下一代的IP骨干网络技术-多协议标记交换.docx

1、电信新技术实用丛书下一代的 IP 骨干网络技术多 协 议 标 记 交 换吴 江 赵慧玲 等编著人 民 邮 电 出 版 社图 书 在 版 编 目 （ CIP） 数 据下一代的 IP 骨 干 网 络 技 术 多 协 议 标 记 交 换 /吴 江 等 编 著 . 北京：人民邮电出版社，2001.1（电信新技术实用丛书）ISBN 7-115-08937-XI.下 II.吴 III.计算机网络 通信协议 IV.TN915.04中国版本图书馆 CIP 数 据 核 字 （ 2000） 第 85896 号内 容 提 要多协议标记交换（MPLS ） ， 是一种理想的 IP 骨干网络技术 。本 书 首 先 介 绍

2、 MPLS 的 背 景 知 识 、 MPLS 标 准 发 展 的 历 史 与 标 准 化 的 现 状 ， 然 后 阐 述 了 MPLS 的 基 本 原 理 与 体 系 结 构 ， 其 中 对 MPLS 的 控 制 协 议 （ LDP） 以 及 路 由 机 制 、 路 由 层 次 化 、 标 记 合 并 、 组 播 等 基 本 功 能 日 以 介 绍 ， 接 下 来 详 细 介 绍 MPLS 的 核 心 协 议 LDP 协 议 ， 介 绍 了 MPLS 体 系 结 构 中 存 在 的 各 种 技 术 选 择 ， 并 对 这 些 技 术 选 择 进 行 了 分 析 比 较 ， 随 后 ， 对 MP

3、LS 的 流 量 工 程 功 能 以 及 实 现 MPLS 流 量 工 程 的 两 种 主 要 协 议 RSVP 扩 展 和 CR-LDP 协 议 进 行 了 阐 述 ， 还 介 绍 了 IP QOS 的 两 种 体 系 结 构 Int-serv 和 Diff-serv， 并 对 二 者 进 行 了 比 较 ， 其 中 着 重 介 绍 了 目 前 MPLS 在 实 现 Diff-serv 业 务 模 型 时 的 几 种 解 决 方 案 ， 第 九 章 对 MPLS 与 ATM 和 FR 链 路 层 媒 体 的 结 合 问 题 日 以 探 讨 ， 最 后 一 章 介 绍 IP VPN 业 务 以

4、 及 MPLS 对 于 IP VPN 的 支 持 。 在 附 录 中 介 绍 了 LDP 的 操 作 细 节 ， 以 及 Cisco 公 司 的 ATM MPLS 网 络 解 决 方 案 和 应 用 实 例 。本 书 内 容 详 尽 ， 并 力 求 深 入 浅 出 ， 既 适 合 于 具 备 一 定 通 信 技 术 知 识 的 管 理 干 部 和 营 销 人 员 ， 也 适 合 于 深入学习 MPLS 技术的电信网络专业技术人员和院校师生。电信新技术实用丛书下一代的 IP 骨干网络技术 多协议标记交换。 编 著 吴 江 赵 慧 玲 等责 任 编 辑 陈 万 寿。 人 民 邮 电 出 版 社 出

5、 版 发 行 北京市崇文区夕照寺街 14 号 邮编 100061 电子函件 315 网址 http:/北 京 汉 魂 图 文 设 计 有 限 公 司 制 作 北 京 印 刷 厂 印 刷 新 华 书 店 总 店 北 京 发 行 所 经 销。 开 本 ： 7871092 1/16印 张 ： 21字 数 ： 523 千字 印 数 ： 1 000 册2001 年 月第 1 版2001 年 月北京第 1 次印刷ISBN 7-115-08937-X/TN1668定 价 ： 34.00 元前 言多协议标记交换， 即 MPLS（ MultiProtocol Label Switching） ， 是 IP 通信

6、领域中的一项技 术 ， 是 对 传 统 IP 网 络 传 输 技 术 （ 如 IP over ATM， IP over SDH 等 ） 的 改 进 。 它 采 用 了 集 成 模 型， 将第三层 IP 技术与第二层的硬件交换技术结合在一起 ， 并且使用一个定长的标记作为分 组在 MPLS 网络中传输时所需处理的唯一标志。这种技术兼具了 IP 的灵活性、可扩展性与 ATM 等 硬 件 交 换 技 术 的 高 速 性 能 、 QoS 性 能 、 流 量 控 制 性 能 。 使 用 这 一 技 术 ， 将 不 仅 能 够 解 决当前网络中存在的大量问题（如 N 平 方 、 带 宽 瓶 颈 、 QoS

