北邮大三交原理实验四MPLS多协议标记交换
多协议标签交换(T-MPLS)
多协议标签交换（T-MPLS摘要通过分析传送多协议标签交换（T-MPLS）网络的构建原理——在多协议标签交换（MPLS）网络基础上引入伪线技术。
T-MPLS和MPLS网络结构的不同相应地带来了OAM（操作、管理、维护）需求的不同。
通过对相关协议进行深入分析对比，说明了T-MPLS怎样加强和扩展了MPLS原有的OAM功能。
然后讨论了体现T-MPL SOA M特点的嵌套过程的实现。
最后针对协议中不甚完善的维护实体组层次（MEL）层数等内容提出了问题。
0、引言电信传送网发展演变的最基本目标是降低通信中信息的传送代价，然而随着分组接入带宽的膨胀和下一代网络（NGN）的部署，时分信道化传送已不能完全满足这一基本需求。
面向连接的传送机制在大量的分组业务面前难以提高信道利用率，从而限制了信息传送代价的降低。
为了解决这个问题，在市场和业务的双重驱动下，传送多协议标签交换（T-MPLS）应运而生。
T-MPLS技术是“面向连接的分组传送”技术。
而“面向连接”的特点意味着能够提供电信运营级的服务，要求具有与传统传送网相当的OAM（操作、管理、维护）能力。
因此OAM机制就成为了T-MPLS技术顺利实现的关键环节之一。
1、T-MPLS与MPLS的对比T-MPLS作为MPLS一个严格面向连接的子集[3]，是通过对MPLS的改造构建起来的。
因此，通过分析T-MPLS的构建过程，可以清楚地展示出二者的区别和联系。
1.1T-MPLS的构建过程MPLS是一种通过第三层网络提供第二层传输模式的技术。
MPLS网凭借着自身特有的优势，获得了迅速发展，但与以光网络为基础的电信传送网相比，可靠性不足、生存性差、OAM能力弱，在传送分组方面存在明显缺陷。
如果通过改进MPLS网络，使它在保持自身优点的同时又具有电信传送网的优点，既能传输分组业务，又满足面向连接的技术要求，就能产生一种解决时分化信道与分组业务之间矛盾的新技术。
T-MPLS就是按照这个思路构建的。
北邮大三交换理实验四MPLS多协议标记交换
《现代交换原理》实验报告实验名称MPLS多协议标记交换实验班级学号姓名实验4 MPLS多协议标记交换实验一、实验目的安排的三个编程实验主要用于加强学生对MPLS交换中标记请求、标记分配与分发、标记分组转发的理解。
二、实验内容和实验步骤多协议标记交换MPLS（Multiple Protocol Labeled Switching）技术是将第二层交换和第三层路由结合起来的一种L2/L3集成数据传输技术。
MPLS是一项面向连接的交换技术，因此有建立连接的过程。
各个MPLS设备运行路由协议，在标记分发协议LDP的控制下根据计算得到的路由在相邻的路由器进行标记分配和分发，从而通过标记的拼接建立起从网络入口到出口的标记交换路径LSP。
在数据转发过程中，入口标记路由器LER根据数据流的属性比如网络层目的地址等将分组映射到某一转发等价类FEC，并为分组绑定标记。
核心标记交换路由器LSR只需根据分组中所携带的标记进行转发即可。
出口标记路由器LER弹出标记，根据分组的网络层目的地址将分组转发到下一跳。
MPLS节点（MPLS 标记交换路由器LSR或MPLS边缘路由器LER）均要创建和维护传统的路由表和标记信息库LIB。
路由表记录记录路由信息，用于转发网络层分组和标记分发从而建立标记交换路径。
LIB记录了本地节点分配的标记与从邻接MPLS节点收到的标记之间的映射关系，用于标记分组的转发。
MPLS技术的核心实质在于：（1）网络中分组基于标记的转发（2）LDP协议控制下的进行标记分发从而建立标记交换路径LSP。
实验网络的拓扑结构（节点分布示意图）：三、源代码3.1 实验主要数据结构所需要的头文件："mplsconstant.h"其中的主要数据结构为：//发送的请求信息包数据结构struct ReqType{int iFirstNode; //请求信息包的源节点int iEndNode; //请求信息包的目的节点double ipaddress; //请求信息包包含的网络层目的IP地址前缀（例如197.42）};//路由表表项的数据结构struct routertype{double ipaddress; //网络层目的地址前缀int nexthop; //下一跳节点int lasthop; //上一跳节点int inpoint; //入端口号int outpoint; //出端口号};//标记信息表表项的数据结构struct libtype{double ipaddress; //网络层目的地址前缀int inpoint; //入端口号int outpoint; //出端口号int inlabel; //入标记值int outlabel; //出标记值};//发送的标记信息包数据结构struct LabelPack{int iFirstNode; //源节点号int iEndNode; //目的节点号int labelvalue; //标签值};struct funcusedtype{struct libtype libinfo; //包含的标记信息表项struct LabelPack labelinfo; //包含的标记信息包数据结构};//发送的标记分组信息包类型struct LabelledDataPack{int iFirstNode; //源节点号int iEndNode; //目的节点号struct MessageType