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多协议标记交换MPLS
多协议标记交换MPLS
多协议标记交换xx?
12?
4MPLS/JYHxx1MPLSMulti?
ProtocolLabelSwitch?
京邮电大学计算机科学与技术学院宽带网研究中心金跃辉主要内容xx?
12?
4MPLS/JYHxx2?
MPLS基本思想?
MPLS基本功能、工作原?
、网络结构?
MPLS核心技术?
标记分配和标记交换技术、LDP、LSP?
MPLS服务?
显示?
由、VPN、流?
工程、QoSMPLSxx?
12?
4MPLS/JYHxx3提出的动机?
Inter的高速发展和新业务的出现,对基于IP的承载网提出了挑战?
各种IP与ATM融合的技术都无法全面解决现有问题,但这些IP交换解决方案都意识到将选?
和交换结合起来的优势?
当前的网络技术提供的VPN解决方案都存在缺陷,?
能适应VPN市场的快速发展?
网络向宽带化、智能化和一体化方向发展MPLSxx?
12?
4MPLS/JYHxx4标准化?
IETF的MPLS工作组?
主要目标是开发一个综合选?
和交换的标准,把?
由选择功能转移到网络边缘,把效率?
高、结构?
简单的交换功能放在核心网络中?
可以运?
?
同的链?
层技术,如ATM、FR、PPP、POS、LAN等?
实际上,网络层协议只限于IPv4和IPv6?
ITU?
T的SG
11、SG
13、SG15?
MPLSForumMPLSxx?
12?
4MPLS/JYHxx5IPForwardingLABELSWITCHINGIPForwardingIPIP#L1IP#L2IP#L3IP基本思想:
边缘?
由、核心交换MPLSMPLS/JYHxx6网络结构LabelEdgeRoutersLabelSwitchingRouters(LSRsMPLSxx?
12?
4MPLS/JYHxx7术语?
FEC:
ForwardingEquivalenceClass?
LSR:
LabelSwitchingRouter?
LER:
LabelEdgeRouter?
LDP:
LabelDistributionProtocol?
LSP:
LabelSwitchedPath转发等价类xx?
12?
4MPLS/JYHxx8FEC
(1)?
在相同?
径上转发,?
由器以相同方式处?
的一组IP分组,可以映射到同一标记?
FEC可以?
解为一系列属性的集合?
常见的属性包括地址前缀、主机地址等?
确定FEC的原则?
分组具有相同的地址前缀、相同的主机地址或相同的QoS要求等转发等价类xx?
12?
4MPLS/JYHxx9分组去往的目的地?
同,但可以映射到一条公共通?
上IP1IP2IP1IP2LSRLSRLERLERLSPIP1#L1IP2#L1IP1#L2IP2#L2IP1#L3IP2#L3FEC
(2)标记交换?
由器xx?
12?
4MPLS/JYHxx10LSR
(1)?
LabelSwitchingRouter?
运?
传统IP选?
协议,完成?
由控制功能,?
新和维护?
由表?
运?
MPLS控制协议,以与邻接设备协调FEC/标记的绑定信息,建立和维护标记转发表LIB,支持标记交换?
可以利用传统交换机扩充IP选?
;或将一个传统?
由器升级支持MPLS标记交换?
由器xx?
12?
4MPLS/JYHxx11LSR
(2)?
由协议(OSPF,BGP)标记信息库LIB应用接口TCP/IP?
由表ATM等交换结构硬件转发接口数据转发单元标记交换?
径LSP控制单元MPLS控制管?
(LDP,RSVP等)标记边缘?
由器xx?
12?
4MPLS/JYHxx12LER?
LabelEdgeRouter?
完成连接MPLS域和非MPLS域以及?
同MPLS域的功能?
进?
FEC划分,与内部MPLSLSR交换FEC/标记绑定信息?
给分组加标记或剥去标记?
也可用于确定业务类型,实现策略管?
,接入流?
工程控制等标记xx?
12?
4MPLS/JYHxx13?
简短而长度固定的标识符,用于识别转发等价类FEC,将一个标记指派给一个FEC称为标记绑定(Binding)?
只在本地有意义,经每一跳后标记是变化的,但经逻辑级联就构成LSP,类似于VPI/VCI构成PVC?
标记的格式依赖于分组封装所在的介质,MPLS允许在LSP的?
同部分使用?
同的封装技术标记封装xx?
12?
4MPLS/JYHxx14LabelMPLSATMFREtherPPPVPIVCIDLCI“ShimLabel”L2“ShimLabel”…….IP|PAYLOADL3MPLS专用硬件/软件MPLSxx?
12?
4MPLS/JYHxx15标记格式Label(标记):
20bitsEXP(实验字段):
3bitsS(栈底指示符):
1bitTTL(生存期字段):
8bitsLabelEXPSTTLShimLabel共32bits标记堆栈xx?
