江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 捅要 網(wǎng)絡(luò)中任何資源都有可能發(fā)生故障，為了提供一個(gè)高可靠性的網(wǎng)絡(luò)，m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制能在網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生后，快速進(jìn)行修復(fù)。隨著實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中的大 量應(yīng)用，m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)，同時(shí)也是下一帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的 技術(shù)基礎(chǔ)?？焖僦芈酚杉夹g(shù)是m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制的核心技術(shù)，本文以此為研究 對(duì)象，提出了一種基于備份資源信息共享和帶寬約束路由算法的優(yōu)化方案，并進(jìn) 行了仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。論文具體的研究?jī)?nèi)容與研究工作包括以下三個(gè)方面： ( 1 ) m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制中快速重路由技術(shù)的研究，主要為經(jīng)典快速重路由 方案的研究分析。目前著名的快速重路由方案有m a k a m 方案、h a s k i n 方案以及 r s v p 方案，其它故障恢復(fù)方案都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展的。m a k a m 方案和h a s k i n 方 案存在一個(gè)共同的缺陷，即當(dāng)故障點(diǎn)離恢復(fù)切換點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題，m a k a m 方 案會(huì)產(chǎn)生較大的丟包率，h a s k i n 方案會(huì)產(chǎn)生包失序和較大的時(shí)延，同時(shí)這三種 方案均存在備份路徑資源的閑置，從而造成了網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的重復(fù)消耗。 ( 2 ) 基于備份資源信息共享的快速重路由優(yōu)化方案研究和實(shí)現(xiàn)，該方案在繼 承經(jīng)典方案良好的恢復(fù)性能同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)帶寬資源利用率。論文針對(duì)經(jīng)典快速重 路由方案共同存在的備份帶寬資源浪費(fèi)問題，提出了一種優(yōu)化方案，該方案包含 兩個(gè)方面內(nèi)容：一為優(yōu)化的備份資源信息共享機(jī)制，該機(jī)制通過使網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵 節(jié)點(diǎn)掌握有限范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)與鏈路的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)備份資源在網(wǎng)絡(luò)中全局性的 共享；二為優(yōu)化的備份路徑選擇算法，該算法基于經(jīng)典最短路徑算法，通過在鏈 路權(quán)重中添加帶寬的限制，優(yōu)先選擇備份資源帶寬大的鏈路，可進(jìn)一步降低對(duì)網(wǎng) 絡(luò)預(yù)留資源的需求。 ( 3 ) 優(yōu)化方案的仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。論文搭建了針對(duì)m p l s 快速重路由的 o p n e t 網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，建立仿真網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)置仿真參數(shù)，配置運(yùn)行仿真，應(yīng)用 對(duì)比方法，從丟包率、業(yè)務(wù)流切換時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)資源利用率三方面對(duì)所提出的方案 與現(xiàn)有方案進(jìn)行了對(duì)比分析。仿真結(jié)果證明新方案相比m a k a m 方案、h a s k i n 方 案具有更低的丟包率及更低的業(yè)務(wù)流切換時(shí)間，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)資源利用率上相比 r s v p 方案具有更優(yōu)的性能，有效減少備份資源的消耗，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。 關(guān)鍵詞：多協(xié)議標(biāo)簽交換；快速重路由；流量工程；故障恢復(fù) 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t a n yr e s o u r c e so fn e t w o r km i g h tg ow r o n g f o rp r o v i d i n gn e t w o r k s w i t l l s u f f i c i e n t l yh i g hr e l i a b i l i t y , m p l s b a s e d f a u l tr e c o v e r ym e c h a n i s mw i t hr a p i d r e s t o r a t i o nc a p a c i t yi se x e c u t e di nn e t w o r k r e c e n t l y , a sm o r ea n dm o r er e a l - t i m e s e r v i c ea p p l i c a t i o n so fn e t w o r k ，m p l s b a s e df a u l tr e c o v e r yh a sb e c a m eah o ts p o t ， a n da l s ot e c h n i c a lb a s i so fn g n t h i sp a p e rp r o p o s e dao p t i m i z a t i o nf a s tr e r o u t e s c h e m eb a s e do no p t i m i z e db a c k u pr e s o u r c e si n f o r m a t i o ns h a r i n gm e c h a n i s ma n d b a n d w i d t h c o n s t r a i n e d r o u t i n gb ys t u d y i n g o ff r r ，t h ec o r et e c h n o l o g yo f m p l s b a s e df a u l tr e c o v e r y t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n dw o r k so ft h i sp a p e r i n c l u d et h ef o l l o w i n gt w oa s p e c t s ： ( 1 ) r e s e a r c ho nf a s tr e r o u t eo fm p l s - b a s e df a u l tr e c o v e r y , f o c u so nt h e c l a s s i c a lf a s tr e r o u t es c h e m e s r e c e n t l y ，t h em o s tf a m o u sf r rs c h e m e si n c l u d e m a k a m 、h a s k i na n dr