第三章 IP数据光网络技术
第三章 IP数据光网络技术
3.3
MPLS技术 MPLS技术
第三章
MPLS是将第2层的交换技术和第3层的路由技术 MPLS是将第2层的交换技术和第3 结合起来的一种L2/L3集成数据传输技术 结合起来的一种L2/L3集成数据传输技术 MPLS网络表现 MPLS网络表现
在边缘网络进行路由 在核心网络进行交换
IP 数据光网络技术
（中）
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MPLS把网络第二层的高速交换和流量管理与第 MPLS把网络第二层的高速交换和流量管理与第 三层的可扩展性和灵活性结合，使 IP 和 ATM 技术紧密地结合在一起，是对传统IP over ATM 技术紧密地结合在一起，是对传统IP 技术的改进
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第三章 IP数据光网络技术
第三章 IP数据光网络技术
在ATM上支持IP协议的两种模型 ATM上 支持IP协议的两种模型
ATM 上的 IP
重叠模型
重叠模型采用ATM论坛或ITU-T的信令标准，与标 准的ATM网络及业务兼容。
重叠模型
LAN仿真 ATM上的传统IP （ATM论坛） （IETF） MPOA （ATM论坛） NHRP （IETF）
集成模型
I-PNNI （ATM论坛） IP或Tag交换 （IETF）
重叠模型的缺点：
造成地址和路由协议的重复，IP传送效率相对较低； 需要两套维护和管理功能； 对QoS的保证是极为有限； 对组播业务的支持仅限于逻辑子网内部，子网间的组播仍 需通过传统路由器，对广播和多发业务效率较低。
MPLS （IETF）
（覆盖模型）
对等模型 （peer-to-peer solution） peer- tosolution）
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第三章 IP数据光网络技术
集成模型
集成模型方式是指不使用第2层信令与路由 集成模型方式是指不使用第2 协议，直接通过一定的机制来控制第2层交 协议，直接通过一定的机制来控制第2 换媒体的IPOA技术。 换媒体的IPOA技术。 集成模型的主要思想是将ATM看成IP的对 集成模型的主要思想是将ATM看成IP的对 等层。 网络不需要ATM的地址解析协议。 网络不需要ATM的地址解析协议。 IP 的路由功能与ATM的交换功能结合， 的路由功能与ATM的交换功能结合， ATM交换机成了多协议的路由器。 ATM交换机成了多协议的路由器。 诸多集成模型技术是多协议标记交换技术 （MPLS）的技术基础。 MPLS）
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MPLS网络组成 MPLS网络组成
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MPLS 工作原理
1. LSR建立路由表→产生标签并分发→建立 LSR建立路由表→产生标签并分发→建立 LIB； LIB； 2. 入口LER判断所属FEC→选择标签→转发； 入口LER判断所属FEC→ 3. LSR 读标签→查找本地LIB→标签置换→转 读标签→查找本地LIB→ 发； 4. 出口LER剥离标签→查找路由表→转发。 出口LER剥离标签→查找路由表→转发。
MPLS技术中的关键概念 MPLS技术中的关键概念
MPLS技术可适用于任何网络层协议，故称为 MPLS技术可适用于任何网络层协议，故称为 多协议（multiprotocol），目前主要致力于传 多协议（multiprotocol），目前主要致力于传 输IP业务。 IP业务。 MPLS网络中的关键元素是标签交换路由器 MPLS网络中的关键元素是标签交换路由器 （LSR）。 LSR）。 MPLS的核心协议----标签分发协议（LDP） MPLS的核心协议----标签分发协议（LDP） 提供一套标准的信令机制用于有效地实现标 签的分配与转发功能。
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MPLS基础 MPLS基础
标签
一个简短、具有固定长度和本地意义的标识符， 用以表征转发等价类
标签交换技术的设计思想
路由器
ATM交换机
标记交换路由器 控制单元
转发等价类（FEC） 转发等价类（FEC）
一系列具有某种共性的数据流业务，这些数据从 转发处理的角度而言是等价的
路由协议 (OSPF，BGP)
LDP
路由表 TCP/IP LIB 标记分发协议 标记信息库 标记转发信息库
MPLS中的路由方式 MPLS中的路由方式
逐跳式路由 显式路由
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标记路径
交换结构
LFIB