DataInfo; //包含的标记分组类型信息};//标记分组类型struct MessageType{double ipaddress; //网络层目的地址前缀int labelvalue; //输出标签值};1：标记请求实验要求函数：extern "C" _declspec(dllexport) struct ReqType req_process(int idnow,struct routertype routenow){struct ReqType reqtemp;return reqtemp;}参数意义：int idnow：当前的节点号；struct routertype routenow：当前所指的路由表的表项；函数要求：根据提供的当前节点号和路由表表项值产生标记请求包；过程描述：标记请求包的源节点号由当前节点号提供，目的节点号和ip地址前缀由当前所指的路由表表项的下一跳节点和ip地址前缀提供；2：标记分配与分发实验：extern "C" _declspec(dllexport) struct funcusedtype label_process(struct routertype routenow,int labelout,int idnow){struct funcusedtype tempstruct;return tempstruct;}参数意义：struct routertype routenow：当前所指的路由表表项；int labelout：分配的输出标签号；int idnow：当前的节点号；函数要求：该函数要求根据提供的路由表当前表项、分配的输出标签号和当前节点号，构造一funcusedtype信息包。
4MPLS的标签交换路径
MPLS宽带网络互联技术北京邮电大学继续教育学院靳浩2007年4月20日第二部分MPLS的关键技术MPLS的标签标签分发协议LDPMPLS网中应用的路由技术MPLS 的标签交换路径LSPMPLS的网络管理与维护技术标签交换路径LSP概述LSP建立的控制模式LSP路由选择LSP隧道基于约束的LSP与CR-LDP扩展的RSVP与RSVP隧道LSP的故障检测及保护LSP的快速重选路由小结标签交换路径LSP概述LSP的定义LSP是指具心程囟‵EC的分组在传输时经过的标签交换路由器集合构成的数据传输通路。
LSP的种类不同拓扑结构的LSPMPLS框架协议规定MPLS支持四种LSP点到点、点到多点、多点到点和多点到多点LSP。
决定LSP的因素交换机LSR的能力和交换路径所要承载的业务流类型。
MPLS在RSVP和LDP信令的控制下让LSP具有COS 和QOS属性称为具有约束的LSP。
标签交换路径LSPLSP建立的控制模式分组FEC建立一条LSP的方式有独立的LSP控制建立模式和有序的LSP控制建立模式。
独立的LSP控制建立模式有序的LSP控制建立模式两种模式的使用特定FEC的业务流沿规定属性的路由传输时使用有序模式。
两种模式可以交互使用。
有序模式要求所有LSR 均采用有序模式。
标签交换路径LSPLSP路由选择目前的MPLS协议中支持两种路由选择即逐跳LSP路由和显式LSP路由。
逐跳LSP路由允许每个节点独立地为每个FEC 选择下一跳。
与传统IP类似。
显式LSP路由每个LSR不是自己独立决定下一跳的选择而是某个LSR规定部分LSP或整个LSP。
显式路由的各个节点可以由操作员配置或由某个节点动态选出。
显式路由适于实现流量工程。
多路径路由LSR可以为某个径流赋给它多个标签一个标签代表一条路由每个标签引导径流的一部分沿标签指定路由传输。
标签交换路径LSPLSP隧道LSP隧道的概念LSP隧道的类型LSP隧道LSP隧道的概念当路由器Ru需要采用显式路由方式将一些数据包传给RdRu和Rd可能不是一跳接一跳路径上的相连贯路由器Rd可能也不是分组的最终接收者这时可以将数据包封装在网络层分组后通过隧道发Rd。
北邮大三交换原理实验四mpls多协议标记交换
《现代交换原理》实验报告实验名称MPLS多协议标记交换实验班级学号姓名实验4 MPLS多协议标记交换实验一、实验目的安排的三个编程实验主要用于加强学生对MPLS交换中标记请求、标记分配与分发、标记分组转发的理解。
二、实验内容和实验步骤多协议标记交换MPLS（Multiple Protocol Labeled Switching）技术是将第二层交换和第三层路由结合起来的一种L2/L3集成数据传输技术。
MPLS是一项面向连接的交换技术，因此有建立连接的过程。
各个MPLS设备运行路由协议，在标记分发协议LDP的控制下根据计算得到的路由在相邻的路由器进行标记分配和分发，从而通过标记的拼接建立起从网络入口到出口的标记交换路径LSP。
在数据转发过程中，入口标记路由器LER根据数据流的属性比如网络层目的地址等将分组映射到某一转发等价类FEC，并为分组绑定标记。
核心标记交换路由器LSR只需根据分组中所携带的标记进行转发即可。
出口标记路由器LER弹出标记，根据分组的网络层目的地址将分组转发到下一跳。
MPLS节点（MPLS 标记交换路由器LSR或MPLS边缘路由器LER）均要创建和维护传统的路由表和标记信息库LIB。
路由表记录记录路由信息，用于转发网络层分组和标记分发从而建立标记交换路径。
LIB记录了本地节点分配的标记与从邻接MPLS节点收到的标记之间的映射关系，用于标记分组的转发。
MPLS技术的核心实质在于：（1）网络中分组基于标记的转发（2）LDP协议控制下的进行标记分发从而建立标记交换路径LSP。