s v p , o t h e rs c h e m e sa r ea l lo nt h eb a s i so ft h o s ef a m o u s s c h e m e s m a k a ma n dh a s k i nh a v eac o m m o nd r a w b a c k ，t h a ti sal o to fp r o b l e m s a p p e a rw h e np o i n to fs w i t c hi sf a ra w a yf o r mt h ep l a c ef a u l t so c c u r m a k a ms c h e m e h a sag r e a to fp a c k e t sl o s t ，w h i l eh a s k i ns c h e m eh a sv e r yh i g hd e l a ya n dl e a d s p a c k e t sd i s o r d e r m e a n w h i l e ，t h o s et h r e ef a m o u ss c h e m e sh a v ead r a w b a c ki n c o m m o n ，t h a ti si d l eb a c k u pp a t hc a u s el a r g ea m o u n to fw a s t ei nb a n d w i d t h r e s o u r c e s ( 2 ) p r o p o s e d ao p t i m i z a t i o nf a s tr e r o u t es c h e m e i n h e r i t i n gb e t t e r r a p i d r e s t o r a t i o na b i l i t yo fc l a s s i c a ls c h e m e sa n de f f e c t i v e l yi m p r o v i n gt h eu t i l i z a t i o no f n e t w o r kr e s o u r c e s a f t e rs t u d ya n da n a l y s i so fc l a s s i c a ls c h e m e s ，a i m i n ga tt h e p r o b l e mo fw a s t ei nb a c k u pb a n d w i d t hr e s o u r c e si nc o m m o n ，p r o p o s e dao p t i m i z a t i o n f a s tr e r o u t es c h e m ec a l l e do f r r , i tc o n t a i n st w oo t h e ra s p e c t s ，o n ei so p t i m i z e d b a c k u pr e s o u r c e si n f o r m a t i o ns h a r i n gm e c h a n i s m ，i ta c h i e v e se f f i c i e n ts h a r i n go f b a c k u p r e s o u r c e si n f o r m a t i o nb ym a k i n gk e yn o d e so fb a c k u pp a t hk n o wt h e a v a i l a b l ei n f o r m a t i o no fl i n k sa n dr o u t e si nt h a tr a g e t h i ss o l u t i o na l l o w sb a n d w i d t h i i 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 g l o b a ls h a r i n g t h eo t h e rs i d ei so p t i m i z e db a c k u pp a t hs e l e c t i n ga l g o r i t h mb a s e do n t h ec l a s s i c a ls p fa l g o r i t h m ，i ts e l e c t st h el i n kw i t hm o r eb a c k u pb a n d w i d t hr e s o u r c e s a sp r i o r i t yb ya d d i n gl i m i t a t i o no fb a n d w i d t ht ot h el i n kw e i g h t f a r t h e ra c h i e v i n g r e d u c t i o no fn e t w o r kr e s e r v a t i o nb a n d w i d t hr e s o u r c e s ( 3 ) d e m o n s t r a t i o n a n di m p l e m e n t a t i o no f o p t i m i z a t i o n s c h e m es i m u l a t i o n e x p e r i m e n t b u i l dt h eo p n e t n e t w o r ks i m u l a t i o np l a t f o r m s ，i n c l u d e sc o n s t r u c t i o no f n e t w o r ks i m u l a t i o nm o d e l ，s e t t i n go fs i m u l a t i o np a r a m e t e r , c o n f i g u r a t i o na n dr u no f s i m u l a t i o n s i m u l a t em a k a m 、h a s k i n 、r s v p 、o f r rt h o s es c h e m e si np a c k e tl a s sr a t e ， s w i s h i n gt i m eo ft r a f f i cs t r e a ma n du t i l i z a t i o no fn e t w o r kr e s o u r c e sb yc o m p a r i n g m e t h o d s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a to f r rc a nr e d u c ep a c k e tl o s sr a t ea n ds w i t c h i n g t i m eo ft r a f f i cs t r e a mc o m p a r e d 、析t hm a k a ma n dh a s k i ns c h e m e c o m p a r i n gw i t h r s v ps c h e m e ，o f r rh a sl e s sb a c k u pr e s o u r c e sc o n s u m p t i o n ，e f f e c t i v e l yi m p r o v e s t h eu t i l i z a t i o no fn e t w o r kr e s o u r c e s k e y w o r d s ：m p l s ；f a s tr e r o u t i n g ；t r a f f i ce n g i n e e r i n g ；f a u l tr e c o v e r y i i i 江蘇大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版， 允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江蘇大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部 內(nèi)容或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃 描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 保密口，在年解密后適用本授權(quán)書。 不保密囹。 