12?
4MPLS/JYHxx16?
分组可以携带多个标记,这些标记在分组中以堆栈的形式存在?
标记堆栈的层数叫标记堆栈的”深度”,对标记堆栈的操作按照”后进先出”的原则进?
;决定如何转发分组的标记始终是栈顶标记?
当分组第一次进入MPLS域时,将标记插入分组头的操作为”标记入栈”;当分组离开MPLS域时,标记将被删除,称为”标记弹栈”?
标记堆栈简化了标记交换?
由器的运作,达到分层次选?
的目的。
如顶层的标记用来完成分组在AS内部的转发,底层的标记用来完成AS之间的转发标记信息库(xx?
12?
4MPLS/JYHxx17LIB)?
保存在一个LSR(LER)中的标记转发信息表?
FEC标识符(如地址前缀)?
下一跳LSR?
输入标记?
输入端口?
标记操作(Replace,Push,Pop)?
输出标记?
输出端口?
输出链?
层封装(如ATM)标记分配xx?
12?
4MPLS/JYHxx18LabeldistributionensuresthatadjacentroutershaveamonviewofFEC<->labelbindingsRoutingTable:
Addr-prefixNextHop47.0.0.0/8LSR2RoutingTable:
Addr-prefixNextHop47.0.0.0/8LSR2LSR1LSR2LSR3IPPacket47.80.55.3RoutingTable:
Addr-prefixNextHop47.0.0.0/8LSR3RoutingTable:
Addr-prefixNextHop47.0.0.0/8LSR3For47.0.0.0/8uselabel‘17’LabelInformationBase:
Label-InFECLabel-Out1747.0.0.0/8XXLabelInformationBase:
Label-InFECLabel-Out1747.0.0.0/8XXLabelInformationBase:
Label-InFECLabel-OutXX47.0.0.0/817LabelInformationBase:
Label-InFECLabel-OutXX47.0.0.0/817Step1:
LSRcreatesbindingbetweenFECandlabelvalueStep2:
LSRmunicatesbindingtoadjacentLSRStep3:
LSRinsertslabelvalueintoforwardingbaseCommonunderstandingofwhichFECthelabelisreferringto!
标记分配示例xx?
12?
4MPLS/JYHxx1947.147.247.3123121233Mapping:
0.40Request:
47.1Mapping:
0.50Request:
47.1IntfInDestIntfOutLabelOut347.1150IntfInLabelInDestIntfOutLabelOut35047.1140IntfInLabelInDestIntfOut34047.11标记分配协议xx?
12?
4MPLS/JYHxx20LDP?
LabelDistributionProtocol?
MPLS的信令与控制协议,建立相邻LSR间的信息传输通道?
LSR用它来交换和协调FEC/标记绑定信息,使得对等LSR就一个特定的数值达成一致?
LSR之间的LDP信息传输在TCP连接上进?
?
标记分配可以通过LDP实现,也可以在现有?
由协议之上通过捎带(Piggyback)方式实现LDPxx?
12?
4MPLS/JYHxx21消息分类?
发现(Discovery)?
发布并维护网络中一个LSR的存在?
会话/邻接(Adjacency)?
建立、维护和终结LDP会话?
通告(Advertisement)?
建立、修改和删除FEC对应的标记?
通知(Notification)?
用于出错通知LDPxx?
12?
4MPLS/JYHxx22操作UDP-HelloUDP-HelloTIMETIMELabelrequestLabelmappingTCP-openInitialization(s)标记交换?
径xx?
12?
4MPLS/JYHxx23LSP?
LabelSwitchedPath?
LSP是指在某逻辑层次上(相应于标记堆栈)由多个LSR组成的交换式分组传输通?
?
LSP于面向虚电?
的思想,类似于ATMPVC?
LSP的建立?
在?
由协议的作用下,各节点中建立?
由转发表?
根据?
由转发表,各节点在LDP控制下建立LIB?
入口LSR、中间LSR和出口LSR的输入输出标记相映射连接后,形成从?
同入口点到?
同出口点的LSPLSPxx?
12?
4MPLS/JYHxx24示例47.147.247.3123121233IP47.1.1.1IP47.1.1.1IntfInDestIntfOutLabelOut347.1150IntfInLabelInDestIntfOutLabelOut35047.1140IntfInLabelInDestIntfOut34047.11LSPxx?
12?
4MPLS/JYHxx25#216#612#5#311#14#99#963#462#963#14#99#311#311#311树以出口LSR为根,入口LSR为叶的LSP树MPLSxx?
12?
4MPLS/JYHxx26的技术选择?
标记分配的发起方式?
控制驱动vs.数据驱动?
标记的分配方式?
下游分配vs.下游按需分配?
标记的保存方式?
自由保存vs.保守保存?
LSP建立的控制方式?