实验网络的拓扑结构（节点分布示意图）：三、源代码3.1 实验主要数据结构所需要的头文件："mplsconstant.h"其中的主要数据结构为：//发送的请求信息包数据结构struct ReqType{int iFirstNode; //请求信息包的源节点int iEndNode; //请求信息包的目的节点double ipaddress; //请求信息包包含的网络层目的IP地址前缀（例如197.42）};//路由表表项的数据结构struct routertype{double ipaddress; //网络层目的地址前缀int nexthop; //下一跳节点int lasthop; //上一跳节点int inpoint; //入端口号int outpoint; //出端口号};//标记信息表表项的数据结构struct libtype{double ipaddress; //网络层目的地址前缀int inpoint; //入端口号int outpoint; //出端口号int inlabel; //入标记值int outlabel; //出标记值};//发送的标记信息包数据结构struct LabelPack{int iFirstNode; //源节点号int iEndNode; //目的节点号int labelvalue; //标签值};struct funcusedtype{struct libtype libinfo; //包含的标记信息表项struct LabelPack labelinfo; //包含的标记信息包数据结构};//发送的标记分组信息包类型struct LabelledDataPack{int iFirstNode; //源节点号int iEndNode; //目的节点号struct MessageType DataInfo; //包含的标记分组类型信息};//标记分组类型struct MessageType{double ipaddress; //网络层目的地址前缀int labelvalue; //输出标签值};1：标记请求实验要求函数：extern "C" _declspec(dllexport) struct ReqType req_process(int idnow,struct routertype routenow){struct ReqType reqtemp;return reqtemp;}参数意义：int idnow：当前的节点号；struct routertype routenow：当前所指的路由表的表项；函数要求：根据提供的当前节点号和路由表表项值产生标记请求包；过程描述：标记请求包的源节点号由当前节点号提供，目的节点号和ip地址前缀由当前所指的路由表表项的下一跳节点和ip地址前缀提供；2：标记分配与分发实验：extern "C" _declspec(dllexport) struct funcusedtype label_process(struct routertype routenow,int labelout,int idnow){struct funcusedtype tempstruct;return tempstruct;}参数意义：struct routertype routenow：当前所指的路由表表项；int labelout：分配的输出标签号；int idnow：当前的节点号；函数要求：该函数要求根据提供的路由表当前表项、分配的输出标签号和当前节点号，构造一funcusedtype信息包。
MPLS协议多协议标签交换的网络传输技术
MPLS协议多协议标签交换的网络传输技术MPLS（Multiprotocol Label Switching）是一种网络协议，旨在改进和加快数据的转发速度。
它采用了一种标签交换的方式，通过为数据包打上标签来实现快速和高效的数据传输。
本文将介绍MPLS协议的基本原理、应用场景以及优势。
一、MPLS协议的原理MPLS协议的核心思想是将数据包进行标记，然后根据这些标记进行转发。
在传统的IP路由中，每个数据包都需要进行详细的查找和分析，以确定下一跳路径。
而使用MPLS协议后，路由器只需要根据数据包头部的标签信息即可进行转发，大大提高了传输速度和转发效率。
MPLS协议的工作流程如下：1. 数据包被路由器接收到后，会为该数据包打上一个独特的标签，表示下一跳的路径；2. 标签信息会被添加到数据包的首部，并替代原有的目标IP地址；3. 路由器根据标签信息进行转发，而不需要再进行复杂的查找和分析；4. 当数据包到达目的地路由器时，标签会被删除，数据包被正常地传送到目标设备。
二、MPLS协议的应用场景MPLS协议在网络领域有着广泛的应用，特别适用于以下场景：1. 跨地域网络传输：MPLS协议可以实现在不同地域的网络节点之间高效、安全地传输数据。
它提供了一种优化的路径选择机制，能够自动调整传输路径，降低网络拥塞的发生率。
2. 企业专线网络：MPLS协议可以用于构建企业内部的专线网络，保证企业间通信的安全性和可靠性。
它能够提供基于标签的虚拟专线，实现各分支机构间的高效通信。
3. 云服务提供商：MPLS协议在云服务提供商的网络中起到了关键作用。
通过使用MPLS协议，云服务商可以为用户提供更稳定、可靠的云服务，同时满足不同用户的多样化需求。
三、MPLS协议的优势MPLS协议相比于传统的IP路由协议，具有以下几个优势：1. 快速转发：MPLS协议通过标签交换的方式，实现了数据包的快速转发。