學(xué)位論文作者簽名： 糾；) 乓6rf e l - 同爍指導(dǎo)教師簽名1 茂蓮萎 a dl p 年6 月i e l 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú) 立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容以外，本論 文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文 的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本 人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 日期：咩6 月日 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 課題研究背景與意義 第一章緒論 近年來，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)( i n t e r n e t ) 的蓬勃發(fā)展，出現(xiàn)了“e v e r y t h i n go v e r i p 的局面。話音、數(shù)據(jù)及圖像等各種業(yè)務(wù)均能在i p 網(wǎng)上進(jìn)行傳輸，i p 業(yè)務(wù)成 為通信業(yè)務(wù)的主流。但由于i p 協(xié)議是無連接協(xié)議，不能保證足夠的吞吐量和符 合要求的傳送時(shí)延，只能盡最大努力( b e s te f f o r t ) 來滿足用戶的需要，所以出 現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量難以保證、路由器成為瓶頸等問題。隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量和用戶量的 急速增長(zhǎng)，對(duì)信息和網(wǎng)絡(luò)依賴程度同益增大，網(wǎng)絡(luò)可靠性問題逐漸凸顯。目前， i n t e r n e t 上開展的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)失效后的快速恢復(fù)提出了尖銳的挑戰(zhàn)，提供連 續(xù)可靠的網(wǎng)絡(luò)操作已成為流量工程的一項(xiàng)重要目標(biāo)。因此，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)提供業(yè)務(wù)保 護(hù)和恢復(fù)機(jī)制，保證網(wǎng)絡(luò)在發(fā)生故障時(shí)不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)流的傳送造成大的影響。傳統(tǒng) i p 網(wǎng)絡(luò)依靠動(dòng)態(tài)路由協(xié)議來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)或鏈路發(fā)生故障時(shí)，i g p 協(xié)議把拓?fù)渥兓瘮U(kuò)散給各路由器，網(wǎng)絡(luò)收斂后，路由器通過使用s p f 算法更新路 由表就能將業(yè)務(wù)流繞過故障點(diǎn)傳輸?shù)侥康牡?，整個(gè)收斂過程需要秒級(jí)甚至上分鐘 時(shí)間。對(duì)于目前的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)而言，一致認(rèn)同的最大故障恢復(fù)時(shí)間應(yīng)該在5 0 m s 左 右，而傳統(tǒng)的i p 網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)耗時(shí)太長(zhǎng)，顯然不能滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的要求。 多協(xié)議標(biāo)簽交換( m u l t i - p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g ，m p l s ) 【l 】是一種在開 放的通信網(wǎng)上利用標(biāo)簽引導(dǎo)數(shù)據(jù)高速、高效傳輸?shù)男录夹g(shù)。m p l s 能以無連接或顯 式路由的方式提供面向連接的業(yè)務(wù)。作為下一代核心網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)，m p l s 通過 標(biāo)簽交換1 2 】機(jī)制，不僅可以提供比傳統(tǒng)i p 更有效的o o s 保證和流量工程，而且具 有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)生存性能力。m p l s 的保護(hù)機(jī)制在網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生以后，可比i p 層提 供更快的反應(yīng)時(shí)間。m p l s 能夠在保證在5 0 m s 時(shí)間內(nèi)恢復(fù)故障。簡(jiǎn)單而言，在一 個(gè)m p l s 網(wǎng)絡(luò)中修復(fù)故障的關(guān)鍵目的就是盡可能地縮短故障引起的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸 中斷的時(shí)間。如果可能的話，建立起來的標(biāo)簽交換路徑( 可能正在傳輸數(shù)據(jù)) 應(yīng)該 能不中斷的進(jìn)行故障恢復(fù)。這就意味著鏈路以及交叉連接的設(shè)備應(yīng)該不會(huì)受到故 障的影響，并且很少有數(shù)據(jù)丟失。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，很多m p l s 故障恢復(fù)方案 被提出并有效地解決了網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)中的若干問題。同時(shí)m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制可 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 以選擇保護(hù)流量的類型并且能提供非常靈活的保護(hù)流量顆粒度。 1 2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 9 9 7 年，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組( i e t f ) 專門成立了m p l s 工作組，負(fù)責(zé)開發(fā)和 制定有關(guān)m p l s 的標(biāo)準(zhǔn)。目前形成的標(biāo)準(zhǔn)草案主要關(guān)于m p l s 技術(shù)的基本實(shí)現(xiàn)，包 括標(biāo)簽的定義及編碼、標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議規(guī)范、m p l s 體系機(jī)構(gòu)、m p l s 基本應(yīng)用等。 目前，m p l s 工作組的工作重點(diǎn)己經(jīng)從原理技術(shù)的基本實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移到m p l s 技術(shù) 的應(yīng)用中來，主要面向m p l s 如何更有效地提供增值服務(wù)，m p l s 在局域網(wǎng)中的應(yīng) 用、m p l s 與光傳輸網(wǎng)的融合、m p l s 流量工程技術(shù)的具體應(yīng)用等。在故障恢復(fù)方 面，m p l s 作為未來骨干網(wǎng)的核心技術(shù)，其故障恢復(fù)機(jī)制對(duì)于保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作 以及保證關(guān)鍵應(yīng)用的q o s 至關(guān)重要，因此m p l s 工作組將m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制作為 重要研究目標(biāo)之一。