转发单元
LDP LIB LFIB
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LSR和LER LSR和
标签分发协议（LDP） 标签分发协议（LDP）
LDP（Label Distribution Protocol）是MPLS LDP（ Protocol）是MPLS 的控制与信令协议，是MPLS技术的核心 的控制与信令协议，是MPLS技术的核心 LDP按照分布式控制方式控制标签交换路径 LDP按照分布式控制方式控制标签交换路径 的建立，每个节点根据各自路由模块得到的 路由信息为FEC分配标签，并通告其相邻的 路由信息为FEC分配标签，并通告其相邻的 上下游节点，在每个节点生成标签信息库 （LIB） LIB） 带有标签的分组到达LSR，就根据标签和 带有标签的分组到达LSR，就根据标签和 MPLS中的信息采用交换方式完成分组转发 MPLS中的信息采用交换方式完成分组转发 当路由信息发生改变时，MPLS重新协商标签 当路由信息发生改变时，MPLS重新协商标签 和FEC之间绑定关系并更新LIB FEC之间绑定关系并更新LIB
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LDP的建立与维护 LDP的建立与维护
MPLS标记位置 MPLS标记位置
PPP（POS） PPP包头 MPLS包头 三层IP包或其他
以太网
以太包头
MPLS包头
三层IP包或其他
帧中继
Flags
DLCI
DLCI
DATA
FCS
Flags
标记
ATM包
GFC
VPI
VCI
PTI
CLP
HEC
DATA
标记
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标签交换路径（LSP） 标签交换路径（LSP）
LSP（Label Switched Path）：属于特定FEC LSP（ Path）：属于特定FEC 的分组，在传输时经过的LSR的有序集合。 的分组，在传输时经过的LSR的有序集合。 支持层次化的网络结构 LSP形成的3个过程： LSP形成的3
网络启动后在各节点建立路由转发表； 根据路由转发表，各节点在LDP的控制下建立 根据路由转发表，各节点在LDP的控制下建立 LIB； LIB； 入口LER、中间LSR和出口LER的输入输出标签 入口LER、中间LSR和出口LER的输入输出标签 相互映射、拼接，构成各LSP。 相互映射、拼接，构成各LSP。
LSP的形成 LSP的形成
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MPLS标签交换 MPLS标签交换
RSVP协议 RSVP协议
RSVP是Int-Serv模型中的信令协议 RSVP是 Int- Serv模型中的信令协议 RSVP（Reserved Source Verification RSVP（ Protocol）主要用于点到点或点到多点的 Protocol）主要用于点到点或点到多点的 Internet环境中多媒体用户对网络资源的预约 Internet环境中多媒体用户对网络资源的预约 RSVP的问题 RSVP的问题
RSVP只在一个方向上预留资源，适合于多播 RSVP只在一个方向上预留资源，适合于多播 RSVP是基于分布式管理模式，预留是软状态（无 RSVP是基于分布式管理模式，预留是软状态（无 连接）的，需要周期性刷新
RSVP定义见RFC2205、RFC2750 RSVP定义见RFC2205、
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RSVP资源预留过程 RSVP资源预留过程
RSVP－Extension协议 RSVP－ Extension协议
RSVP-Extension通过显式路由机制在MPLS网 RSVP- Extension通过显式路由机制在MPLS网 络内支持流量工程，建立和维护具有特定IP 络内支持流量工程，建立和维护具有特定IP QoS特性的LSP隧道。 QoS特性的LSP隧道。 RSVP扩展协议对RSVP的扩展： RSVP扩展协议对RSVP的扩展：
利用LSR（包括端点主机）建立和维护LSP隧道 利用LSR（包括端点主机）建立和维护LSP隧道 允许LSR基于本地策略在特定LSP隧道上的任意多 允许LSR基于本地策略在特定LSP隧道上的任意多 条数据流中使用同一个RSVP会话（改善了网络扩 条数据流中使用同一个RSVP会话（改善了网络扩 展性） 对传统RSVP对象进行了扩展，更好地支持流量工 对传统RSVP对象进行了扩展，更好地支持流量工 程和QoS 程和QoS
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CR-LDP信令协议 CR- LDP信令协议