相比传统路由协议，MPLS协议提供了更高的转发速度和更低的时延。
多协议标签交换
多协议标签交换在现代网络通信中，多协议标签交换（Multi-Protocol Label Switching，简称MPLS）是一种重要的技术。
它通过给数据包打上标签，使得网络设备可以更高效地转发数据。
本文将介绍多协议标签交换的原理和应用，并探讨其在网络通信中的重要性。
1. 多协议标签交换的原理多协议标签交换是一种基于标签的转发技术，它为每个数据包添加一个标签，以便在网络中进行转发。
这个标签包含了关于数据包的路由和转发信息，从而使得网络设备可以直接根据标签来决定数据包的下一跳路径。
与传统的IP路由不同，多协议标签交换不需要每个设备都进行路由查找，大大提高了数据包的转发速度和网络的整体性能。
多协议标签交换的原理可以简单地描述为以下几个步骤：1.标签分发：网络中的标签分发器为每个数据包分配一个唯一的标签。
2.标签交换：网络设备根据数据包的标签进行转发，而不是根据IP地址进行查找。
3.标签终结：当数据包到达目的地时，最后一个网络设备将标签移除，并将数据包发送给目标主机。
2. 多协议标签交换的应用多协议标签交换在现代网络通信中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：2.1 虚拟专用网络（Virtual Private Network，简称VPN）多协议标签交换可以用来构建虚拟专用网络，通过在数据包上添加标签，将不同的虚拟专用网络隔离开来。
这种方式可以提供更高的安全性和隐私保护，使得不同的用户可以在同一个网络中进行通信，而互不干扰。
2.2 服务质量保证（Quality of Service，简称QoS）多协议标签交换可以根据标签中的信息，为不同的数据包分配不同的服务质量。
通过给数据包打上不同的标签，网络设备可以根据标签来调度数据包的优先级和带宽分配，从而保证关键数据的传输质量。
2.3 路由优化多协议标签交换可以根据标签中的路由信息，进行更加灵活的路由选择。
网络设备可以根据标签来决定数据包的下一跳路径，从而实现更高效的网络转发和负载均衡。
MPLS（多协议卷标交换）
MPLS（多协议卷标交换）MPLS（多协议卷标交换）⼀、传统IP路由转发的特点及缺点1. 使⽤动态路由协议传递路由条⽬2. 传统IP路由只能基于数据报中的⽬的IP转发数据报3. 每台路由器都要去查找路由表然后逐跳转发⼆、MPLS基本⼯作原理MPLS：⽤标签转发，⽽不是进⾏IP路由表的查找MPLS边界路由器：连接了MPLS域和⼀个纯IP⽹络只有边界路由器才会进⾏路由表查找（针对纯IP包）LSP：卷标转发路径LSR：标签转发路由器（MPLS域中的路由器）MPLS数据报转发过程的基础理论：边界路由器为纯IP包查路由表，并给数据报压上⼀个标签（IP数据报前⾯加上⼀个标签5发送出去）。
第⼆台的下游路由器不会再去查路由表，只看卷标（因为是卷标包），只需要做标签的替换5——3（标签3是下游路由器给它的，下游路由器只认识标签3）。
第三台路由器弹出标签，变成纯IP包，并做路由表查找，最后转发给⾝后的IP⽹络。
1.转发速度——不是主要因素2.VPN服务：MPLS把IP的路由和转发给分离了：在⼊⼝的地⽅就可以决定数据报将要⾛的整条路径（传统的IP路由转发不⾏，因为每⼀跳都要去查找），它可以为不同⼊⼝的IP数据报压不同的标签出去——MPLS VPN两个不同的VPN客户使⽤相同的私⽹地址段，MPLS VPN可以区分这两个不同客户的数据报⾛向。
根据收到的接⼝不同，压不同的标签转发出去（传统IP只能匹配这⼀条路由条⽬，故只能按照⼀种⽅式做错误的转发）传统IP路由转发：根据数据报要去往的⽬的IP地址，匹配中同⼀条路由条⽬，只能做⼀种转发⽅式MPLS：根据标签转发，提供了另外⼀种转发⽅式3.MPLS-TE（流量⼯程）传统的IP转发，例如运⾏的是ospf，只会选择⾛cost值⼩（带宽⼤）的路径，当这条链路带宽超载时会发⽣丢包，但是流量仍然不会⾛下⾯MPLS却可以在⼊⼝处强⾏指定路径以实现⾮等价负载均衡传统IP⽹络并不是只能基于⽬的地址转发——使⽤PBR（策略路由）但PBR不适合在互联⽹上⼤规模应⽤，因为每台路由器上都要去做控制，⽽不是在⼊⼝处控制。
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/JYHxx1MPLS Multi?Protocol LabelSwitch?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SG11、SG13、SG15?MPLS ForumMPLSxx?12?4MPLS/JYHxx5IP ForwardingLABELSWITCHINGIP ForwardingIPIP#L1IP#L2IP#L3IP基本思想:边缘?由、核心交换MPLSMPLS/JYHxx6网络结构Label EdgeRoutersLabelSwitchingRouters(LSRsMPLSxx?12?4MPLS/JYHxx7术语?FEC:Forwarding EquivalenceClass?LSR:Label SwitchingRouter?LER:Label EdgeRouter?LDP:Label DistributionProtocol?LSP:Label SwitchedPath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）?Label SwitchingRouter?