由于这些转发算法简单有效，直接固化到交换机硬件中。与传统的一起IP与路由机制相比，L二层快速交换技术性能价比高。

为解决上述IP每一个网络问题ISP都渴望结合快速交换技术寻求一种IP标签交换技术应运而生。标签交换技术是致力于把握L二层交换技术的最佳属性(通常由ATM或具体实现帧中继)，和L2层路由技术的最佳属性(由IP具体实现)紧密结合，包括多标签交换（MPLS）是目前标准最统一、最有前途的标签交换技术。MPLS由互联网工程任务组（IETF）制定始于1997年初，设计成符合大规模电信网络必须遵循的各种属性。其目标是实现大规模IP网内，通过ATM保证了帧中继等多种媒介QoS因此，快速交换MPLS网络发展的出现将具有革命性意义。

二、MPLS关键概念的技术

由于MPLS该技术可适用于任何网络层，因此被称为多协议（multiprotocol），目前主要致力于传输IP业务，多协议也表明MPLS技术的应用并不局限于特定的链路层媒介MPLS网络层的数据包可以基于各种物理媒体传输，例如ATM、帧中继、租赁专线／PPP等。在MPLS标签交换路由器是网络中的关键元素（LSR），它有理解和参与IP路由与L二层交换能力。MPLS要求LSR参与IP转发机制与传统的跳跃路由判断机制有很大的不同。结合上述多种传输技术，通过单一的操作模式，MPLS可以避免在L2层与L三层之间的相关问题相互操作，同时保证两种机制的独立运行。LSR通过L标准路由协议3层(如OSPF）寻径操作。从而获得整个网络的拓扑结构，从中获得的路由信息将用于特定IP相应的标签分布在报纸上（Label）。从端到端的角度来看，标签用于确定端点之间IP报文的传输路径，这种路径称为标签交换路径（LSP）。LSP是通过MPLS 标签分配协议的核心协议（LDP）在LSR对等体（Peer）本质上是由交换技术定义的VC连接非常相似IP报文时，MPLS路由器的标签边缘（LER）对报纸进行标签封装，然后将带有特定标签的报纸转发到网络内部升级的交换机(例如ATM-LSR或LSR），它们正在接收相应的IP通过内部标签信息库进行报告（LIB）并沿着标签进行查询和交换LSP转发报文。

三、MPLS的技术优势

MPLS在解决网络扩展、实施流量工程的同时，支持具体要求QoS保障的IP业务等方面具有独特的技术优势。下面将详细分析MPD的技术特点。

1．扩展性

目前，大多数网络都是基于IP over ATM／帧中继的重叠模型组网模式。无论是对路由协议的影响，还是管理大量虚拟电路造成的负担，都有很大的局限性MPLS标签分配协议仅相邻LSR通信等体之间的每一个LSR可根据网络层的拓朴建立相应的LSP，因此，重叠模型中全网连接带来的问题得到了有效的解决N扩展两个逻辑链路。

2．同时使用单一的转发机制来支持各种业务

MPLS采用短长固定(4字节)的标签，用精确匹配的方式取代了传统路由器的最长匹配方式。相比之下。标签的编码结构远比IP因此，报头封装机制简单MPk技术可以通过升级现有，很容易地构建高速交换的LSR。

传统上ISP各种业务总是通过专门的网络分开，以满足各种特定业务的需求。随之而来互联网随着行业的发展，业界一致认为应该建立一个基于分组的网络，同时提供多种混合业务。虽然传统的电信业务和更多的数据业务可以集中在同一个IP但许多企业仍在寻求更先进、更专业的业务，以满足其具体要求。ISP网络需求必须能够根据各种因素动态调整，包括特定业务流的带宽分配和传输性能（QoS/CoS）等等。显然是目前的IP网络还远远不能实现这一目标MPLS一个主要优点是可以通过单一的标签交换机制同时支持网络内部的各种IP现有混合业务IP网络中实施该技术。这种方式不仅节约了网络基础设施，而且易于网络管理与维护，从而为ISP节省了大量的运营成本。