基于路由受限标签分发协议（CR-LDP）是 基于路由受限标签分发协议（CR-LDP）是 MPLS 体系协议之一，它包含了对 LDP 能力 的扩展 受限路由（CR）是一种用于满足流量工程需 受限路由（CR）是一种用于满足流量工程需 求的机制。这些需求是通过扩展 LDP 实现 的，以支持受限标签路径（CR-LSP）： 的，以支持受限标签路径（CR-LSP）：
严格∕松散显式路由 业务流量特性描述 路由锁定 路径挤占 资源分类
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显式路由建立LSP 显式路由建立LSP
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MPLS的技术优势 MPLS的技术优势
扩展性 利用单一的转发机制同时支持多种业务 边缘节点功能与网络内部节点功能分离 标签合并（Label Merge） 标签合并（Label Merge） 显式路由 多种标签映射方法 流量工程 QoS路由 QoS路由 支持区分服务
MPLS-VPN MPLS-
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MPLS相关RFC文档 MPLS相关RFC文档
文档 RFC 3031 RFC 3032 RFC 3443 RFC 3036 RFC 3209 RFC 3212 RFC 3213 标题 Multiprotocol Label Switching Architecture MPLS Label Stack Encoding Time To Live (TTL) Processing in Multi-Protocol Label Switching (MPLS) Networks LDP Specification RSVP-TE: Extensions to RSVP for LSP Tunnels Constraint-Based LSP Setup using LDP Applicability Statement for CR-LDP
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3.4 GMPLS技术 GMPLS技术
GMPLS概述 GMPLS概述
GMPLS对MPLS的扩展 GMPLS对 MPLS的扩展 GMPLS组件 GMPLS组件 GMPLS协议技术 GMPLS协议技术
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GMPLS概述 GMPLS概述
MPLS →MPλS → GMPLS MPλ GMPLS的目的是支持多种资源粒度类型的交 GMPLS的目的是支持多种资源粒度类型的交 换，即支持时隙、波长和光纤端口交换，适 应各种业务对资源的需求 GMPLS 能适应未来对智能光网络进行动态控 制和传送信令的要求
GMPLS对MPLS的扩展 GMPLS对 MPLS的扩展
1. 2. 3. 4. 5. LSR接口类型 LSR接口类型 层次化的标签交换路径 双向标签交换路径 链路绑定和无编号链路 转发邻接
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1．GMPLS的交换接口 GMPLS的交换接口
数据分组接口PSC（Packet Switch Capable） 数据分组接口PSC（ Capable） 二层交换接口L2SC（Layer2 Switch 二层交换接口L2SC（ Capable） Capable） 时分复用接口TDMC（Time Division 时分复用接口TDMC（ Multiplexing Capable） Capable） 波长交换接口LSC（Lambda Switch 波长交换接口LSC（ Capable ） 光纤交换接口FSC（Fiber Switch Capable） 光纤交换接口FSC（ Capable）
GMPLS五种接口类型的关系 GMPLS五种接口类型的关系
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GMPLS的标签设计 GMPLS的标签设计
与相关接口相适应，GMPLS定义了对应于 与相关接口相适应，GMPLS定义了对应于 PSC和L2SC的分组交换标签以及对应于 PSC和 L2SC的分组交换标签以及对应于 TDMC的电路交换标签和对应于FSC的光交 TDMC的电路交换标签和对应于FSC的光交 换标签 GMPLS分组交换标签的定义与MPLS相同 GMPLS分组交换标签的定义与MPLS相同 GMPLS电路交换标签和光交换标签包括： GMPLS电路交换标签和光交换标签包括：
建议标签 设定标签 请求标签 通用标签
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建议标签