7、 保证、组播以及 VPN 支持等问 题） ， 而且能 够实现许多崭新的功能 （如流量工程、 显式路由等 ） ， 是一 种理想的 IP 骨干网络 技术。当 前 ， 国 际 上 关 于 MPLS 的 研 究 十 分 活 跃 ， IETF（ Internet Engineering Task Force） 预 计 今年将出台 MPLS 的标准， 而 ITU-T 的各个工作组也在积极进行相关的研究以及国际标准的 制定工作，该技术将很有可能成为下一代 IP 网 络 的 基 础 技 术 。 与 此 同 时 ， Internet 的发展也 对 宽 带 化 、 多 媒 体 化 提 出 了 越 来 越 高 的

8、要 求 ， IP 网络的建设迫切需要一种更为高效的技术。 IP 网 络 将 成 为 未 来 居 于 统 治 地 位 的 网 络 ， 可 以 预 见 的 一 点 是 ， IP 网络发展的转折点将是 IP 网 络 对 于 服 务 质 量 问 题 的 解 决 以 及 对 各 种 新 兴 的 增 值 业 务 的 支 持 ， 而 MPLS 一方面是目前唯 一能够保证 IP 网络服务质量的网络技术， 另一方面， 使用 MPLS 将可以十分高效地实现各种 增值业务，如 VPN 等。正因为这样， MPLS 目前已经成为业界普遍看好的下一代的 IP 骨干 网络技术，各种科研机构与厂商都在加紧对这一技术的研究以及

9、对相关产品的开发。目前， 在 IP 领域， 无论是在产品制造还是在网络运营上， 都存在着激烈的竞争 。 如果想要在这一竞 争中占据有利的地位，研发人员以及网络规划人员便都很有必要了解这一新兴技术，对这种 技术的发展进行密切的跟踪研究， 以便根据我国实际情况， 在当前种种 IP 技术中作出正确的 选择，以便在适当的时候采用这种技术来开发自己的产品，组建自己的网络。目前，MPLS 技术正处于不断的发展完善过程之中，尚无统一的国际标准。研究的重点 主要是 MPLS 的体系结构（其中包括标记分配规程、标记的语义） ；用 MPLS 支持 IP QoS； 用 MPLS 支持组播与 VPN； 用 MPLS

10、支持 Diff-serv 以及 MPLS 与各种特定的链路层技术的 结合问题等。预计年内各标准草案将形成 RFC 标准，另外，国内 IP 研究组也正在积极开展 MPLS 技术要求的制定工作。本书正是作者在对 MPLS 的发展进行了长期的跟踪研究，与生 产厂家的交流以及我国的多协议标记交换技术总体技术要求的制定工作中完成的。本书的内 容覆盖了 MPLS 技 术 的 各 个 主 要 方 面 ， 内 容 详 尽 ， 并 力 求 深 入 浅 出 ， 既 适 合 于 具 备 一 般 通 信 技 术 知 识 的 营 销 人 员 ， 也 适 合 于 需 要 了 解 MPLS 技 术 的 专 业 技 术 人

11、员 。 通 过 阅 读 本 书 ， 读 者 将可以了解使用 MPLS 的原因、MPLS 的基本原理、MPLS 实现的一些高级功能以及一些公 司的 MPLS 解决方案，从而对 MPLS 技术的实质以及基本情况获得一个全面的掌握。本书首先叙述了 MPLS 产生的原因（第一章） ， 其中归纳了 MPLS 的优势以及存在的问 题 ； 随 后 ， 在 第 二 章 中 ， 介 绍 MPLS 标 准 发 展 的 历 史 与 标 准 化 的 现 状 ； 第 三 章 阐 述 MPLS 的 基本原理与体系结构，其中介绍了 MPLS 的控制协议。 （L DP）以及路由机制、路由层次化、 标 记 合 并 、 组 播

12、等 基 本 功 能 ； 第 四 章 详 细 介 绍 MPLS 的 核 心 协 议 LDP 协 议 ； 第 五 章 介 绍 1 2 MPLS 体系结构中存在的各种技术选择，并对这些技术选择进行分析比较；随后，在第六章 中 ， 对 MPLS 的 流 量 工 程 功 能 进 行 了 介 绍 ， 在 第 七 章 中 ， 对 实 现 MPLS 流量工程的两种主要 协 议 ， RSVP 扩展和 CR-LDP 协议进行了介绍，并对二者的优劣进行了比较。在第八章中， 介绍了 IP QoS 的两种体系结构，Int-serv 和 Diff-serv， 对 二 者 进 行 了 比 较 ， 并 着 重 介 绍 了 目

