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IP高速骨干网络交换规范MPLS

IT知识网络

网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术 ， 它把互联网上分散的资源融为有机整体 ， 实现资源的全面共享和有机协作 ， 使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息 。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等 。当前的互联网只限于信息共享 ， 网络则被认为是互联网发展的第三阶段 。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 。

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