解析MPLS技术：融合路由器和ATM交换机
2007-07-28   赛迪网

在IPOA技术的发展过程中，陆续出现了CIPOA（经典IPOA，即ATM上的传统lP）、LANE（局域网仿真）、MPOA（ATM上的多协议传输）、IP交换、CSR（信元交换路由器技术）、ARIS（集成IP交换技术）、TapSwitching（标签交换技术）、MPLS等技术。 这些IPOA技术可以分为两类，即重叠模型和集成模型。

集成模式既采用MPLS技术作为解决方案。MPLS是一种新的网络标准，此项技术已得到了广泛的认可。提出这种技术的出发点是把路由器和ATM交换机融为一体，从而提高IP包的传送速度，简化网络，并作为L3Switching(三层交换)技术的国际标准。

MPLS网络由标记边缘路由器（LER）和标记交换路由器（LSR）组成（如图1所示）。在LSR内，MPLS控制模块以IP功能为中心，转发模块基于标记交换算法，并通过标记分发协议（LDP）在节点间完成标记信息以及相关信令的发送。LDP信令以及标记绑定信息只在MPLS相邻节点间传递。LSR之间或LSR与LER之间依然需要运行标准的路由协议，并由此来获得拓扑信息。通过这些信息LSR可以明确选取报文的下一跳并可最终建立特定的标记交换路径（LSP）。MPLS使用控制驱动模型，即基于拓扑驱动方式对用于建立LSP的标记绑定信息的分配及转发进行初始化。LSP属于单向传输路径，因而全双工业务需要两条LSP，每条LSP负责一个方向上的业务。

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一个数据在具有MPLS功能的网络中传递可由以下四步完成。

第一步：网络可自动生成路由表，因为路由器或ATM交换机可参与内部网关协议如OSPF/ISIS信息交换。LDP使用路由表中的信息去建立相邻设备的标记值，这个标准创建了LSP，预先设置了与最终目的地之间的对应关系，不象ATM永久虚电路，需要人工设置VPI/VCI，MPLS的标记是自动分配的。

第二步：一个数据包进入边缘LER时，它会被处理，决定需要哪种第三层的业务，如QoS和带宽管理。基于路由和策略的需求，边缘LER有选择地放入一个标记到数据包头中，然后转发。

第三步：位于网络核心的LSR读每一个数据包的标记，并根据交换表替换一个新的，这个动作将会在所有中心设备中重复。

第四步：在出口边缘的LER，除去标记，读数据包头，将其转发到最终目的地。

MPLS将IP路由和ATM交换技术紧密结合，既实现了路由器的智能，又利用了ATM交换机的高效硬件交换。ATM与IP的完美结合可以比任何一项单独技术更优越。

MPLS技术可以提高路由器的转发能力，从而提高整个IP网络的性能，并且只需在用户现有的路由器上进行软件升级，即可以完全支持MPLS技术，从而可以保证用户原有的投资。

MPLS解决方案，给ATM网络提供了智能的IP应用服务，这是与ATM/FR的传输业务有区别的。相比，IP-OVER-ATM的解决方案，将IP数据流和ATM数据流作同等处理，限制了实现端到端IP服务的能力。MPLS使业务提供商通过利用IP和ATM的属性，维持目前ATM和FR业务的营业额。同时，在同一网络上，提供商业IP服务，如Internet和ExtranetVPN来增加产值和利润。

MPLS只是多业务ATM网络的一项技术，网络运营商仍旧可以提供现存的FR，语音和多业务的ATM传输业务。通过IP+ATM平台，多种网络业务如IP、FR和ATM可以利用虚拟交换端口(VSI)技术通过一个单一网络支持。VSI是多业务论坛(MSF)的新标准，用于将二层交换与三层控制分开进行模快化设计，提高交换机的灵活性以及可扩展性。虚拟交换端口(VSI)这种机制可以明确控制分配给每种服务的网络资源，因此每一个虚拟网络彼此独立。VSI可同时支持MPLS和PNNI以及其他控制平台，因为它允许在同一个IP+ATM交换机上同时运行不同的协议栈。

没有MPLS，IP经由ATM的传输就需要一个复杂的协议翻译过程，要把IP地址路由对应于ATM地址和路由，放入到ATM交换表中。在这种情况下，ATM网络需要PNNI路由协议、ATM地址解析协议(ATMARP)将IP网段映射到ATM网段中，然后通过NHRP实现网间路由。相反，MPLS省略了把IP地址和路由映射到ATM交换表上的复杂性，MPLS标记交换与ATM交换机交换信元机制相同。

通过MPLS，IP unicast和multicast信息与现有ATM体系相集成，使得服务提供商不但可以提供IP服务给用户，而且为日益扩大的Internet带来好处：通过将IP的优先级别与ATM交换机中的不同服务等级队列相映射，为用户提供端对端的QoS；每个MPLS优先级别的带宽分配都是可以任意调节的；通过Opticlass的带宽预定和分配功能满足用户对带宽，优先级别和时延的不同要求。