第3章分組交換技術(shù)

現(xiàn)代交換技術(shù)

ModernSwitchingTechnology2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》1第3章分組交換技術(shù)3.2局域網(wǎng)交換技術(shù)3.3IP路由與交換技術(shù)3.1分組交換原理3.4ATM交換技術(shù)3.5寬帶IP網(wǎng)絡(luò)3.6MPLS2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》23.6標(biāo)簽交換原理一.MPLS產(chǎn)生背景二.MPLS基本概念和原理三.MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和基本操作四.MPLS技術(shù)應(yīng)用2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》3一、MPLS產(chǎn)生背景無(wú)連接，Besteffort基于目的地址的路由查詢(xún)每一跳都要獨(dú)立進(jìn)行三層交換速度慢路由器路由表數(shù)量巨大Update:10.0.0.0/8Update:10.0.0.0/810.1.1.110.1.1.110.1.1.110.1.1.1RoutinglookupRoutinglookupRoutinglookup傳統(tǒng)IP轉(zhuǎn)發(fā)方式的缺陷2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》4ATMVSIP比較項(xiàng)ATMIP面向連接交換原理轉(zhuǎn)發(fā)速度分組長(zhǎng)度協(xié)議層數(shù)適合業(yè)務(wù)Qos桌面應(yīng)用面向連接無(wú)連接硬件轉(zhuǎn)發(fā)軟件查表/硬件轉(zhuǎn)發(fā)快慢5/5320/XLayer2Layer3數(shù)據(jù)、話(huà)音、視頻數(shù)據(jù)YesNo昂貴，少便宜，廣2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》5一、MPLS的由來(lái)PACKET

ROUTINGCIRCUIT

SWITCHINGMPLS+IP綜合了IP和電路交換的雙方優(yōu)點(diǎn)兼容目前主流網(wǎng)絡(luò)協(xié)議MPLS+IPIPATMHYBRID2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》6一、MPLS產(chǎn)生背景產(chǎn)生于90年代中后期的ATM與IP融合大討論；疊加模型：IPOA，LANE，MPOA集成模型：Ipsilon公司

IPSwitchingCisco公司

NetFlow；TagSwitching3Com公司

FastIP；Toshiba公司 CellSwitchingRouterBay公司

IPRoutingSwitchingAscend/Lucent公司

IPNavigatorIBM公司

ARIS2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》7一、MPLS產(chǎn)生背景Cisco提出了一系列有關(guān)TagSwitch的Draft1996年,召開(kāi)第一次關(guān)于MPLSBOF會(huì)議1997年IETF成立MPLS工作組2000年由Lucent為首成立MPLSforum2001年IETF第一次提交MPLSRFC提案2005年ATMF和MPLSF合并為MFAforum2007年更名為IP/MPLSForum，后又合并為BroadbandForumMPLS標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》83.6標(biāo)簽交換原理一.MPLS產(chǎn)生背景二.MPLS基本概念和原理三.MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和基本操作四.MPLS技術(shù)應(yīng)用2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》9二、MPLS基本概念和原理AforwardingschemedesignedtospeedupIPpacketforwarding(RFC3031)Idea:useafixedlengthlabelinthepacketheadertodecidepacketforwardingLabelcarriedinanMPLSheaderbetweenthelinklayerheaderandnetworklayerheaderSupportanynetworklayerprotocolandlinklayerprotocol什么是MPLS？2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》10二、MPLS基本概念和原理 MPLS(MultiprotocolLabelSwitch)isamechanisminhigh-performancetelecommunicationsnetworkthatdirectsdatafromonenetworknodetothenext