3．边缘节点功能与网络内部节点功能分离

MPLS在网络边缘节点之间构建端到端的服务，其目的主要是分离网络中各节点的功能。通过在边缘节点实施特定规范，可使其具备基于QoS网络内部节点主要用于保证数据的有效传输。ISP根据服务等级与用户协议（SLA）建立网络边缘节点的实施规范，包括边缘节点传输、标志拥塞、丢弃报纸等流量调整操作。

4．标签合并（Label Merge）

如果来自标签合并MPLS节点进入域内不同边缘（Ingress LSR）多个业务流携带不同的标签值，都是网络中的一个节点LSRn所接收，并且从该LSRn开始直到MPLS域内边缘出节点（Egress LSR）到目前为止，它们的标签交换路径完全相同。然后在节点LSRn将上述不同的业务流映射到同一个标签上，并遵循同一个标签LSP转发到边缘出口节点。标签合并是MPLS它有两个明显的优点：大量节省转发标签的使用，减少转发标签的使用LSR对于每个标签的控制负担。

对于标签合并功能L对二层传输有着深远的影响ATM或帧中继链路，MPLS顶层标签直接存储在相应的信元头中VPI／VCI或帧头中的DLCI字段内。标签资源非常有限ISP为了在提高网络利用率的同时，尽量降低网络运行成本，需要同一个ATM／帧中继骨干在线支持传统ATM／帧中继业务将再次运行MPLS，这就要求LSR的特定端口必须同时具备MPLS功能和标准L两层转发功能，使用同一端口中不同的标签空间，相互独立运行。这意味着在同一网络中有两种转发方式，但共享相同有限的端口资源。因此，如果是这样的话LSR标签合并的功能在一个大网络中尤为重要。

5、显式路由

显式路由技术（ER）与IP协议中定义的源路由技术非常相似，但存在重大差异。源路由技术需要在网络中传输的每一个IP报文部应携带用于清晰识别整个路径IP地址，其传输费用过大，使网络负载难以承受，因此难以实际应用MPLS建立特定ISP需要在标签分配信令中携带明确的标签交换路径信息，而不是针对每一个IP因此，传输报文MPLS显式路由技术在中间得到了广泛的实际应用。实际上，显式路由和下面要描述的流量工程QoS路由功能是MPLS作为下一代互联网宽带技术最显著的技术优势。

6．各种标签映射方法

通常，LSP基于标准的建立IP路由协议，如OSPF。此外MPLS它为边缘标签交换路由器的标签映射提供了多种算法，充分展示了其技术灵活性，包括：

服务类别。它类似于基于目的地址前缀的判断，允许不同的标签在网络中接受不同的标签QoS。

应用流。检查报文源和目的地址时，同时检查其他L3层或L四层信息可以为路径选择提供更精细的粒度。

多点广播。使用独立的多点广播协议（PIM），MPLS技术能够使ATM直接支持交换机PIM并完全集成IP环境(甚至VPN）中文持IP多点广播服务。

显式路由。通过显式路由，网络管理员可以在每个节点的主干线上平衡负载，即通过第三层路由器（LSR）取代传统的手工配置口层PVC方法，轻松实现对互联网流量规划。MPLS技术也可以用来支持普通人IP多层重叠实现在网络上IP地址空间，即根据报纸的目的地地址和VPN多个编码联合组建IP专用网。

7．流量工程

流量工程是指根据各种数据业务流量的特点选择传输路径的处理过程。流量工程用于平衡网络中不同交换机、路由器和链路之间的负载。ISP通过流量工程，可以优化网络资源的利用率和流量特性，同时保证网络运行的高效可靠性，便于对网络实施有效的监控管理措施。在今天使用IP Over ATM／在帧中继重叠模型的网络中，网络管理人员只能手动配置PVC另外，由于网络中故障节点的下确定性，实现流量工程。网络中很难配置技术人员IP类似可恢复机制的备份PVC。对于以路由器为核心的网络，只能依靠改变路由的测量权平衡链路负载。随着网络规模和复杂性的不断增加，基于测量权的流量控制变得越来越复杂，难以实现整个网络带宽的综合利用，无法有效实施流量项目。

MPLS特定的技术QoS所有对应不同业务流的可行标签交换路径都采用离线方式计算，即将具体要求QoS业务流直接映射到网络对应的物理拓扑物理拓扑上。