目前i e t fr f c 3 4 6 9 已規(guī)定了m p l s 故障恢復(fù)的框架，定義了 故障恢復(fù)中一些基本概念、基本類型以及基本原則等，但具體的實(shí)現(xiàn)機(jī)制、策略、 方案，多層修復(fù)，跨不同網(wǎng)絡(luò)的故障恢復(fù)以及各種不同的算法仍在研究之中。 國外方面，目前已提出了各種具體m p l s 故障恢復(fù)方案。k i n i 等提出了使用 共享的備份l s p 進(jìn)行故障恢復(fù)的多種模型。m a k a m 等提出通過在發(fā)生故障時(shí)向上 游發(fā)送故障指示信號(hào)將流量切換到備份l s p 實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)的方案。h a s k i n 等提出 在建立備份l s p 時(shí)構(gòu)成回路實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)，降低丟包率。r a b b a t 等在研究m p l s 區(qū)分服務(wù)的基礎(chǔ)上提出根據(jù)不同類別和優(yōu)先級(jí)進(jìn)行故障恢復(fù)的方案。c h e n 等研究 了修改l d p 消息的分布式快速故障恢復(fù)方法。在對(duì)目前方案研究總結(jié)的基礎(chǔ)上， s h a r m a 等給出了m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制的框架。a w d u c h e t s 等將m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制 分為鏈路保護(hù)、節(jié)點(diǎn)保護(hù)、路徑保護(hù)和網(wǎng)段保護(hù)4 種類型，分析了l s p 信道屬性 的恢復(fù)屬性，并根據(jù)備份l s p 和保護(hù)l s p 的數(shù)量分析了幾種選項(xiàng)。為了使m p l s 中的信令協(xié)議支持故障恢復(fù)，h e lls t r a n d 等擴(kuò)展了c r - l d p 和r s v p - t e 信令協(xié)議， o w e n s 等擴(kuò)展了r s v p t e 信令協(xié)議，使其支持建立備份l s p 并可在l s p 發(fā)生故障 時(shí)傳播故障指示信號(hào)。仿真實(shí)驗(yàn)方面，s r i k i t j a 等通過擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)仿真器n s 對(duì)兩 種故障恢復(fù)機(jī)制，即為每個(gè)q o s 連接事先建立可共享的備份路徑和僅在收到故障 通知時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)恢復(fù)作了性能比較。 國內(nèi)方面，近年來也有很多關(guān)于m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制的研究。主要有：王勤 2 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 民等基于鏈路監(jiān)控的m p l s 保護(hù)機(jī)制的研究；楊天樂，楊愛英關(guān)于m p l s 網(wǎng)絡(luò)中m ：n 方式保護(hù)與恢復(fù)方案的研究；黃維華針對(duì)m p l s 網(wǎng)絡(luò)的可靠性及恢復(fù)機(jī)制進(jìn)行了 研究；常新杰等有關(guān)m p l s 網(wǎng)絡(luò)中的故障保護(hù)措施的研究；黃河等針對(duì)故障恢復(fù) 與區(qū)分服務(wù)相結(jié)合的故障恢復(fù)模型的相關(guān)研究；袁泉等有關(guān)m p l s 網(wǎng)絡(luò)中錯(cuò)誤恢 復(fù)機(jī)制的研究與分析；朱樹人等進(jìn)行了基于m p l s d i f f s e r v 流量工程的故障恢復(fù) 模型的相關(guān)研究；許先斌研究了基于m p l s 快速重路由機(jī)制的故障恢復(fù)方案等等。 m p l s 作為未來骨干網(wǎng)的核心技術(shù)，發(fā)展很快，其故障恢復(fù)機(jī)制能夠保證整個(gè) 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作以及保證關(guān)鍵應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量q o s ，因此m p l s 工作組將m p l s 故障恢 復(fù)機(jī)制作為了一項(xiàng)重要研究目標(biāo)。 1 3 論文研究?jī)?nèi)容與研究工作 m p l s 快速重路由作為m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制的核心技術(shù)，能夠在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障 時(shí)實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)，保證5 0 m s 內(nèi)的切換速度，減少由于網(wǎng)絡(luò)失效而導(dǎo)致的長(zhǎng)時(shí)間 流量轉(zhuǎn)發(fā)中斷。目前各種快速重路由方案相繼被提出，其中經(jīng)典方案有m a k a m 方 案、h a s k i n 方案以及r s v p 方案，其它方案都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展的。論文分析總 結(jié)了經(jīng)典方案各自的優(yōu)點(diǎn)與局限性，具體針對(duì)各方案所具有的一個(gè)共同的缺陷， 即備份帶寬資源大量浪費(fèi)的現(xiàn)象，提出一種快速重路由優(yōu)化方案，該方案包含兩 方面的內(nèi)容，一為優(yōu)化的備份資源信息共享機(jī)制，該機(jī)制通過使網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié) 點(diǎn)掌握有限范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)與鏈路的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)備份資源在網(wǎng)絡(luò)中全局性的共 享；二為優(yōu)化的備份路徑選擇算法，該算法基于經(jīng)典最短路徑算法，通過在鏈路 權(quán)重中添加帶寬的限制，優(yōu)先選擇備份資源帶寬大的鏈路，可進(jìn)一步降低對(duì)網(wǎng)絡(luò) 預(yù)留資源的需求。本文具體研究?jī)?nèi)容與研究工作如下： ( 1 ) m p l s 及其故障恢復(fù)機(jī)制的研究。論文研究了m p l s 技術(shù)，簡(jiǎn)要介紹m p l s 基本原理、技術(shù)特點(diǎn)以及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，同時(shí)對(duì)m p l s 流量工程技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研 究，簡(jiǎn)要介紹m p l s 流量工程的概念、技術(shù)特點(diǎn)以及技術(shù)優(yōu)勢(shì)。詳細(xì)研究并介紹 了f l p l s 故障恢復(fù)機(jī)制，內(nèi)容包括m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制的基本思想、技術(shù)術(shù)語，并 針對(duì)目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀對(duì)m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制進(jìn)行了分類，詳細(xì)描述了各分類 的特點(diǎn)與局限性。 ( 2 ) m p l s 快速重路由及其經(jīng)典方案的研究。m p l s 快速重路由f r r 作為f l p l s 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 故障恢復(fù)機(jī)制的核心技術(shù)，論文集中對(duì)其進(jìn)行了研究，分析了f r r 技術(shù)相比傳統(tǒng) 故障恢復(fù)技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)。