basedonashortpathlabelratherthanlongnetworkaddress,avoidingcomplexlookupsinaroutingtable.Thelabelsidentifyvirtuallinksbetweendistantnodesratherthanendpoints.MPLScanencapsulatepacketsofvariousnetworkprotocols. -----FromWikipedia什么是MPLS？2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》11二、MPLS基本概念和原理MPLS:MultiprotocolLabelSwitch將路由控制和分組轉(zhuǎn)發(fā)分離，用標(biāo)簽來(lái)識(shí)別和標(biāo)記IP分組，并把標(biāo)簽封裝后的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到已升級(jí)改善過(guò)的交換機(jī)或路由器，由它們?cè)诘诙舆M(jìn)行標(biāo)簽交換，轉(zhuǎn)發(fā)分組；通過(guò)現(xiàn)有的IP路由協(xié)議獲得標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)IP地址和標(biāo)簽之間的映射什么是標(biāo)簽？如何分配標(biāo)簽？如何實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽交換？2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》12二、MPLS基本概念和原理如何從A地到B地？每個(gè)路口問(wèn)路——————逐跳尋址（IP）tax標(biāo)記#4直走AB標(biāo)記#3直走標(biāo)記#2標(biāo)記#1標(biāo)記#3標(biāo)記#4如果有向?qū)?，則根據(jù)向?qū)У臉?biāo)記指示走.bus標(biāo)記#1直走標(biāo)記#2向右轉(zhuǎn)2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》13二、MPLS基本概念和原理IPForwardingLABELSWITCHINGIPForwardingIPIP#L1IP#L2IP#L3IP標(biāo)簽如何定義？如何生成？如何根據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行交換？MPLS工作基本原理邊緣路由——“向?qū)А焙诵慕粨Q——“標(biāo)簽”2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》14PositionsofLERs&LSRs2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》15其它交換技術(shù)中的標(biāo)簽各種網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)簽：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)簽X.25FRATMTDM交換時(shí)要進(jìn)行標(biāo)簽替換。LCGN/LCNDLCIVPI/VCI時(shí)隙號(hào)MPLS之L：標(biāo)簽2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》16二、MPLS基本概念標(biāo)記—Label：標(biāo)記是包含在分組中的短的、定長(zhǎng)的、只有本地意義的標(biāo)識(shí)符。分組的標(biāo)記代表它所屬的轉(zhuǎn)發(fā)屬性（轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)），用來(lái)在一對(duì)標(biāo)記交換路由器間進(jìn)行分組交換。標(biāo)記位于鏈路層幀頭和網(wǎng)絡(luò)層首部之間，封裝格式取決于介質(zhì)。MPLS=2.5層技術(shù)2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》17MPLS的標(biāo)簽ATMEthernetPPPVPIVCI“瘦標(biāo)簽頭”“瘦標(biāo)簽頭”…….IP|PAYLOAD2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》18MPLS標(biāo)記格式二、MPLS基本概念2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》19Thelabeliscarriedinthelayer2headerorina“shim”thatsitsbetweenthelayer2headerandIP.MPLSisalayer2.5.4OctetsCOS:ClassofService(3bits)S:Bottomoflabelstack(1bit)TTL:Time-To-Live(8bits)LabelValue(20bits)TTL(8bits)SCOS(3bits)Layer2ShimIPPayload二、MPLS基本概念和原理2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》20二、MPLS基本概念和原理MPLS位于傳統(tǒng)的第二層與第三層協(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)中存在的各種協(xié)議。IPv6，IPv4、IPX等MPLSEthernet、ATM、FR、PPPMPLS之MP：多協(xié)議2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》21標(biāo)記堆棧及操作討論：分組可以帶多個(gè)標(biāo)記么？L2headLabel3Label2Label1IP分組MPLS域1MPLS域2MPLS域3LabelValue(20bits)TTL(8bits)SCOS(3bits)2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》223.6標(biāo)簽交換原理一.MPLS產(chǎn)生背景二.MPLS基本概念和原理三.MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和基本操作四.MPLS技術(shù)應(yīng)用2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》23三、MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和基本操作MPLS域普通IP分組LDPLDPLDP打上標(biāo)記去除標(biāo)記標(biāo)記交換標(biāo)記交換標(biāo)記交換ACDMPLS入口結(jié)點(diǎn)LERMPLS出口結(jié)點(diǎn)LERB普通路由器標(biāo)記交換路由器LSR打上標(biāo)記的分組LSRLSRLSRLSRLSP基本操作：在LER進(jìn)行路由和標(biāo)記，在LSR進(jìn)行標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)主要由兩類(lèi)路由器構(gòu)成：LER和LSRLSRLSRLSRLSRLSR2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》24MPLS基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)記—Label轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)—FEC（ForwardingEquivalenceClass）標(biāo)記交換路由器—LSR（LabelSwitchRoute）標(biāo)記邊緣路由器—LER(LabelEdgeRoute)標(biāo)記分配協(xié)議—LDP（LabelDistributionProtocol）標(biāo)記交換路徑—LSP（LabelSwitchPath)標(biāo)簽信息庫(kù)—

LIB（LabelInformationBase)2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》25轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)—FECMPLS實(shí)際上是一種分類(lèi)轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)，它將具有相同轉(zhuǎn)發(fā)處理方式（目的地相同、使用的轉(zhuǎn)發(fā)路徑相同、具有相同的服務(wù)等級(jí)等）的分組歸為一類(lèi)，這種類(lèi)別就稱(chēng)為轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)。屬于相同轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)的分組在MPLS網(wǎng)絡(luò)中將獲得完全相同的處理。在MPLS網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)將通過(guò)分組的標(biāo)簽來(lái)識(shí)別分組所屬的轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)。2026/1/9FEC：ForwardingEquivalenceClass《現(xiàn)代交換技術(shù)》26FEC示例假設(shè)不同目的IP包具有如下不同Qos要求124.48.45.20 qos=2143.67.25.77 qos=1143.67.84.22 qos=3124.48.66.90 qos=4143.67.12.01 qos=3可做如下分配：FEC–1label