建议标签主要用于快速建立光连接。 建议标签由准备建立LSP通道的上游节点发 建议标签由准备建立LSP通道的上游节点发 出，告知下游节点建立这个LSP通道所希望的 出，告知下游节点建立这个LSP通道所希望的 标签类型。 建议标签让上游节点无需获得下游节点的反 馈映射确认，而先对硬件设备进行配置，从 而减少建立LSP通道所需的时间和控制开销。 而减少建立LSP通道所需的时间和控制开销。 建议标签下，LSP通道的最终建立仍需下游节 建议标签下，LSP通道的最终建立仍需下游节 点反馈的“标签映射消息”确定。 点反馈的“ 标签映射消息”
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设定标签
设定标签用于限制下游节点选择标签的范 围。 原因
某种设备只能传输和接收一定范围内的波长信号 某些接口无波长转换能力，要求在数段链路或整 个LSP上维持相同波长 LSP上维持相同波长 为减少波长转换时对信号波形的影响，设备一次 只能对有限个光波长进行处理 某条链路两端设备支持的光波长数目和范围不尽 相同
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设定标签格式
Label Type为希望下游节点接收的通用标签的类别 Type为希望下游节点接收的通用标签的类别 Action为“0”表示希望接收以下子通道定义的标签， Action为 为“1”表示不希望接收以下子通道定义的标签 Subchannel为子通道标签的类型（子通道标签的格 Subchannel为子通道标签的类型（子通道标签的格 式与通用标签格式相同）
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请求标签
请求标签用于LSP路径的建立，由LSP上游节点发 请求标签用于LSP路径的建立，由LSP上游节点发 出，向下游节点申请建立LSP的资源。 出，向下游节点申请建立LSP的资源。 GMPLS请求标签中需要增加对所要建立的LSP的说 GMPLS请求标签中需要增加对所要建立的LSP的说 明。
LSP End Type：指示LSP的类型 Type：指示LSP的类型 G-PID：指示LSP承载的载荷类型 PID：指示LSP承载的载荷类型
通用标签
通用标签是在LSP建立以后，用于指示沿LSP传输业 通用标签是在LSP建立以后，用于指示沿LSP传输业 务的情况。 通用标签的格式与传输所用的技术有关。
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2．层次化的标签交换路径
GMPLS支持多种LSP，从低阶到高阶，依次为： GMPLS支持多种LSP，从低阶到高阶，依次为：
分组LSP（packet LSP） 分组LSP（ LSP） 2层 LSP（layer2 LSP） LSP（ LSP） TDM LSP 波长LSP（λ LSP） 波长LSP（ LSP） 光纤LSP（Fiber LSP） 光纤LSP（ LSP）
层次化的LSP结构 层次化的LSP结构
低阶LSP可以嵌入到高阶的LSP中 低阶LSP可以嵌入到高阶的LSP中 使用层次化的LSP，要求每条 LSP 的起始和终结必 使用层次化的LSP，要求每条 须是在相同接口类型的设备上 层次化的LSP是通过 GMPLS 标签堆栈技术来实现的 层次化的LSP是通过
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LSP的嵌套（流合并） LSP的嵌套（流合并）
TDM级的LSP TDM级的LSP 分组级的 LSP
3 2 1 λLSP λLSP λLSP 光纤级 LSP 1 2 3
LSP的分级嵌套关系 LSP的分级嵌套关系
LSP：标签交换通路 LSP：标签交换通路
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3．双向标签交换路径
传统的MPLS要建立双向LSP就必须分别建立 传统的MPLS要建立双向LSP就必须分别建立 两个单向的LSP 两个单向的LSP GMPLS 定义了建立双向LSP的方法，双向 定义了建立双向LSP的方法，双向 LSP规定两个方向的LSP都应具有相同的流量 LSP规定两个方向的LSP都应具有相同的流量 工程参数 双向LSP采用同一条信令消息，同时建立，可 双向LSP采用同一条信令消息，同时建立，可 以有效地降低建立时延和所需的控制开销。
4．链路绑定和无编号链路
链路绑定是指将那些属性相同或相似的平行 链路绑定为一个特定的链路束，而在链路状 态数据库中则用这个绑定的链路束来代表所 有这些平行的链路。 无编号链路，是指不用IP地址标识链路而采 无编号链路，是指不用IP地址标识链路而采 用在每个网络节点对链路进行本地编号，以 链路经过设备的ID号或接口号作为链路的识 链路经过设备的ID号或接口号作为链路的识 别标志。 上述方法能够减小数据库的大小，相应的链 路状态控制协议所需做的工作也会得到缩 减，大大降低了维护开销。