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?Label EdgeRouter?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/JYHxx14LabelMPLSATM FREther PPPVPIVCI DLCI“Shim Label”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):8bitsLabel EXPS TTLShimLabel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。
多协议标记交换 MPLS概述
(2) 试验（占 3 位）。目前保留用作试验。 (3) 栈S（占 1 位）。在有“标记栈”时使用。 (4) 生存时间TTL（占 8 位）。用来防止 MPLS 分组
在 MPLS 域中兜圈子。
1 MPLS 的工作原理
1. 基本工作过程
IP 分组的转发
在传统的 IP 网络中，分组每到达一个路由器后，都必须提取 出其目的地址，按目的地址查找路由表，并按照“最长前缀 匹配”的原则找到下一跳的 IP 地址（请注意，前缀的长度是 不确定的）。
当网络很大时，查找含有大量项目的路由表要花费很多的时 间。
MPLS 协议的基本原理
MPLS 的基本工作过程
(1) MPLS 域中的各 LSR 使用专门的标记分配协 议 LDP 交换报文，并找出标记交换路径 LSP。 各 LSR 根据这些路径构造出分组转发表。
(2) 分组进入到 MPLS 域时， MPLS 入口结点把 分组打上标记，并按照转发表将分组转发给下 一个 LSR。给IP数据报打标记的过程叫作分类 (classification)。
在出现突发性的通信量时，往往还会使缓存溢出，这就会引 起分组丢失、传输时延增大和服务质量下降。
IP 分组的转发
Dest Out 47.1 1 47.2 2 47.3 3
47.3 3
IP 47.1.1.1
Dest
Dest Out
47.1
47.1 1
47.2
47.2 2
47.3
47.3 3
3
IP 47.1.1.1
MPLS协议多协议标签交换的协议
MPLS协议多协议标签交换的协议MPLS（Multi-Protocol Label Switching）是一种基于标签的网络转发技术，用于提高数据包转发的效率和灵活性。
本文将对MPLS协议进行介绍，并探讨其在多协议标签交换中的应用。
一、MPLS协议简介MPLS协议是一种网络层协议，通过将数据包加上标签来进行转发，提供了更高效的数据传输方式。
它可以在不同的网络传输协议中实现高速数据包转发，并支持多种服务质量（Quality of Service，QoS）的保证。
MPLS协议通过引入标签（Label）的概念，将数据包从源节点到目的节点进行路由，并且不受底层网络的限制。
每个数据包在进入MPLS网络时，都会被分配一个标签，该标签用来标识数据包的转发路径。
通过标签的转发，MPLS可以实现快速转发和路由的灵活性。
二、MPLS的工作原理1. 标签分配：当数据包进入MPLS网络时，MPLS边界路由器会为该数据包分配一个唯一的标签。
标签的分配是根据路由表信息以及协议约定来进行的。
2. 标签压栈：在数据包从源节点到目的节点的过程中，每个路由器都会根据路由表信息将新的标签压栈。
这样，数据包在每个节点之间的转发就仅依赖于标签的操作，而不需要进行复杂的路由计算。
3. 标签交换：当数据包从一个标签的节点到达另一个标签的节点时，标签可以被交换。
这样，数据包可以根据新的标签信息被转发到下一个节点。
4. 标签出栈：当数据包到达目的节点时，MPLS路由器将标签出栈，恢复原始的网络层协议，将数据包交付给目的端设备。
三、MPLS在多协议标签交换中的应用MPLS在多协议标签交换（Multi-Protocol Label Switching，MPLS）中的应用非常广泛。
它在提供高效数据传输的同时，也为网络运营商和企业提供了更多的服务和功能。
1. 虚拟专用网（Virtual Private Network，VPN）：MPLS可以通过标签的转发，实现虚拟专用网的搭建。
MPLS,多协议标签交换
Multi Protocol Label Switch（ MPLS，多协议标签交换），MPLS属于第三代网络架构，是新一代的IP高速骨干网络交换标准，在internet早期，随着普及的情况下，当时的硬件技术限制，采用的是最长匹配算法，递归查询的方式，给当时的骨干网发展提出了一个难题，在这种情况下ATM脱颖而出，ATM采用定长的标签，并且只需要维护比路由表小的标签表，便提供更高效率的转发性能和高带宽、QOS功能。
但是由于ATM机制太过复杂，设备又非常昂贵，给调试人员带来了很大的困难。
在这种情况下，许多产商开始开发研究，把IP和ATM的优势结合的技术，最早由美国一家IPSilon的小公司推出了名为IP Switching，它很好的结合了ATM和IP的优势，随之Cisco(Tag switch）、IBM（ARIS）、3COM（FashtIP）各个产生都推出了自己的技术，为了统一标准 IETF推出了标准化的定义，它就是MPLS。