FEC–2labelb

FEC–3labelc

FEC–4labeld 143.67.25.77124.48.45.20

143.67.84.22124.48.66.90 143.67.12.012026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》27FEC2026/1/9一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)可以是任何一組“轉(zhuǎn)發(fā)特征相同“的包FEC劃分準(zhǔn)則——轉(zhuǎn)發(fā)粒度IP地址（源、目的）、端口號(hào)、IP分組中的流標(biāo)記不同目的地的IP分組可以映射到同一路徑IP1IP2IP1IP2LSRLSRLERLERLSPIP1#L1IP2#L1IP1#L2IP2#L2IP1#L3IP2#L3《現(xiàn)代交換技術(shù)》28課堂練習(xí)1.MPLS網(wǎng)絡(luò)中，為一個(gè)IP分組進(jìn)行分類(lèi)，并根據(jù)FEC添加標(biāo)簽的是（）A.普通IP路由器B.LSR

C.入口LERD.出口LER

2.MPLS網(wǎng)絡(luò)中，下列功能哪一個(gè)不是出口LER的基本功能（）A.標(biāo)簽交換B.分組轉(zhuǎn)發(fā)

C.標(biāo)簽分配D.標(biāo)簽彈出2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》29標(biāo)記交換路徑—LSP用MPLS協(xié)議建立起來(lái)的分組轉(zhuǎn)發(fā)路徑，由標(biāo)記分組源LSR與目的LSR之間的一系列LSR及它們之間的鏈路構(gòu)成——虛電路。LSP實(shí)際上是由路徑上各個(gè)節(jié)點(diǎn)上標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)表中的相關(guān)條目構(gòu)成的。LSP屬于單向傳輸路徑，雙向業(yè)務(wù)傳輸需要在兩個(gè)方向上各建立1條LSP與ATM類(lèi)似與X.25/FR不同2026/1/9思考：LSP如何建立？

通過(guò)LDP協(xié)議《現(xiàn)代交換技術(shù)》30LSP的建立信令協(xié)議，用于在LSR之間分配標(biāo)簽，建立LSP：

LDP:LabelDistributionProtocol,CR-LDP:ConstrainedRouteLDP，

RSVP-TE：……2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》31通過(guò)互發(fā)hello報(bào)文(UDP/port:646/IP:224.0.0.2）由地址大的一方主動(dòng)發(fā)起。(TCP/port:646)會(huì)話(huà)初始化LabelBindingMLDP會(huì)話(huà)過(guò)程鄰居發(fā)現(xiàn)：建立LDP會(huì)話(huà)：建立LSP：LabelRequestforaFEC上游LSR下游LSR2026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》32三種標(biāo)簽分發(fā)機(jī)制上游標(biāo)簽分配方式：從源端分配開(kāi)始至末端（一般不用）下游標(biāo)簽分配方式：從FEC末端開(kāi)始至源端下游標(biāo)簽請(qǐng)求分發(fā)DOD：（用的最多）下游標(biāo)簽主動(dòng)分發(fā)DU：下游自主決定向上游發(fā)布標(biāo)簽2026/1/9LabelBindingLabelBindingLSP出口LSP入口LabelRequestLabelRequestLSP出口LSP入口LabelBindingLabelBindingLabelBindingLabelBindingLSP出口LSP入口路由觸發(fā)《現(xiàn)代交換技術(shù)》332026/1/9標(biāo)簽分發(fā)模式：DoD上游LSR向下游LSR發(fā)送標(biāo)簽請(qǐng)求消息（包含F(xiàn)EC的描述信息）下游LSR為此FEC分配標(biāo)簽，并將綁定的標(biāo)簽通過(guò)標(biāo)簽映射消息反饋給上游LSR路由觸發(fā)請(qǐng)求到目的地址171.68.10/24的標(biāo)簽請(qǐng)求到目的地址171.68.1.0/24的標(biāo)簽請(qǐng)求到目的地址171.68.10/24的標(biāo)簽請(qǐng)求到目的地址171.68.1.0/24的標(biāo)簽分配到171.68.10/24的標(biāo)簽為20分配到171.68.1.0/24的標(biāo)簽為20分配到171.68.10/24的標(biāo)簽為18分配到171.68.1.0/24的標(biāo)簽為18LSR1LSR2LSR3上游下游171.68.1.0/24171.68.4.0/24《現(xiàn)代交換技術(shù)》34標(biāo)簽分發(fā)模式：DU下游LSR在LDP會(huì)話(huà)建立成功，主動(dòng)向其上游LSR發(fā)布標(biāo)簽映射消息上游路由器保存標(biāo)簽，存放到標(biāo)簽映射表中路由觸發(fā)上游下游171.68.1.0/24到171.68.10/24可以使用標(biāo)簽20到171.68.1.0/24可以使用標(biāo)簽20171.68.4.0/24到171.68.10/24可以使用標(biāo)簽18到171.68.1.0/24可以使用標(biāo)簽182026/1/9《現(xiàn)代交換技術(shù)》35MPLS標(biāo)簽分配方法2026/1/947.147.247.3123121233Mapping:#40Request:47.1Mapping:#50Request:47.1LDP信令消息如何傳輸？《現(xiàn)代交換