独立控制vs.有序控制?
环?
控制技术?
环?
生存vs.环?
检测vs.环?
预防标记分配的发起方式xx?
12?
4MPLS/JYHxx27?
控制驱动技术?
根据控制流的到达来发起标记分配过程?
?
由?
新消息(OSPF/BGP)(?
扑驱动)?
资源预留消息(RSVP)?
数据驱动技术?
特定数据流的到达发起标记分配过程?
源于Ipsilon公司的IP交换技术(流驱动)?
控制驱动技术在性能、可扩展性、可靠性等方面都优于数据驱动技术,MPLS将主要使用控制驱动技术?
扑驱动的标记分配xx?
12?
4MPLS/JYHxx28LSR1LSR2FIBLDPLIB出选?
协议FIBLDPLIB入选?
协议?
由?
新FEC/标记标记分配方式xx?
12?
4MPLS/JYHxx29?
下游分配(DownstreamDistribution)?
也可称为非请求下游分配,由数据流动方向的下游LSR分配标记?
每一LSR为所有与之有关的FEC分配标记,无论业务是否结束,标记资源都保留在LSR中?
下游按需分配(DownstreamOn?
demandDistribution)?
在收到上游节点明显的业务请求时,才由下游节点分配标记,业务结束时则释放标记资源?
同一网络可以同时支持两种方式,但对等LSR必须协商使用同一种方式下游分配和下游按需分配xx?
12?
4MPLS/JYHxx30LSR1LSR2DownstreamLabelDistributionLabel-FECBinding?
LSR2andLSR1aresaidtohavean“LDPadjacency”(LSR2beingthedownstreamLSR)?
LSR2discoversa‘nexthop’foraparticularFEC?
LSR2generatesalabelfortheFECandmunicatesthebindingtoLSR1?
LSR1insertsthebindingintoitsforwardingtables?
IfLSR2isthenexthopfortheFEC,LSR1canusethatlabelknowingthatitsmeaningisunderstoodLSR1LSR2Downstream-on-DemandLabelDistributionLabel-FECBinding?
LSR1recognizesLSR2asitsnext-hopforanFEC?
ArequestismadetoLSR2forabindingbetweentheFECandalabel?
IfLSR2recognizestheFECandhasanexthopforit,itcreatesabindingandrepliestoLSR1?
BothLSRsthenhaveamonunderstandingRequestforBinding下游分配xx?
12?
4MPLS/JYHxx31#963#14#99#311#311#311#462D#311D#963D#14D#99D#216D#612D#5D下游按需分配xx?
12?
4MPLS/JYHxx32#963#14#99#311#311#311#462D#311D#963D#14D#99D#216D#612D#5DD?
D?
D?
D?
D?
D?
D?
D?
标记保持方式xx?
12?
4MPLS/JYHxx33?
保守方式(ConservertiveLabelRetention)?
从相邻LSR收到的无效标记映射信息(如冗余的标记映射等),本地LSR将全部丢弃?
优点是节省存储空间与处?
时间?
自由方式(LiberalLabelRetention)?
从相邻LSR收到的无效标记映射信息,本地LSR将尽可能予以保存,以?
未来使用?
优点是加速重建新?
由的过程,提高网络的恢复速度保守方式和自由方式xx?
12?
4MPLS/JYHxx34LSR4BindingforLSR5LSR1LSR2LSR3LSR5BindingforLSR5BindingforLSR5AnLSRmayreceivelabelbindingsfrommultipleLSRsSomebindingsmayefromLSRsthatarenotthevalidnext-hopforthatFECLiberalLabelRetentionConservativeLabelRetentionLSR1LSR2LSR3LSR4LabelBindingsforLSR5ValidNextHopLSR4’sLabelLSR3’sLabelLSR2’sLabelLSR1LSR2LSR3LSR4LabelBindingsforLSR5ValidNextHopLSR4’sLabelLSR3’sLabelLSR2’sLabel?
LSRmaintainsbindingsreceivedfromLSRsotherthanthevalidnexthop?
Ifthenext-hopchanges,itmaybeginusingthesebindingsimmediately?
Mayallowmorerapidadaptationtoroutingchanges?
RequiresanLSRtomaintainmanymorelabels?
LSRonlymaintainsbindingsreceivedfromvalidnexthop?
Ifthenext-hopchanges,bindingmustberequestedfromnewnexthop?
Restrictsadaptationtochangesinrouting?
FewerlabelsmustbemaintainedbyLSRLSPxx?
12?
4MPLS/JYHxx35建立的控制模式?
独立的LSP控制?
每个LSR可以独立地为FEC建立标记绑定,并向其上游LSR发出FEC/标记绑定消息?
有序的LSP控制?
FEC?
标记绑定消息从FEC的出口LSR发起,并从下?
LSR依序流向上?
LSR?
