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IP高速骨干网络交换标准MPLS

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2011-11-25 12:25  作者:  来源:互联网  字号:T|T

  多协议标签交换(MPLS,multi-protocol label switching)属于第三代网络架构,是新一代IP高速骨干网络交换的标准,由因特网工程任务组(IETF)提出,由思科、ASCEND、3Com等网络设备厂商主导。
  MPLS是集成式的IP over ATM技术(即在帧中继或ATM交换上结合路由功能),数据包通过虚拟电路传送,只需在OSI第二层(数据链结层)执行硬件式交换(取代第三层(网络层)软件式选路)。它把IP选路与第二层标签交换整合为单一的系统,因此可解决Internet的路由问题,缩短数据包传送的时延,加快网络传输速度,适合于多媒体信息传送。MPLS最大的技术特色是可以指定数据包传送的先后顺序,它使用标签交换(label switching),网络路由器只需判别标签,即可进行传送。
  MPLS的运作原理是为每个IP数据包提供一个标签,并由此决定数据包的路径及优先级。与MPLS兼容的路由器在把数据包转送到其路径前,仅读取数据包标签,无需读取每个数据包的IP地址及标头(网络速度会加快),然后把所传送的数据包置于帧中继或ATM的虚拟电路上,并迅速传送到终点路由器,减少数据包的时延。同时,按帧中继或ATM交换机提供的Qos,对所传送的数据包加以分级,大幅提升网络服务品质,提供多样化服务。
  2 网络的需求
  多年以前,人们期盼ATM能做任何事情,随着Internet的发展,人们试图通过ATM传送话音和图像,但由于ATM自身的一些限制,使它无法适应Internet的高速发展。同时,由于点到点的连接,人们难以承受其价格高昂和对带宽资源的严重浪费。然而,由于IP网的开放性,人们又很难实现端到端的连接,同时话音数据包的传输也存在很多问题。因而,把ATM网与IP网合二为一是人们的初衷。
  3 主要技术的支持
  最早采用的方式是IP over ATM,但遇到非常多的问题和困难,如IP地址与ATM地址之间的映射问题。ATM的优点在于用硬件转发固定长度的包,因为只要看到包头的转发信息就可直接转发,硬把两个协议捆绑在一起没有成功,也未能推广。后来,一些人试图把两种协议的优势相结合,即把ATM的转发机制与IP网的寻址和路由机制结合,由此产生IP交换技术,并通过IETF组织推出MPLS协议。
  4 运营商的需要
  尽管网络需求与日俱增,但由于带宽价格大幅下降,使运营商的收入越来越少,对于新兴运营商来说,要想找到一家投资方,困难自不必说,对于那些身负债务的运营商,也很难有新的资金建造网络。尽管如此,用户并没有因此而停止对新服务的需求,运营商必须寻求新的服务和技术,才能为用户提供更好更智能化的服务。因此,尽管遇到种种困难,运营商还在继续投资网络技术。另一方面,运营商投入大量资金建设骨干网络,但这些骨干网并未被充分利用,网络最后一公里的限制阻碍了信息入户的速度,成为网络发展的瓶颈。
   很多运营商表示,在选择新骨干网时,MPLS将是首选。因此,在未来一段时间内,MPLS将会同ATM、SDH和DWDM一起,并驾齐驱在骨干网络的大军中,有调查显示,未来几年内,在数据网络的骨干网中,MPLS技术的发展前景极好,并在未来的欧洲网络市场中占中心地位。这是因为通过分层次服务和新服务,MPLS将为IP网络带来巨大效益。同时,MPLS能把ATM与IP合并在一起,使网络更简单。
  5 MPLS的应用领域
  MPLS的网络应用主要在三方面:(1)IP网络的Qos;(2)IP网络的流量工程;(3)IP网络的服务功能(如VPN)。由于地区和运营商各不相同,人们对MPLS三方面的需求也有所侧重。
  在美国,发展较快、应用较多的是MPLS在流量工程方面的应用。由于美国的网络历史较长,新老产品同时用于网络,整个网络的结构如同蜘蛛网,十分复杂。在这种情况下,需要合理地分配不同通路上的流量,以充分利用网络的已有资源和通路。MPLS在流量工程方面的功能可恰到好处得到利用。
  在欧洲、中国等地区和国家,由于IP网的发展相对较晚,但发展速度很快,在这种情况下建立的网络带宽较高,例如中国新建的网络带宽都在2.5G左右,因此网络流量工程方面的应用不太紧迫。网络服务供应商把对MPLS提供的增值服务需求提到议事日程上,其中最迫切的是VPN业务,他们希望在IP网上推出帧中继和ATM虚拟专网服务。
  6 MPLS发展前景
  (1)从骨干走向边缘
  MPLS从骨干网走向边缘网已是一种越来越明显的趋势,这一进程将给边缘带来更大带宽、更高智能和更多服务。在接入网中,利用MPLS技术承载的以太网会使网络更易升级和富有弹性。在每个骨干网中,普通以太网只能处理4000个VLAN,而MPLS能使每个路由器最多支持100万个标签。因此,边缘路由器厂商也开始关注MPLS。
  (2)替代ATM
  当初,人们是在ATM网上提供IP服务。目前,从发展趋势看,人们只希望在IP网上提供类似ATM的服务。因为目前完全替代ATM还不可能,所以MPLS将在IP网上发展。未来,人们将逐渐把ATM限制在一小部分有特殊需求的地方,如专网用户租用特定带宽,并在该线路上实现电话和电视会议。
  (3)结合底层光设备
  从整个网络发展方向来看,在未来的核心网上,所有新运营商在第一时间内建立的骨干Internet网都采用光结点。MPLS不再单一存在,它将与底层的光设备相辅相成。以前的IP是第一层、第二层和第三层在一起,现在利用MPLS的基础,IP与底层和光设备结合起来,让不来识别IP路由,即基于IP来驱动光,将来的网络核心是波长路由。现有网络与未来网络的关系是,现有网络将是未来大网络的接入结点。未来网不会摒弃现有的技术和产品,而是把它们结合进来,只是所有的应用都要以IP形式来做。

(责任编辑:单月)

 

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