随着ATM的慢慢退出，和IP的路由转发依靠硬件来完成(比如cisco的CEF)，MPLS 的优势越来越少，但是MPLS提供的高扩展性非常强，在ISP的发展下,VPN的需求越来越大，而MPLS 正好提供了天然的隧道，而且在流量控制、和多协议方面的支持(IP、IPV6、二层帧头等)，那么就产生了MPLS VPN和各种多业务的扩展应用。
被运营商大量使用提供不同需求的业务。
MPLS的包结构Label：20bit 2^0~2^20-1，也就是1048575个标签，0~15做保留其中0做显示空（NULL，用于QOS 只看EXP 忽略查找LFIB）3是隐式空（通知次莫跳执行TAG动作）1 为路由器报警标签 14 是OAM报警EXP：扩展应用如果是IP包中的3bit为IP precedenceS：栈底位 0与1 1代表1层 0代表多层（MPLS VPN为二层 MPLE TE two or more）TTL：防环机制MPLS在二层的帧头之后，和三层头部之前插入一个字段，所以也被成为2.5层协议，也正因为这样它能优于IP进行快速的转发。
MPLSVPN协议多协议标签交换虚拟专用网络协议
MPLSVPN协议多协议标签交换虚拟专用网络协议MPLS VPN协议: 多协议标签交换虚拟专用网络协议MPLS（Multiprotocol Label Switching）是一种基于标签交换技术的网络协议，它可以提供高效、可靠的数据传输方式。
MPLS VPN （Multiprotocol Label Switching Virtual Private Network）是在MPLS技术基础上构建的虚拟专用网络协议。
MPLS VPN协议将数据包封装在标签中进行传输，通过标签来确定数据包的转发路径。
利用标签交换技术，MPLS VPN可以实现数据包的快速转发和路由选择，提高网络的传输效率和质量。
MPLS VPN协议的基本原理是，在网络中建立一条虚拟的传输路径。
每个节点（路由器）根据标签来决定下一跳，而不是根据IP地址。
这样可以避免IP路由表的繁杂和计算开销，提高了转发速度和网络的可扩展性。
MPLS VPN协议的主要特点包括：1. 虚拟专用网络隔离：MPLS VPN可以实现不同用户之间的隔离，确保各用户的数据传输安全和私密性。
每个用户都可以拥有自己的虚拟专用网络，与其他用户互不干扰。
2. 灵活的拓扑结构：MPLS VPN支持多种拓扑结构，包括全网等级式结构、互联网云集线器结构和互联网云分布结构等。
用户可以根据自身需求选择合适的拓扑结构，满足不同的网络架构要求。
3. QoS保证：MPLS VPN可以通过设置不同的服务等级，实现对不同业务流量的优先处理。
这样可以保证关键业务的传输质量，提高用户体验。
4. 灵活的网络扩展：MPLS VPN支持动态扩展，可以方便地增加、删除和移动网络节点，满足业务的变化和扩展需求。
5. 安全性和可靠性：由于MPLS VPN采用标签交换技术，数据包的路径是预设的，减少了对网络状况的依赖。
这样可以提高网络的安全性和可靠性，减少数据丢包和链路故障的影响。
MPLS VPN协议的应用领域非常广泛，特别适用于企业的分支机构网络、跨地域的数据传输以及提供网络接入服务的运营商等场景。
多协议标记交换技术(MPLS)
多协议标记交换技术（MPLS）MPLS技术发展背景互联网的迅猛增长对当前基于IP的干线网提出了挑战。
这表现在：z新的应用层出不穷，如语音传送、视频服务、多媒体信息传输等。
这些新应用业务要求网络能保证将它们按各应用的特性正确予以传送，但传统的IP网络没有数据属性的判别能力，也就谈不上按数据属性进行区别服务；z目前的IP路由技术采取基于目的地址的最优数据传输通路查找法，而不考虑所要传送数据的其它性能要求；z网络规模迅速增长，但现有的IP路由技术及组网方式不适应网络的扩展和许多增值服务的提供。
网络的发展正向宽带化、智能化和一体化方向演进。
目前在世界范围内存在两大核心网络技术：一个是计算机界倡导的IP网络技术，另一个是电信界推崇的ATM技术。
IP技术的优点是有灵活的路由体系，采用非面向连接的尽力而为的服务方式，适合于非实时信息的传输，但传统的IP技术对时延、带宽等QoS无法保证，也就不能满足语音、视频等实时信息的传输要求。
ATM是宽带通信网的核心技术，是一种面向连接的传输技术，它综合了分组交换和电路交换的优点，具有良好的QoS保证，支持语音、数据和图像通信。
缺点是，其连接建立信令过于复杂，路由灵活性不高，在传输较短的一般数据时，其效率不高。
例如，在Internet Web连接中，用户每点击一个连接，就需启动一个与远端服务器的连接，而每个HTTP传输的数据量平均为2K，若链路的传输速率为155Mb/s，则整个传输时间约为100微秒，但最先进的ATM交换机建立连接的时间都以几个毫秒计，可见链路建立时间占了整个数据吞吐量的99%。
因此如何把IP和ATM的优点结合起来，在满足新的业务需求的同时，维护现有的投资，成了业界探索的一个方向。
各种IP与ATM融合的技术，如LANE、IPOA、MPOA、ARIS、TAG SWITCH等都只能解决局部的问题。
这些技术虽说利用了ATM高速交换的特性，但要么没有充分利用ATM的QoS特性，要么过于复杂和标准不完善。
MPLS多协议标记交换概述PPT(59张)
控制功能部件
路由协议
路由表
数据包的 转发部件
TCP/IP 控制流 PVC
LDP ATM
LFIB
用户数据流 LSP
2019/5/19
29
标记交换实例
Local Remote Address Label Label Prefix Interface