研究比較了幾種f r r 保護(hù)模式，f r r 技術(shù)分為路徑 保護(hù)以及局部保護(hù)兩種保護(hù)模式，局部保護(hù)又可以分為鏈路保護(hù)和節(jié)點(diǎn)保護(hù)。路 徑保護(hù)是采用集中化管理系統(tǒng)來實(shí)施故障恢復(fù)，局部保護(hù)是由檢測(cè)到故障的上游 節(jié)點(diǎn)直接發(fā)起恢復(fù)，恢復(fù)的過程是局部的。經(jīng)典f r r 方案有m a k a m 方案、h a s k i n 方案以及r s v p 方案，論文對(duì)各方案分別進(jìn)行研究，分析比較了各方案的優(yōu)點(diǎn)與 缺點(diǎn)。h a s k i n 方案優(yōu)點(diǎn)是丟包少，缺點(diǎn)是恢復(fù)路徑較長(zhǎng)導(dǎo)致時(shí)延較高同時(shí)極易造 成分組失序。m a k a m 方案優(yōu)點(diǎn)是分組失序少，缺點(diǎn)在于故障信息的傳播會(huì)導(dǎo)致時(shí) 延較高同時(shí)造成較大數(shù)目的丟包。r s v p 方案優(yōu)勢(shì)是丟包率小同時(shí)故障恢復(fù)快，缺 點(diǎn)是備份路徑閑置造成大量帶寬資源浪費(fèi)。分析結(jié)果說明各方案均具有一個(gè)共同 的缺陷，即備份資源利用率低，造成了極大的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源耗費(fèi)。 ( 3 ) 提出一種快速重路由優(yōu)化方案。論文在對(duì)經(jīng)典快速重路由方案研究的 基礎(chǔ)上，具體針對(duì)所存在的備份帶寬資源浪費(fèi)的問題，提出一種快速重路由優(yōu)化 方案，即o f r r 方案，該方案包含兩個(gè)方面內(nèi)容：1 優(yōu)化的備份資源信息共享機(jī) 制，通過使備份路徑中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)掌握有限范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)與鏈路的相關(guān)信息，實(shí) 現(xiàn)對(duì)備份資源的有效共享管理j 可以支持備份帶寬資源在網(wǎng)絡(luò)中全局性共享；2 優(yōu)化的備份路徑選擇算法，該算法基于經(jīng)典最短路徑算法d i j k s t r a 算法，通過 在鏈路權(quán)重中添加帶寬資源的限制，優(yōu)先選擇預(yù)留帶寬資源大的鏈路，可進(jìn)一步 降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)預(yù)留資源的需求。 ( 4 ) 仿真試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證。論文搭建了針對(duì)m p l s 快速重路由的o p n e t 網(wǎng)絡(luò) 仿真平臺(tái)，建立仿真網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)置仿真參數(shù)，配置運(yùn)行仿真，應(yīng)用對(duì)比方法， 對(duì)原有方案以及o f r r 方案進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明o f r r 方案在故障恢復(fù)期間 具有更好的恢復(fù)性能，o f r r 方案相比h a s k i n 方案、m a k a m 方案具有更低的丟包 率及更低的服務(wù)中斷時(shí)間，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)資源利用率上比r s v p 方案具有更優(yōu)的性 能，有效減少了備份資源的消耗，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。 1 4 論文組織結(jié)構(gòu) 論文共分六章，各章節(jié)的具體安排如下： 第一章：緒論。簡(jiǎn)要描述了課題的研究背景、選題意義、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以 4 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 及本文主要的研究?jī)?nèi)容與研究工作以及具體章節(jié)安排。 第二章：分別對(duì)m p l s 及其故障恢復(fù)機(jī)制進(jìn)行相關(guān)研究與介紹。本章首先簡(jiǎn) 要描述m p l s 技術(shù)的工作原理、技術(shù)術(shù)語、技術(shù)特點(diǎn)以及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，然后針 對(duì)其應(yīng)用方面引出流量工程，概述了流量工程的必要性以及m p l s 流量工程相對(duì) 于傳統(tǒng)流量工程所具有的技術(shù)特點(diǎn)以及技術(shù)優(yōu)勢(shì)。接著，簡(jiǎn)要敘述了m p l s 故障 恢復(fù)機(jī)制的基本思想、技術(shù)術(shù)語同時(shí)根據(jù)目前對(duì)該機(jī)制的研究現(xiàn)狀對(duì)其進(jìn)行分類 并簡(jiǎn)要描述了各分類的特點(diǎn)與局限性。最后是對(duì)本章內(nèi)容的總結(jié)。 第三章：主要研究介紹m p l s 快速重路由技術(shù)及其經(jīng)典方案。首先，針對(duì)m p i 。s 故障恢復(fù)機(jī)制中的核心技術(shù)，即m p l s 快速重路由f r r 技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究。f r r 分 為路徑保護(hù)以及局部保護(hù)兩種模式，其中局部保護(hù)還可區(qū)分為鏈路保護(hù)以及節(jié)點(diǎn) 保護(hù)，本章分別對(duì)這幾種保護(hù)模式進(jìn)行詳細(xì)描述。接著，介紹了目前經(jīng)典f r r 方 案，在對(duì)經(jīng)典f r r 方案進(jìn)行研究基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)并分別進(jìn) 行了詳細(xì)敘述。最后是對(duì)本章內(nèi)容的總結(jié)性概述。 第四章：提出一種m p l s 快速重路由優(yōu)化方案。本章，首先簡(jiǎn)要回顧了經(jīng)典 快速重路由方案的特點(diǎn)與局限性。具體針對(duì)共同存在的備份資源浪費(fèi)問題，提出 一種m p l s 快速重路由優(yōu)化方案( o f r r 方案) 。該方案包含兩方面的內(nèi)容，即優(yōu)化 的備份資源信息共享機(jī)制以及優(yōu)化的備份路徑選擇算法。本章具體針對(duì)這兩方面 對(duì)o f r r 方案進(jìn)行了詳細(xì)描述。最后，對(duì)新方案在可擴(kuò)展性以及網(wǎng)絡(luò)資源利用率 兩方面進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)。 第五章：仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)與結(jié)果分析。本章主要基于o p n e t 軟件搭建出網(wǎng)絡(luò)仿 真平臺(tái)，設(shè)置仿真參數(shù)，應(yīng)用對(duì)比方法，對(duì)m a k a m 方案、h a s k i n 方案、r s v p 方 案與本文所提出的新方案做了丟包率、業(yè)務(wù)流切換時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)資源利用率三方面 的仿真，根據(jù)仿真曲線對(duì)其性能進(jìn)行了比較分析，得出本文的結(jié)論。 第六章是全文總結(jié)與展望。對(duì)全文的工作與成果做了總結(jié)，并對(duì)未來工作做 出了展望。 