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MPLS是什么,MPLS基本原理解析

发布时间:2021-08-17

MPLS技术中的关键概念

由于MPLS技术可适用于任何网络层协议,故称为多协议(multiprotocol),目前主要是致力于传输IP业务。

同时,多协议也表明MPLS技术的应用并不局限于某一特定的链路层媒介,即采用MPLS技术,网络层的数据包可以基于多种物理媒介进行传送,如ATM、帧中继、租赁专线/PPP等。在MPLS网络中的关键元素是标签交换路由器(LSR),它具备了理解和参与IP路由与L2层交换的能力。

MPLS要求LSR参与IP路由,其转发机制与传统逐跳路由判决机制的区别很大。结合上述多种传输技术,通过一种单一的操作模式,MPLS可以避免在L2层与L3层之间因相互操作而产生的相关问题,同时确保两种机制独立运行。LSR通过L3层的标准路由协议(如OSPF)进行寻径操作。从而获得整个网络的拓扑结构,由此获悉的路由信息将用来对特定IP报文分配相应的标签(Label)。

从端到端的角度上来看,标签用于确定端点之间IP报文的传输路径,这种路径被称为标签交换路径(LSP)。LSP是通过MPLS的核心协议标签分配协议(LDP)在LSR对等体(Peer)之间建立的,其本质上与交换技术定义的VC连接十分相似。在传输IP报文时,MPLS标签边缘路由器(LER)通过特定判决机制,对报文进行标签封装,随后将携带特定标签的报文转发到网络内部升级后的交换机(如ATM-LSR或LSR),它们在接收到相应IP报文后通过内部的标签信息库(LIB)进行标签查询与交换并沿着LSP转发报文。

MPLS技术原理

整个MPLSVPN体系结构可以分成控制面和数据面,控制面定义了LSP的建立和VPN路由信息的分发过程,数据面则定义了VPN数据的转发过程。

在控制层面,P路由器并不参与VPN路由信息的交互,客户路由器是通过CE和PE路由器之间、PE路由器之间的路由交互知道属于某个VPN的网络拓扑信息。CE-PE路由器之间通过采用静态/默认路由或采用ICP(RIPv2、OSPF)等动态路由协议。PE-PE之间通过采用MP-iBGP进行路由信息的交互,PE路由器通过维持iBGP网状连接或使用路由反射器来确保路由信息分发给所有的PE路由器。除了路由协议外,在控制层面工作的还有LDP,它在整个MPLS网络中进行标签的分发,形成数据转发的逻辑通道LSP。

在数据转发层面,MPLSVPN网络中传输的VPN业务数据采用外标签(又称隧道标签)和内标签(又称VPN标签)两层标签栈结构。当一个VPN业务分组由CE路由器发给入口PE路由器后,PE路由器查找该子接口对应的VRF表,从VRF表中得到VPN标签、初始外层标签以及到出口PE路由器的输出接口。当VPN分组被打上两层标签之后,就通过PE输出接口转发出去,然后在MPLS骨干网中沿着LSP被逐级转发。在出口PE之前的最后一个P路由器上,外层标签被弹出,P路由器将只含有VPN标签的分组转发给出口PE路由器。出口PE路由器根据内层标签查找对应的输出接口,在弹出VPN标签后通过该接口将VPN分组发送给正确的CE路由器,从而实现了整个数据转发过程。

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