13、 前 MPLS 在实现 Diff-serv 业务模型时 的几种解决方案。 在第九章中， 分别介绍 MPLS 与 ATM 和 FR 链路层 媒体的结合问题。 在最后一章即第十章中， 介绍 IP VPN 业务以及 MPLS 对于 IP VPN 的支持。在附录 A 中对 LDP 的操作细节进行了介绍。在附录 B 中 ， 介 绍 了 Cisco 公司 的 ATM MPLS 网络解决方案和应用实例。在附录 C、 D、 E 中，对全书出现的重要术语、缩 略 语 和 引 用 的 参 考 文 献 进 行 了 归 纳 总 结 ， 并 给 出 了 一 些 与 MPLS 有 关 的 网 络 资 源 ， 供 有 兴

14、趣 的读者对 MPLS 做进一步的研究时的参考。在本书的编写过程中，得到了各位同事的大力支持，其中主要有高兰、石友康、叶华、 聂秀英、梁勇、段世惠、吴英桦、叶冠华、张国宏、李允博等。在出版过程中，人民邮电出 版社的编辑同志也投入了大量的精力，给予了极大的帮助。在此一并表示感谢。本 书 力 求 做 到 内 容 新 颖 、 准 确 与 通 俗 易 懂 ， 然 而 由 于 作 者 水 平 有 限 ， 加 之 内 容 较 多 ， 时 间有限，书中难免有许多不妥乃至错误之处，敬请读者原谅并欢迎批评指正。作者丛 书 前 言信 息 技 术 是 当 今 世 界 科 技 领 域 中 最 有 活 力 、 发 展

15、最 快 的 高 新 技 术 ， 它 时 时 刻 刻 都 在 影 响 着世界经济的发展和科学技术进步的速度，并不断改变着人类的生活方式和生活质量。近年 来，作为信息技术的主要支柱之一的现代电信技术，其发展、应用和普及尤其令人瞩目，受 到世界各国的广泛重视。随 着 我 国 改 革 开 放 的 不 断 深 入 ， 我 国 通 信 网 的 规 模 容 量 、 技 术 层 次 和 服 务 水 平 都 有 了 质 的飞跃。电信网的装备目前也已达到国际先进水平，大量的新业务不断地投入使用。在这种 情况下，对从事电信工作的技术人员和管理人员的相应要求也在不断变化和提高。为了帮助 广大电信工作者能够及时了解电信

16、技术的发展，掌握新技术的应用方法，我社组织编写了这 套电信新技术实用丛书 ，供大家 学习使用。这套丛书紧密结合电信部门的实际，重点介绍近些年来迅速出现并发展起来的新技术、 新设备及新业务。从书的特点是结合发展，全面介绍新技术、新概念，突出实用性。书中内 容深浅适宜， 条理清楚 。 丛书的主要读者对象是电信部门的技术人员、 管理人员和业务人员， 也可作为相关院校电信专业的教学参考书。殷切希望广大读者和各有关方面提出宝贵意见和建议，以便这套丛书日臻完善。人民邮电出版社目 录第一章 为什么要使用 MPLS1第一节 IP 技术与 ATM 技术的结合 1第二节 重 叠 模 型 及 其 存 在 的 问 题

17、 4第三节 集 成 模 型 方 式 与 标 记 交 换 技 术 8第四节 多 协 议 标 记 交 换 （ MPLS） 的 优 势 与 现 存 的 问 题 11第五节 小 结 15第二章 标记交换技术的发展与 MPLS 的标准化 16第一节 标 记 交 换 技 术 的 产 生 和 发 展 16第二节 MPLS 标准化工作 17第三节 小 结 20第三章 MPLS 体系结构 21第一节 MPLS 中涉及的基本概念 21第二节 MPLS 网络的结构 23第三节 MPLS 基本工作过程 24第四节 MPLS 体系结构 24第五节 小 结 41第四章 标 记 分 发 协 议 (LDP) 42第一节 概