用于显示?
由和组播,如建立一个经过特定顺序节点的非缺省?
径?
有利于防止环?
发生?
网络可以同时支持独立的和有序的LSP控制模式,并可以进?
互操作独立和有序的xx?
12?
4MPLS/JYHxx36LSP控制IndependentLSontrolIndependentLSPControlrderedLSontrolOrderedLSPControlNextHop(forFEC)OutgoingLabelIningLabelMPLSpathformsasassociationsaremadebetweenFECnext-hopsandiningandoutgoinglabels?
EachLSRmakesindependentdecisiononwhentogeneratelabelsandmunicatethemtoupstreampeers?
Communicatelabel-FECbindingtopeersoncenext-hophasbeenrecognized?
LSPisformedasiningandoutgoinglabelsaresplicedtogether?
Label-FECbindingismunicatedtopeersif:
-LSRisthe‘egress’LSRtoparticularFEC-labelbindinghasbeenreceivedfromupstreamLSR?
LSPformation‘flows’fromegresstoingressefinitionDefinitionparisonComparison?
Labelscanbeexchangedwithlessdelay?
Doesnotdependonavailabilityofegressnode?
Granularitymaynotbeconsistentacrossthenodesatthestart?
Mayrequireseparateloopdetection/mitigationmethod?
RequiresmoredelaybeforepacketscanbeforwardedalongtheLSP?
Dependsonavailabilityofegressnode?
Mechanismforconsistentgranularityandfreedomfromloops?
Usedforexplicitroutingandmulticast环?
控制技术xx?
12?
4MPLS/JYHxx37?
环?
生存技术?
即使?
由协议产生了短时间的暂态环?
,但是通过限制环?
中数据包消耗的网络资源的数?
,减少对其它非环?
的流?
的影响,能够确保网络?
至于发生拥塞(TTL的使用)?
环?
检测技术?
通过一些算法可以快速觉察到环?
的存在?
环?
预防技术?
确保建立的LSP永远?
产生环?
.当?
由变?
时,首先要确保该?
径?
存在环?
,然后才能进?
LSP的建立,是一种?
积极和主动的控制策略显式?
由xx?
12?
4MPLS/JYHxx38?
预先配置跳的顺序,替代了动态IP选?
计算的基于目的地的选?
?
网络运营者可能希望通过把业务流在多个通?
上转发来?
好地平衡骨干网的负荷?
特殊的服务(如RSVP)可能需要专用通?
?
用户定义的规则(如VPN、安全、计费)可能要求业务流通过某个节点或链?
逐跳?
由和显式?
由xx?
12?
4MPLS/JYHxx39Hop-by-HopRoutingExplicitRouting?
Sourceroutingofcontroltraffic?
Buildsapathfromsourcetodest?
Requiresmanualprovisioning,orautomatedcreationmechanisms.?
LSPscanberankedsosomererouteveryquicklyand/orbackuppathsmaybepre-provisionedforrapidrestoration?
Operatorhasroutingflexibility(policy-based,QoS-based)?
Adaptswelltotrafficengineering?
Distributedroutingofcontroltraffic?
Buildsasetoftreeseitherfragmentbyfragmentlikearandomfill,orbackwards,orforwardsinorganizedmanner.?
Rerouteonfailureimpactedbyconvergencetimeofroutingprotocol?
Existingroutingprotocolsaredestinationprefixbased?
Difficulttoperformtrafficengineering,QoS-basedrouting基于显示?
由的xx?
12?
4MPLS/JYHxx40#216#14#462-ExplicitlyroutedLSP(ER-LSP)followsroutethatsourcechooses.Inotherwords,thecontrolmessagetoestablishtheLSP(labelrequest)issourcerouted.#972#14#972ABCRoute={A,B,C}ER?
LSPER?
LSPxx?
12?
4MPLS/JYHxx41应用实例47.147.247.3123121233IP47.1.1.1IP47.1.1.1IntfInLabelInDestIntfOutLabelOut35047.1140IntfInLabelInDestIntfOut34047.11ntfnDestIntfOutLabelOut347.1.1233347.1150ER?
LSP/CR?
LSPxx?
12?
4MPLS/JYHxx42的优点?
Operatorhasroutingflexibility?
Policy?
based?
QoS?
based?
Canuseroutesotherthanshortestpath?
Canputeroutesbasedonconstraints?
TrafficengineeringNote:
显示?
由ER是约束?
由CR的子集ER?
LSPxx?
12?
4MPLS/JYHxx43可使用的信令协议?
两种信令协议:
CR?
LDP和RSVP?
TE?
CR-LDP=LDP+ExplicitRoute?
RSVP-TE=TraditionalRSVP+ExplicitRoute+ScalabilityExtensions?
使用哪种信令Notgoingtoberesolvedsoon,marketwillprobablyhavetoresolveit?
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