5 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制相關(guān)研究 為了提供更多、更穩(wěn)定、更有效率的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在新一代骨干網(wǎng)絡(luò)中引進(jìn)了 m p l s 3 】技術(shù)，該技術(shù)萃取了a t m 快速交換的精神，并能很好地與目前最普遍的i p 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相整合。提供的顯式路由技術(shù)使得流量工程可以方便在i p 網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施， 為流量工程實(shí)施提供了一種新的途徑。 目前，隨著網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用越來越多，網(wǎng)絡(luò)必須能夠在故障發(fā)生時(shí)保證其連續(xù)性 和服務(wù)質(zhì)量。傳統(tǒng)的方法是由內(nèi)部網(wǎng)關(guān)防議i g p 4 】負(fù)責(zé)在發(fā)生失效時(shí)，對(duì)剩余拓 撲進(jìn)行匯聚，快速產(chǎn)生路由。但是，由于t g p 協(xié)議需要相當(dāng)長(zhǎng)的幾秒鐘時(shí)間進(jìn)行 匯聚，造成分組大量丟失、延時(shí)過長(zhǎng)，甚至發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。使用s o n e t 的i p 網(wǎng) 絡(luò)可以使用自動(dòng)保護(hù)切換a p s 機(jī)制將流量切換到備用鏈路，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)。但是， a p s 直接在路由器上運(yùn)行，i g p 需要針對(duì)鏈路另一段的新鄰居進(jìn)行匯聚，因此在 新的i g p 鄰居啟動(dòng)之前，仍然會(huì)有重大流量丟失。a p s 還帶來附加成本，即實(shí)現(xiàn) a p s 的增減復(fù)用器a d m 的硬件成本。m p l s 故障恢復(fù)機(jī)制是m p l s 流量工程的一種 重要應(yīng)用特性，能夠保證發(fā)生故障時(shí)在期望的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)在恢復(fù) 后能夠保持所需的q o s 。 2 1m p l s 技術(shù)簡(jiǎn)介 各種網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求越來越高，要求網(wǎng)絡(luò)能夠傳輸語音、圖 像，要求傳輸速度快，延時(shí)少，要求網(wǎng)絡(luò)具有很好的q o s 性能等等。m p l s 結(jié)合了 第二層的高速交換能力和第三層的靈活特性，使i p 網(wǎng)具備高速交換、流量控制、 q o s 等性能，更好地滿足網(wǎng)絡(luò)各種業(yè)務(wù)的需求。 2 1 1m p l s 技術(shù)工作原理 m p l s 是一個(gè)可以在多種第二層媒質(zhì)上進(jìn)行標(biāo)簽交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這一技術(shù)結(jié) 合了第二層交換和第三層路由的特點(diǎn)，將第二層的基礎(chǔ)設(shè)施和第三層的路由有機(jī) 結(jié)合起來。在m p l s 網(wǎng)絡(luò)的邊緣實(shí)施第三層的路由，而在網(wǎng)絡(luò)核心采用第二層交 換。m p l s 通過在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽交換來實(shí)現(xiàn)包的轉(zhuǎn)發(fā)。m p l s 允許不改變現(xiàn)有 6 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 的路由協(xié)議，同時(shí)可以在多種第二層物理媒質(zhì)上實(shí)施，如a t m 、f r 、e t h e r n e t 以 及p p p 。 m p l s 是一種特殊的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，它為進(jìn)入網(wǎng)中的i p 數(shù)據(jù)包分配標(biāo)簽，并通過 對(duì)標(biāo)簽的交換實(shí)現(xiàn)i p 數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。標(biāo)簽作為i p 包頭在網(wǎng)絡(luò)中的替代品而存在， 在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部m p l s 在數(shù)據(jù)包所經(jīng)過的路徑沿途通過交換標(biāo)簽來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)數(shù)據(jù) 包要退出m p l s 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，數(shù)據(jù)包被解開封裝，繼續(xù)按照i p 包的路由方式到達(dá)目的 地。 如圖2 - 1 所示為一個(gè)基本的m p l s 網(wǎng)絡(luò)，在該網(wǎng)絡(luò)中，包含一些基本的元素。 網(wǎng)絡(luò)邊緣的節(jié)點(diǎn)l 做標(biāo)簽邊緣路由器( l e r ) ，網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)稱為標(biāo)簽交換路由 器( l s r ) 。l e r 節(jié)點(diǎn)在m p l s 網(wǎng)絡(luò)中完成的是i p 包的進(jìn)入和退出過程；l s r 節(jié)點(diǎn) 在網(wǎng)絡(luò)中提供高速交換功能。m p 。s 節(jié)點(diǎn)之間的路徑稱為標(biāo)簽交換路徑( l s p ) 。一 條l s p 可以看成是一條貫穿網(wǎng)絡(luò)的單向隧道。 圖2 1m p l s 網(wǎng)絡(luò)基本模型圖 m p l s 工作流程可以分為幾個(gè)方面，即網(wǎng)絡(luò)的邊緣行為、網(wǎng)絡(luò)的中心行為以及 標(biāo)簽交換路徑的構(gòu)建。 網(wǎng)絡(luò)的邊緣行為：當(dāng)i p 數(shù)據(jù)包到達(dá)一個(gè)l e r 時(shí)，m p l s 第一次應(yīng)用標(biāo)簽。首 先，l e r 要分析i p 包頭的信息，并且按照它的目的地址和業(yè)務(wù)等級(jí)加以區(qū)分。在 l e r 上，m p l s 使用轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類( f e c ) 這一概念來將輸入的數(shù)據(jù)流映射到一條l s p 上去。簡(jiǎn)單而言，f e c 就是定義了一組沿著同一條路徑，有相同處理過程的數(shù)據(jù) 包。這就意味著所有f e c 相同的包都可以映射到同一個(gè)標(biāo)簽中。對(duì)于每一個(gè)f e c ， l e r 都建立一條獨(dú)立的l s p 穿過網(wǎng)絡(luò)，到達(dá)目的地。數(shù)據(jù)包分配了一個(gè)f e c 后， l e r 就可以根據(jù)標(biāo)簽信息庫( l i b ) 來為其生成一個(gè)標(biāo)簽。l i b 將每一個(gè)f e c 都映 射到l s p 下一跳的標(biāo)簽上。如果下一跳的鏈路是a t m 的話，則m p l s 將使用a t mv c c 里的v c i 作為標(biāo)簽。轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，l e r 檢查l i b 中的f e c ，然后將數(shù)據(jù)包用l s p 7 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 的標(biāo)簽封裝，從l i b 所規(guī)定的下一個(gè)接口發(fā)送出去。 