x 3 128.89.10 1
x 4 171.69
1
...
MPLS LSR
MPLS LSR
路由器 路由器
路由器
路由器
路由器
2019/5/19
38
ATM上的MPLS的SIN方案
ATM网络 PNNI
MPLS
MPLS LSP ATM VC
ATM PNNI
MPLS LDP
ATM交换组件
2019/5/19
39
MPLS与MPOA的比较
属性
MPOA
MPLS
环境
校园，WAN
Intserv）
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31
MPLS服务（续）
• 虚拟专用网（VPN）
– VPN是在公共网络上叠加的一个逻辑网络
– 通过为每个VPN分配一个标识符，将VPN的成员 （及各自的网络地址前缀）和一组标记相关联
– 建立VPN的内部LSP，提供一个安全和可预测的 方式交换业务量
• 组播
– IP组播业务量通常持续一段时间，并要求合适的 带宽和低时延
– FEC(Forwarding Equivalence Class)，在相同 路径上转发，以相同方式处理，被一个LSR映 射到一个单一标记的一组IP分组
• 可以是一个传统交换机扩充IP选路；或将 一个传统路由器升级支持MPLS
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《现代交换原理》实验报告实验名称MPLS多协议标记交换实验班级学号姓名实验4 MPLS多协议标记交换实验一、实验目的安排的三个编程实验主要用于加强学生对MPLS交换中标记请求、标记分配与分发、标记分组转发的理解。
二、实验内容和实验步骤多协议标记交换MPLS（Multiple Protocol Labeled Switching）技术是将第二层交换和第三层路由结合起来的一种L2/L3集成数据传输技术。
MPLS是一项面向连接的交换技术，因此有建立连接的过程。
各个MPLS设备运行路由协议，在标记分发协议LDP的控制下根据计算得到的路由在相邻的路由器进行标记分配和分发，从而通过标记的拼接建立起从网络入口到出口的标记交换路径LSP。
在数据转发过程中，入口标记路由器LER根据数据流的属性比如网络层目的地址等将分组映射到某一转发等价类FEC，并为分组绑定标记。
核心标记交换路由器LSR只需根据分组中所携带的标记进行转发即可。
出口标记路由器LER弹出标记，根据分组的网络层目的地址将分组转发到下一跳。
MPLS节点（MPLS 标记交换路由器LSR或MPLS边缘路由器LER）均要创建和维护传统的路由表和标记信息库LIB。
路由表记录记录路由信息，用于转发网络层分组和标记分发从而建立标记交换路径。
LIB记录了本地节点分配的标记与从邻接MPLS节点收到的标记之间的映射关系，用于标记分组的转发。
MPLS技术的核心实质在于：（1）网络中分组基于标记的转发（2）LDP协议控制下的进行标记分发从而建立标记交换路径LSP。
实验网络的拓扑结构（节点分布示意图）：三、源代码3.1 实验主要数据结构所需要的头文件："mplsconstant.h"其中的主要数据结构为：//发送的请求信息包数据结构struct ReqType{int iFirstNode; //请求信息包的源节点int iEndNode; //请求信息包的目的节点double ipaddress; //请求信息包包含的网络层目的IP地址前缀（例如197.42）};//路由表表项的数据结构struct routertype{double ipaddress; //网络层目的地址前缀int nexthop; //下一跳节点int lasthop; //上一跳节点int inpoint; //入端口号int outpoint; //出端口号};//标记信息表表项的数据结构struct libtype{double ipaddress; //网络层目的地址前缀int inpoint; //入端口号int outpoint; //出端口号int inlabel; //入标记值int outlabel; //出标记值};//发送的标记信息包数据结构struct LabelPack{int iFirstNode; //源节点号int iEndNode; //目的节点号int labelvalue; //标签值};struct funcusedtype{struct libtype libinfo; //包含的标记信息表项struct LabelPack labelinfo; //包含的标记信息包数据结构};//发送的标记分组信息包类型struct LabelledDataPack{int iFirstNode; //源节点号int iEndNode; //目的节点号struct MessageType DataInfo; //包含的标记分组类型信息};//标记分组类型struct MessageType{double ipaddress; //网络层目的地址前缀int labelvalue; //输出标签值};1：标记请求实验要求函数：extern "C" _declspec(dllexport) struct ReqType req_process(int idnow,struct routertype routenow){struct ReqType reqtemp;return reqtemp;}参数意义：int idnow：当前的节点号；struct routertype