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5．转发邻接
转发邻接（Forwarding Adjacency，FA）定义为两 转发邻接（Forwarding Adjacency， FA）定义为两 个GMPLS节点间跨越了零个或多个位于同一控制平 GMPLS节点间跨越了零个或多个位于同一控制平 面的节点的TE link。 面的节点的TE link。 由普通的TE link相连的节点间可以有路由邻接，但 由普通的TE link相连的节点间可以有路由邻接，但 通过FA相连的节点间通常不会有路由邻接。 通过FA相连的节点间通常不会有路由邻接。 FA被虚拟为光网络中距离为一跳的隧道，主要用于 FA被虚拟为光网络中距离为一跳的隧道，主要用于 约束路由算法计算光网络中的最佳路径，而不是用 来创建内部网关协议（Interior Gateway Protocol， 来创建内部网关协议（Interior Protocol， IGP）的邻接联系。 IGP）的邻接联系。 FA 的使用主要是为了实现LSP的嵌套，提高带宽利 的使用主要是为了实现LSP的嵌套，提高带宽利 用率。同时，它提供了一种汇聚转发状态的方法， 这样就可以减少所需标签的数量。
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GMPLS组件 GMPLS组件
路由控制器（Routing Controller） 路由控制器（Routing Controller） 连接控制器（Connection Controller） 连接控制器（Connection Controller） IPCC控制器（IP Control Channel IPCC控制器（IP Controller） Controller） Link控制器（Link Controller） Link控制器（Link Controller） 流量工程控制器（TE Controller） 流量工程控制器（TE Controller） TE link准入控制和策略（TE link Admission link准入控制和策略（TE Control and Policy） Policy） 链路状态数据库（Link State Database） 链路状态数据库（Link Database） TE数据库（TE Database） TE数据库（TE Database）
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第三章 IP数据光网络技术
GMPLS控制平面——结构与信息流 GMPLS控制平面——结构与信息流
GMPLS协议技术 GMPLS协议技术
GMPLS信令协议 GMPLS信令协议 GMPLS路由协议 GMPLS路由协议 GMPLS链路管理协议 GMPLS链路管理协议 ……
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GMPLS信令协议（1/2） GMPLS信令协议（1/2）
光网络中的信令和MPLS网络中的信令显著不 光网络中的信令和MPLS网络中的信令显著不 同
ASON中，呼叫和连接分离，使MPLS中一些成熟 ASON中，呼叫和连接分离，使MPLS中一些成熟 的信令协议无法直接在智能光网络中应用，必须 进行必要的扩展 对光通道进行操作的信令过程必须考虑到光传送 网所具有的特性 在ASON中，信令传送可能经过多个UNI、I-NNI ASON中，信令传送可能经过多个UNI、 和E-NNI接口，需要考虑信令信息的格式和定义 NNI接口，需要考虑信令信息的格式和定义
GMPLS信令协议（2/2） GMPLS信令协议（2/2）
核心的GMPLS信令协议的3个部分： 核心的GMPLS信令协议的3
信令功能的描述 RSVP-TE的扩展 RSVP- TE的扩展 CR-LDP的扩展 CR- LDP的扩展
后两个协议分别是在MPLS的RSVP-TE和CR后两个协议分别是在MPLS的RSVP- TE和 CRLDP的基础上的扩展 LDP的基础上的扩展
支持多种交换和转发层次 支持通用标签 支持双向LSP的建立 支持双向LSP的建立
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GMPLS协议定义的新的功能模块 GMPLS协议定义的新的功能模块
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 新型的通用标签请求格式 针对TDM、LSC和FSC接口的标签（通用标签） 针对TDM、LSC和 FSC接口的标签（通用标签） 支持波带交换 从优化目的出发，下游标记请求 下游的标签限制，以支持一些光层的限制 双向LSP的建立 双向LSP的建立 快速故障告警机制的扩展 针对链路保护的保护信息，外加主用LSP和备用LSP的标 针对链路保护的保护信息，外加主用LSP和备用LSP的标 识 带有显式标签控制的显式路由 每一个技术的特定业务参数 LSP管理状态 LSP管理状态 控制通道的分离