網(wǎng)絡(luò)的核心行為：當(dāng)一個(gè)帶有標(biāo)簽的包到達(dá)l s r 時(shí)，l s r 提取入局標(biāo)簽，同 時(shí)以它作為索引在l i b 中查找。當(dāng)l s r 找到它的相關(guān)信息后，取出出局的標(biāo)簽， 并由出局標(biāo)簽替代入局標(biāo)簽，從l i b 中所描述的下一跳接口送出數(shù)據(jù)包。最后， 數(shù)據(jù)包到達(dá)了m p l s 域的另外一端，在這一點(diǎn)，l e r 剝?nèi)シ庋b的標(biāo)簽，仍然按照 i p 包的路由方式將數(shù)據(jù)包繼續(xù)傳送到目的地。 標(biāo)簽交換路徑構(gòu)建：建立l s p 的方式主要有兩種，一種是以h o p - b y - h o p 路 由方式建立l s p ；另外一種就是以顯式路由方式建立l s p 。第一種方式所建立的 l s p 是所有從源節(jié)點(diǎn)到一個(gè)特定目的節(jié)點(diǎn)的i p 樹的一部分。對(duì)于這些l s p ，m p l s 模仿i p 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的那種面向目的地的方式建立了一組樹。不同于傳統(tǒng)的i p 路 由，每一跳路由器都要檢查包的目的地址，并且選擇一條合適的路徑將數(shù)據(jù)包發(fā) 送出去，m p l s 中，數(shù)據(jù)包雖然也沿著i p 路由所選擇的同一條路徑進(jìn)行傳送，但 是它的數(shù)據(jù)包頭在整條路徑上從始至終都沒有被檢查。在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，m p l s 生成 的樹是通過一級(jí)一級(jí)為下一跳分配標(biāo)簽，并與它們的對(duì)等層交換標(biāo)簽而生成的。 交換是通過標(biāo)簽分配協(xié)議( l d p ) 的請(qǐng)求以及對(duì)應(yīng)的消息完成的。第二種方式構(gòu) 建l s p 不同于h o p b y h o p 路由方式，顯式路由方式不會(huì)形成i p 樹。而是從源端 到目的端建立一條直接的端到端的路徑，m p l s 允許網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行人員在源節(jié)點(diǎn)就確 定一條顯式路由的l s p ，以規(guī)定數(shù)據(jù)包將選擇的路徑。其最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以利 用流量設(shè)計(jì)“引導(dǎo) 數(shù)據(jù)包，從而可以避免擁塞或者滿足業(yè)務(wù)的o o s 等。 m p l s 是一種使用i p 路由信息基于標(biāo)簽交換的技術(shù)。在m p l s 中定義了一些相 關(guān)技術(shù)術(shù)語，以下是對(duì)一些關(guān)鍵性術(shù)語的簡(jiǎn)要介紹： ( 1 ) 多協(xié)議。m p l s 位于傳統(tǒng)的第二層和第三層協(xié)議之間，其上層協(xié)議與下 層協(xié)議可以是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的各種協(xié)議。如：第三層協(xié)議i p v 4 ，i p v 6 ，i p x 等，第 二層協(xié)議a t m ，f r a m e r e l a y ，e t h e r n e t 等。圖2 - 2 為m p l s 協(xié)議棧示意圖。 i p v 4i p v 6 m p l s f r a m e a t me t h e m e t r e l a y 圖2 - 2m p l s 協(xié)議棧示意圖 8 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 2 ) 標(biāo)簽( l a b e l ) 。是一個(gè)比較短的，定長(zhǎng)的，非結(jié)構(gòu)化的，通常只具有 局部意義的標(biāo)識(shí)。這些標(biāo)簽通常位于數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)鏈路層封裝頭和協(xié)議數(shù)據(jù) 單元( p r o t o c o ld a t au n i t ，p d u ) 之間，用來提高數(shù)據(jù)分組的分發(fā)性能，標(biāo)簽 通過一個(gè)特定過程和f e c 相映射，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過標(biāo)簽的切換來轉(zhuǎn)發(fā)分組數(shù)據(jù)。 圖2 3 為m p l s 標(biāo)簽格式。 l a b e le x pst t l 2 0 b i t s3 b i t sl b i t s8 b i t s 圖2 3m p l s 標(biāo)簽格式 ( 3 ) 等效轉(zhuǎn)發(fā)類( f o r w a r d i n ge q u i v a l e n c ec l a s s ，f e c ) 。轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)等級(jí)別。 將若干等同的數(shù)據(jù)流合并起來，就稱為轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類。例如目的地址酶綴相同的數(shù) 據(jù)分組，f e c 的歸類方法可以各不相同，粒度也有差別，例如，我們可以按照一 定的方法把具有同一目的地址前綴的分組按照q o s 劃分為不同的具有不同q o s 的 f e c 。 ( 4 ) 標(biāo)簽分配協(xié)議( l a b e ld i s t r i b u t i o np r o t o c o l ，l d p ) 。根據(jù)數(shù)據(jù)流的 要求，負(fù)責(zé)在標(biāo)簽交換路由器之間分發(fā)標(biāo)簽的協(xié)議。 ( 5 ) 標(biāo)簽交換路由器( l a b e ls w i t c h i n gr o u t e r ，l s r ) 。能夠交換帶有m p l s 標(biāo)簽的分組的設(shè)備。 ( 6 ) 標(biāo)簽邊緣路由器( l a b e le d g er o u t e r ，l e r ) 。接受沒有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)分 組( i p 分組) ，并在入口處加入標(biāo)簽。l e r 在網(wǎng)絡(luò)邊緣會(huì)移除標(biāo)簽，發(fā)送沒有標(biāo) 簽的分組到i p 網(wǎng)絡(luò)的出口。 ( 7 ) 標(biāo)簽交換路徑( l a b e ls w i t c h e dp a t h ，l s p ) 。使用m p l s 協(xié)議建立起 來的分組轉(zhuǎn)發(fā)路徑，相當(dāng)于一隧道，由標(biāo)記分組源l s r 與目的l s r 之間的一系列 l s r 以及它們之間的鏈路構(gòu)成。 ( 8 ) 標(biāo)簽信息庫( l a b e li n f o r m a t i o nb a s e ，l i b ) 。用來存放l s r 通過l d p 協(xié)議接收到的各種標(biāo)簽綁定的數(shù)據(jù)表。類似于路由表，包含各個(gè)標(biāo)簽所對(duì)應(yīng)的各 種轉(zhuǎn)發(fā)信息，如入口標(biāo)簽，入口設(shè)備等。圖2 - 4 為標(biāo)簽信息庫示意圖。 9 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 f e c ：轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類 l a b e li n 入口標(biāo)簽i fi n 入口設(shè)備 l a b e lo u t 出口標(biāo)簽i fo u t 出口 圖2 4 標(biāo)簽信息庫 2 1 2m p l s 技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用 m p l s 可以在路由器、支持標(biāo)簽交換的a t m 5 】交換機(jī)上，僅僅根據(jù)一個(gè)簡(jiǎn)單的 標(biāo)簽的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，而不必執(zhí)行基于目的i p 地址的復(fù)雜的路由查找算 法。