routenow：当前所指的路由表的表项；函数要求：根据提供的当前节点号和路由表表项值产生标记请求包；过程描述：标记请求包的源节点号由当前节点号提供，目的节点号和ip地址前缀由当前所指的路由表表项的下一跳节点和ip地址前缀提供；2：标记分配与分发实验：extern "C" _declspec(dllexport) struct funcusedtype label_process(struct routertype routenow,int labelout,int idnow){struct funcusedtype tempstruct;return tempstruct;}参数意义：struct routertype routenow：当前所指的路由表表项；int labelout：分配的输出标签号；int idnow：当前的节点号；函数要求：该函数要求根据提供的路由表当前表项、分配的输出标签号和当前节点号，构造一funcusedtype信息包。
注：各节点的输入标签可以自由选定，但必须是1-9的整数；过程描述：该funcusedtype信息包的libinfo部分可由当前的路由表表项、当前分配的标签号的有关部分构成；labelinfo部分由当前节点号和当前的路由表表项的有关部分构成；3．标记分组转发实验extern "C" _declspec(dllexport) struct LabelledDataPack pack_process(struct routertype routenow,struct libtype libnow,int idnow){struct LabelledDataPack packtemp;return packtemp;}参数意义：struct routertype routenow：当前所指的路由表表项；struct libtype libnow：当前的标签信息表表项；int idnow：当前的节点号；函数要求:该函数要求根据提供的路由表表项、标签信息表表项和当前节点号，构造出一个标签数据信息包。
过程描述：该标签信息包的源节点、目的节点、IP地址前缀和标签值均可由当前节点号、路由表表项和标签信息表表项构成；3.2 源代码1.标记请求实验：#include "mplsconstant.h"extern "C" _declspec(dllexport) struct ReqType req_process(int idnow,struct routertype routenow){struct ReqType reqtemp;reqtemp.iFirstNode=idnow;reqtemp.iEndNode=routenow.nexthop;reqtemp.ipaddress=routenow.ipaddress;return reqtemp;}2.标记分配与分发实验：#include "mplsconstant.h"extern "C" _declspec(dllexport) struct funcusedtype label_process(struct routertype routenow,int labelout,int idnow){struct funcusedtype tempstruct;tempstruct.libinfo.ipaddress=routenow.ipaddress;tempstruct.libinfo.inpoint=routenow.inpoint;tempstruct.libinfo.outpoint=routenow.outpoint;tempstruct.libinfo.inlabel=idnow%9+1;//使如标签号恰为两两不相等的1-9的整数tempstruct.libinfo.outlabel=labelout;belinfo.iFirstNode=idnow;belinfo.iEndNode=sthop;belvalue=tempstruct.libinfo.inlabel;return tempstruct;}3.标记分组转发实验：#include "mplsconstant.h"extern "C" _declspec(dllexport) struct LabelledDataPack pack_process(struct routertype routenow,struct libtype libnow,int idnow){struct LabelledDataPack packtemp;packtemp.iFirstNode=idnow;packtemp.iEndNode=routenow.nexthop;packtemp.DataInfo.ipaddress=routenow.ipaddress;belvalue=libnow.outlabel;return packtemp;}四、实验结果1、发送请求标记的信息包的内容都是REQ+194.27。
从源主机的边缘路由器一直到目的主机的边缘路由器。
2、从目的主机的边缘路由器返回一个分配的标记信息包。
其中边缘路由器不会使用这个程序。
3、连接建立，可以开始按照标记好的路径从源主机转发分组到目的主机。
一路的路由进出标记和第二个部分建立的一致。
五、实验小结通过本次实验对结果的观察以及代码的研究，和同学们讨论弄明白了别人的每一步代码应该是怎样编写的，进一步加深了对于MPLS交换中标记请求、标记分配与分发、标记分组转发的理解。