IP高速骨干网络交换标准MPLS

1 多协议标签交换 多协议标签交换（MPLS,multi-protocol label switching）属于第三代网络架构，是新一代IP高速骨干网络交换的标准，由因特网工程任务组（IETF）提出，由思科、ASCEND、3Com等网络设备厂商主导。 MPLS是集成式的IP over ATM技术（即在帧中继或ATM交换上结合路由功能），数据包通过虚拟电路传送，只需在OSI第二层（数据链结层）执行硬件式交换（取代第三层（网络层）软件式选路）。它把IP选路与第二层标签交换整合为单一的系统，因此可解决Internet的路由问题，缩短数据包传送的时延，加快网络传输速度，适合于多媒体信息传送。MPLS最大的技术特色是可以指定数据包传送的先后顺序，它使用标签交换（label switching），网络路由器只需判别标签，即可进行传送。 MPLS的运作原理是为每个IP数据包提供一个标签，并由此决定数据包的路径及优先级。与MPLS兼容的路由器在把数据包转送到其路径前，仅读取数据包标签，无需读取每个数据包的IP地址及标头（网络速度会加快），然后把所传送的数据包置于帧中继或ATM的虚拟电路上，并迅速传送到终点路由器，减少数据包的时延。同时，按帧中继或ATM交换机提供的Qos，对所传送的数据包加以分级，大幅提升网络服务品质，提供多样化服务。2 网络的需求 多年以前，人们期盼ATM能做任何事情，随着Internet的发展，人们试图通过ATM传送话音和图像，但由于ATM自身的一些限制，使它无法适应Internet的高速发展。同时，由于点到点的连接，人们难以承受其价格高昂和对带宽资源的严重浪费。然而，由于IP网的开放性，人们又很难实现端到端的连接，同时话音数据包的传输也存在很多问题。因而，把ATM网与IP网合二为一是人们的初衷。 3 主要技术的支持 最早采用的方式是IP over ATM，但遇到非常多的问题和困难，如IP地址与ATM地址之间的映射问题。ATM的优点在于用硬件转发固定长度的包，因为只要看到包头的转发信息就可直接转发，硬把两个协议捆绑在一起没有成功，也未能推广。后来，一些人试图把两种协议的优势相结合，即把ATM的转发机制与IP网的寻址和路由机制结合，由此产生IP交换技术，并通过IETF组织推出MPLS协议。 4 运营商的需要 尽管网络需求与日俱增，但由于带宽价格大幅下降，使运营商的收入越来越少，对于新兴运营商来说，要想找到一家投资方，困难自不必说，对于那些身负债务的运营商，也很难有新的资金建造网络。尽管如此，用户并没有因此而停止对新服务的需求，运营商必须寻求新的服务和技术，才能为用户提供更好更智能化的服务。因此，尽管遇到种种困难，运营商还在继续投资网络技术。另一方面，运营商投入大量资金建设骨干网络，但这些骨干网并未被充分利用，网络最后一公里的限制阻碍了信息入户的速度，成为网络发展的瓶颈。 很多运营商表示，在选择新骨干网时，MPLS将是首选。因此，在未来一段时间内，MPLS将会同ATM、SDH和DWDM一起，并驾齐驱在骨干网络的大军中，有调查显示，未来几年内，在数据网络的骨干网中，MPLS技术的发展前景极好，并在未来的欧洲网络市场中占中心地位。这是因为通过分层次服务和新服务，MPLS将为IP网络带来巨大效益。同时，MPLS能把ATM与IP合并在一起，使网络更简单。 5 MPLS的应用领域 MPLS的网络应用主要在三方面：（1）IP网络的Qos；（2）IP网络的流量工程；（3）IP网络的服务功能（如VPN）。由于地区和运营商各不相同，人们对MPLS三方面的需求也有所侧重。 在美国，发展较快、应用较多的是MPLS在流量工程方面的应用。由于美国的网络历史较长，新老产品同时用于网络，整个网络的结构如同蜘蛛网，十分复杂。在这种情况下，需要合理地分配不同通路上的流量，以充分利用网络的已有资源和通路。MPLS在流量工程方面的功能可恰到好处得到利用。 在欧洲、中国等地区和国家，由于IP网的发展相对较晚，但发展速度很快，在这种情况下建立的网络带宽较高，例如中国新建的网络带宽都在2.5G左右，因此网络流量工程方面的应用不太紧迫。网络服务供应商把对MPLS提供的增值服务需求提到议事日程上，其中最迫切的是VPN业务，他们希望在IP网上推出帧中继和ATM虚拟专网服务。 6 MPLS发展前景 （1）从骨干走向边缘 MPLS从骨干网走向边缘网已是一种越来越明显的趋势，这一进程将给边缘带来更大带宽、更高智能和更多服务。在接入网中，利用MPLS技术承载的以太网会使网络更易升级和富有弹性。在每个骨干网中，普通以太网只能处理4000个VLAN，而MPLS能使每个路由器最多支持100万个标签。因此，边缘路由器厂商也开始关注MPLS。 （2）替代ATM 当初，人们是在ATM网上提供IP服务。目前，从发展趋势看，人们只希望在IP网上提供类似ATM的服务。因为目前完全替代ATM还不可能，所以MPLS将在IP网上发展。未来，人们将逐渐把ATM限制在一小部分有特殊需求的地方，如专网用户租用特定带宽，并在该线路上实现电话和电视会议。 （3）结合底层光设备 从整个网络发展方向来看，在未来的核心网上，所有新运营商在第一时间内建立的骨干Internet网都采用光结点。MPLS不再单一存在，它将与底层的光设备相辅相成。以前的IP是第一层、第二层和第三层在一起，现在利用MPLS的基础，IP与底层和光设备结合起来，让不来识别IP路由，即基于IP来驱动光，将来的网络核心是波长路由。现有网络与未来网络的关系是，现有网络将是未来大网络的接入结点。未来网不会摒弃现有的技术和产品，而是把它们结合进来，只是所有的应用都要以IP形式来做。