這項(xiàng)技術(shù)給i p 網(wǎng)絡(luò)帶來了許多好處，例舉如下： ( 1 ) 虛擬專用網(wǎng)絡(luò)( v p n ) ：利用m p l s 技術(shù)，服務(wù)提供商可以利用其通常的 體系結(jié)構(gòu)，在骨干網(wǎng)上為多個(gè)客戶創(chuàng)建基于第三層技術(shù)的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，而不需 要用戶端再另外實(shí)施加密技術(shù)或特別的應(yīng)用程序。 ( 2 ) 流量工程( t e ) - 可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的特定流量顯式地設(shè)定一條或多條路徑， 也可以為某類流量設(shè)定性能特性參數(shù)。對(duì)于帶寬沒有被充分利用的路徑，這個(gè)特 性可以優(yōu)化帶寬的利用率。 ( 3 ) 服務(wù)質(zhì)量保證( q o s ) ：利用m p l s 過硬的服務(wù)質(zhì)量保證技術(shù)，服務(wù)提供 商對(duì)v p n 的客戶提供多樣化的質(zhì)量保證。 ( 4 ) 集成i p 網(wǎng)和a t m 網(wǎng)：大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)都采用了重疊模型( o v e r l a y m o d e l ) ，即a t m 運(yùn)行在第二層，i p 運(yùn)行在第三層。這種實(shí)現(xiàn)方式存在擴(kuò)展性問題。 利用m p l s ，運(yùn)營(yíng)商可以把a(bǔ) t m 的控制平面移入到第三層，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的控制管理以 及網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。這項(xiàng)技術(shù)具有非常好的擴(kuò)展性，消除了承載i p 流量時(shí)a t m 信 元標(biāo)識(shí)的額外負(fù)載。 m p l s 結(jié)合了數(shù)據(jù)鏈路層交換的速度、性能以及網(wǎng)絡(luò)層路由選擇的可擴(kuò)展性。 m p l s 支持所有的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，并且其可擴(kuò)展性超越了現(xiàn)今的典型網(wǎng)絡(luò)。m p l s 使 服務(wù)提供商能很好地應(yīng)對(duì)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)爆炸性增長(zhǎng)所帶來的挑戰(zhàn)，在不犧牲現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò) 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的前提下提供差異性服務(wù)。m p l s 支持在a t m 交換網(wǎng)絡(luò)上有效地運(yùn)行i p 服務(wù)。m p l s 可以在一個(gè)基于路由器的i n t e r n e t 骨干網(wǎng)上對(duì)一個(gè)給定的源地址和 目的地址創(chuàng)建不同的路由。通過集成m p l s 到網(wǎng)絡(luò)體系中，許多服務(wù)提供商降低 1 0 江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文 了成本，增加了利潤(rùn)，提供了差異服務(wù)，在與沒有提供m p l s 服務(wù)的，如沒有提 供基于三層的v p n 或沒有提供流量工程的運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)中取得了優(yōu)勢(shì)。 m p l s 所擁有的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)可以為廣大運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)帶來很多益處。國內(nèi)外的運(yùn) 營(yíng)商以及大型企業(yè)有些已經(jīng)開始在它們的骨干內(nèi)部利用m p l s 來提高網(wǎng)絡(luò)資源利 用率。隨著m p l s 技術(shù)越來越走向成熟，應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)越來越廣，會(huì)有更多的價(jià)值 被開發(fā)出來。以下簡(jiǎn)要羅列m p l s 目前主要技術(shù)應(yīng)用： ( 1 ) 利用m p l s 實(shí)現(xiàn)流量工程( t e ) 流量工程可以說是m p l s 的最大優(yōu)點(diǎn)之一。利用m p l s 實(shí)現(xiàn)流量工程，可以使 網(wǎng)絡(luò)管理員從繁瑣的手動(dòng)調(diào)節(jié)困境中解脫出來，使流量工程自動(dòng)化成為可能；另 一方面，m p l st e 6 母1 使流量工程的目的的實(shí)現(xiàn)變得很容易，即使是在一個(gè)復(fù)雜的 運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中。同時(shí)可以為關(guān)鍵業(yè)務(wù)避免或減輕擁塞所帶來的影響，并且可以保 證端到端的q o s 。m p l s 流量工程的實(shí)現(xiàn)較之于其他方案有著更低的維護(hù)費(fèi)用 ( 2 ) 利用m p l s 實(shí)現(xiàn)端到端的q o s 利用m p l s 實(shí)現(xiàn)端到端的q o s ，是m p l s 工作組的一個(gè)重要課題，也是m p l s 的 一個(gè)主要應(yīng)用方向。m p l s 支持綜合業(yè)務(wù)( i n t - s e r v ) i o 】和區(qū)分服務(wù) ( d i f f - s e r v ) 1 1 1 1 2 1 兩種q o s 模型。當(dāng)m p l s 應(yīng)用于邊緣網(wǎng)絡(luò)中時(shí)可以提供對(duì) i n t - s e r v 模型的支持，在此情況下，m p l s 可以通過使用擴(kuò)展的r s v p 作為其控制 信令直接實(shí)現(xiàn)各種i n t - s e r v 所規(guī)定的業(yè)務(wù)。m p i 。s 的標(biāo)簽分配機(jī)制與d i f f s e r v 中對(duì)服務(wù)質(zhì)量的分類與標(biāo)記機(jī)制相近，同時(shí)兩者的控制機(jī)制也相類似并且網(wǎng)絡(luò)的 運(yùn)算工作都在網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行。因此，m p l s 通過將d i f f - s e r v 分配與標(biāo)簽分配過程 相融合來實(shí)現(xiàn)對(duì)d i f f - s e r v 的支持。 ( 3 ) 利用m p l s 實(shí)現(xiàn)虛擬專用網(wǎng)( v p n ) v p n b 1 是指利用隧道技術(shù)和訪問控制技術(shù)在公共網(wǎng)絡(luò)中建立的專用通信網(wǎng) 絡(luò)。在虛擬專用網(wǎng)中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接并沒有傳統(tǒng)專用網(wǎng)所需的端到端 的物理鏈路，而是利用某種公網(wǎng)的資源動(dòng)態(tài)組成，虛擬專用網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶端透明， 用戶好像使用一條用線路進(jìn)行通信。 m p l