18、述 42第二节 LDP 操作 44第三节 协 议 规 范 55第四节 小 结 89第五章 LDP 所面临的几种技术选择 90第一节 概 述 90第二节 标 记 交 换 发 起 方 式 91第三节 映 射 发 布 方 式 94第四节 映 射 建 立 方 式 95第五节 映 射 时 序 95第六节 标 记 信 息 保 持 方 式 96第七节 LSP 保持方式（软状态还是硬状态） 96 1 第八节 传 输 可 靠 性 （ 使 用 UDP 连接还是 TCP 传输） 97第九节 适 合 于 ATM-LSR 的解决方案 97第十节 小 结 98第六章 MPLS 流量工程 99第一节 QoS 问题概述 99

19、第二节 MPLS 流量工程 101第七章 实现 MPLS 流量工程的两种控制协议 112第一节 RSVP 方式 112第二节 使 用 扩 展 RSVP 技术来实现 MPLS 流量工程 115第三节 CR-LDP 方式 127第四节 对 CR-LDP 与扩展 RSVP 的分析比较 138第五节 小 结 144第八章 MPLS 的 QoS 机 制 145第一节 综 合 业 务 模 型 145第二节 Diff-serv 147第三节 MPLS 与 Diff-serv 的结合 156第四节 小 结 182第九章 MPLS 与 链 路 层 协 议 的 结 合 183第一节 IPOA 与 MPLS183第

20、二节 使 用 ATM 交 换 机 来 实 现 MPLS192第三节 在 帧 中 继 上 实 现 MPLS209第四节 小 结 221第十章 VPN 与 MPLS VPN222第一节 VPN 以及 IP VPN 的概念 222第二节 IP VPN 隧道协议及其分类 223第三节 IP VPN 网络互联模型 226第四节 VPN 功能要求 226第五节 IP VPN 对于使用的隧道协议的要求 227第六节 VPDN228第七节 虚 拟 租 用 线 (VLL)VPN236第八节 VPRN236第九节 虚 拟 路 由 MPLS VPN244第十节 BGP MPLS VPN 246第十一节 MPLS V

21、PN 对于组网的要求 249 3 第十二节 MPLS VPN 的安全性 249第十三节 MPLS VPN 的应用策略 249第十四节 小结 249附录 A LDP 处理过程 251第一节 处 理 标 记 分 发 事 件 252第二节 通 用 标 记 分 发 处 理 过 程 268附录 B Cisco 公司 ATM MPLS 解决方案 276第一节 概 述 276第二节 关 于 标 记 交 换 中 的 术 语 和 标 记 交 换 276第三节 设 计 MPLS 网络的步骤 279第四节 选 择 MPLS 设备 279第五节 设 计 MPLS 网络 288第六节 将 MPLS 引入传统 ATM 网

22、 络 中 308附录 C 术 语 320附录 D 缩略语 322附录 E 参考文献 324 1 第一章 为什么要使用 MPLSInternet（ 因 特 网 ， 国 际 互 联 网 络 ） 正 在 逐 步 扩 展 到 各 个 国 家 、 各 个 地 区 ； 深 入 到 各 种 各 样 的 企 业 ， 深 入 到 千 家 万 户 。 Internet 用 户 数 量 的 指 数 增 长 ， 网 络 规 模 的 飞 速 膨 胀 ， 已 经 是 无 可 争 辨 的 事 实 ， Internet 与网络正在对我们的生活发生着广泛而深远的影响。然 而 ， 对 网 络 设 计 者 与 运 营 商 来 说

23、， Internet 的 飞 速 发 展 可 能 并 不 那 么 激 动 人 心 。 目 前 ， 尤其是对于我国这样的发展中国家，网络关键设备与软件大量地依赖进口，高昂的设备价格 使得网络运营成本难以降低。另一方面，网络技术的复杂性以及网络技术本身的各种不完善 性，使得网络的运营与维护十分复杂，运营与维护成本也难以降低。网络技术的复杂性和网 络成本的居高不下也使得各种新业务的开展十分困难。 网 络 的不断扩大 、 业务量的不断增长、 业务的日趋复杂，一次次地使现有网络不堪重负。而用户对于这一网络的服务质量的评价远 远达不到传统电信网络所达到的水平。这样便造成了一种两难的局面，一方面，网络运营商 抱怨网络成本太高、新业务难以推广、收益不足；而另一方面，用户又抱怨网络使用费用过 高、网络速度太慢、服务质量难以保证。面对上述情况，Internet 的 进 一 步 发 展 迫 切 需 要 一 种 高 速 度 、 低 价 格 、 操 作 简 单 、 应 用 灵活、 运行稳定可靠 ， 而且能够对不同的业务实现不同的服务质量区分的 Internet， 这实际上 就是所谓的电信级的 IP（网际协议， Internet 的技 术基础） 网络所要达到