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GMPLS协议的通用性 GMPLS协议的通用性
GMPLS是一个通用的协议，具有许多可选参数，只 GMPLS是一个通用的协议，具有许多可选参数，只 有功能模块1、2和10是必需的，6、9是需要实现 有功能模块1 10是必需的，6 的，其它是可选的。 典型的SDH/SONET交换网络中，需要实现功能模块 典型的SDH/SONET交换网络中，需要实现功能模块 1、2、6、9、10和11，7、8可选。 10和 11， 典型的波长交换网络中，需要实现功能模块1、2、 典型的波长交换网络中，需要实现功能模块1 4、5、6、 7、8 、9和11，当在波带交换环境，功能 11，当在波带交换环境，功能 模块3才是必选的。 模块3 典型的光纤交换网络中，需要实现功能模块1、2、 典型的光纤交换网络中，需要实现功能模块1 6、 7、8 、9和11。 11。 可以将功能模块1、8应用到一个基于MPLS的IP网络 可以将功能模块1 应用到一个基于MPLS的IP网络 中，实现链路保护。
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第三章 IP数据光网络技术
第三章 IP数据光网络技术
GMPLS流量工程 GMPLS流量工程
流量工程（Trafic Engineering） 流量工程（Trafic Engineering）
TE是指为了平衡网络链路、交换机和路由器上的流量负 TE是指为了平衡网络链路、交换机和路由器上的流量负 载，根据数据业务流量的特性进行路径选择的处理过程。
GMPLS保护与恢复 GMPLS保护与恢复
链路管理协议（LMP）为节点提供的功能 链路管理协议（LMP）为节点提供的功能
控制信道管理 链路连通性验证 链路所有权关联 链路故障管理
IP网络流量工程的发展阶段 IP网络流量工程的发展阶段
传统的路由器核心网络的量度（Metric）技术 传统的路由器核心网络的量度（Metric）技术 IP重叠型网络的永久虚电路（PVC）技术 IP重叠型网络的永久虚电路（PVC）技术 基于GMPLS的TE技术 基于GMPLS的TE技术
链路故障管理的4个步骤 链路故障管理的4
检测 定位 通告 消除
GMPLS流量工程 GMPLS流量工程
利用约束路由计算显式路径 利用显式路径方式建立LSP 利用显式路径方式建立LSP 利用LSP进行流量分配 利用LSP进行流量分配
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链路保护 链路恢复
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第三章 IP数据光网络技术
第三章 IP数据光网络技术
IETF关于GMPLS协议的标准 IETF关于GMPLS协议的标准
编 号 RFC3945 RFC3946 RFC4206 RFC4257 RFC3471 RFC3472 RFC3473 RFC3474 RFC3475 RFC3476 RFC4003 RFC4208 RFC4202 GMPLS体系结构 GMPLS扩展用于支持SDH/SONET 支持GMPLS流量工程的嵌套LSP GMPLS控制SDH/SONET网络的框架 GMPLS信令的功能 信令CR-LDP GMPLS扩展 信令RSVP GMPLS扩展 GMPLS信令RSVP-TE在ASON应用中的LANA分配 GMPLS信令CR-LDP在ASON应用中的LANA分配 基于GMPLS信令协议的OIF UNI信令的LANA分配 GMPLS信令中的出口控制 GMPLS UNI：RSVP-TE支持层叠模型 GMPLS路由扩展 名 称
思考题（4） 思考题（4
1. 试分析CR-LDP信令协议在支持限制选路方面对 试分析CR-LDP信令协议在支持限制选路方面对 标准LDP信令协议的相关扩展。 标准LDP信令协议的相关扩展。 2. MPLS和GMPLS功能性重点有什么不同？ MPLS和 GMPLS功能性重点有什么不同？ 3. GMPLS 对MPLS的扩展有哪些？为什么要进行 MPLS的扩展有哪些？为什么要进行 这些扩展？ 4. GMPLS的链路管理协议（LMP）有哪些功能？ GMPLS的链路管理协议（LMP）有哪些功能？ 试简述这些功能的作用。 5. 试分析GMPLS流量工程的特点。 试分析GMPLS流量工程的特点。
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