RFC双语计划：rfc2105中文版(中英文对照)............Cisco 系统的标签交换体系结构纵览

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Cisco 系统的标签交换体系结构纵览
本备忘录的状态
本备忘录提供了Internet社区的一些信息，但并没有详细讲述任何一种Internet标准。本备忘录的发布不受任何限制。
版权声明
Copyright (C) The Internet Society (1997). All Rights Reserved.IESG 注意：这个协议既不是IETF工作组的一个产品，也不是一个标准的追踪文档。此协议不必须从标准追踪文档中所收到的广泛的、并且深刻的社区评论中获益。
摘要
此文档提供了一种用来网络层分组转发的新型方法的纵览，此方法被称为标签交换。本文档将描述标签交换体系结构的两个主要组成部分：转发和控制组件。当现有的网络层路由协议加入绑定和发布用来控制的标签机制时，用简单的标志交换（label-swapping）技术可以完成转发。标签交换能保留IP的分级特性，并且也有助于改进IP网络的可升级性。当标签交换不依靠ATM时，它就可以直接应用于ATM交换。本文档将描述一定范围内的标签交换应用以及特定应用场景。
目录

1. 介绍 2
2. 标签交换部分 3
3. 转发部分 3
3.1  标签封装 4
4. 控制部分 4
4.1 基于目的地的路由 5
4.2  路由层技术 6
4.3  组播 7

4.4  灵活路由（清晰路由） 8
5. ATM上的标签交换 8
6. 服务质量 9
7  标签交换移植策略 9
8. 总结 10
9. 安全考虑 10
10 知识产权考虑 10
11. 致谢 10
12. 作者地址 10
1. 介绍
持续的Internet发展要求Internet服务提供商们（ISP）能提供更多的带宽。然而，对更多带宽的推动因素不仅仅是Internet的发展，而且也来自于正在显现的多媒体应用的要求。对更多带宽的要求又转过来要求路由器对组播和单播通信来说都能有更高的转发性能（每秒的所发的分组数）。
Internet的发展也要求改良Internet路由系统的分级特性。包含单个路由器所维护的路由信息量的能力，以及建立一个层次路由技术的能力都是支持一个高品质、可升级的路由系统所必须的。
我们看到了在改进转发性能的同时，也需要增加支持组播的路由功能，需要允许对如何路由通信进行更灵活的控制，以及需要提供建立一个路由层技术的能力。此外，有一个能支持更完善地发展以满足新的和日见突出要求的路由系统正变得越来越重要。
标签交换是一种为这些挑战提供了一种有效解决方法的技术。标签交换结合了网络层路由提供的灵活性和丰富功能以及标志交换转发范例所提供的简单性。标签交换转发范例（标志交换）的简单性能在保持有竞争力的价格/性能的同时改良转发性能。通过将一个标签粘到一个宽泛的转发粒度上，同样的转发范例就可以用来支持许多种路由功能，诸如基于目的地的路由、路由层技术、组播、以及灵活路由控制。最终，在保留同样转发范例的同时，简单转发的连接，宽泛的转发粒度，以及进一步发展路由功能的能力能使一个路由系统更完善地发展以满足新的和日益显现的要求。
本文档的其余部分组织如下：第二节介绍了标签交换的主要组件：转发和控制。第三节描述了转发部分，而第四节讲述了控制部分。第五节形容了标签交换怎样和ATM一起使用。第六节描述了使用标签交换以帮助提供一些质量服务。第七节简要讲述了可能的应用场景。第八节对这些结果进行总结。
2. 标签交换部分
标签交换由两部分组成：转发和控制。转发部分使用分组所携带的标签信息（标签）和标签交换所维护的标签转发信息来执行分组转发。控制部分则负责在一组互联的标签交换体系中维护正确的标签转发信息。
3. 转发部分
标签交换使用的基本的转发部分范例是基于标志交换概念的。当一个标签交换收到一个带标签的分组时，此交换在它的标签信息基地（Tag Information Base TIB）中使用这个标签作为索引。TIB中的每个输入端口都包括一个输入标签，以及一个或更多这种形式的子输入端口（输出标签、输出接口、和输出链路层信息）。如果此交换发现一个输入端口带有的输入标签与在这个分组里携带的标签一致的话，那么对于这个输入端口里每一个子输入端口（输出标签、输出接口、和输出连接层信息），交换都将用输出标签来替换分组里的标签，并且用输出链路层信息来替换分组里的链路层信息（如MAC地址），以及在输出接口上转发这个分组。
从上面对转发部分的描述我们可以作出几个结论。首先，转发判决是基于一种精确匹配算法，此算法使用一固定长度且相当短的，用做索引的标签。相对于传统上用在网络层里的的长匹配转发来说，这样做能使用一种简化的转发程序，而且反过来又能得到更高的转发性能（每秒转发的分组数更多）。这种转发程序是足够简单的以致于甚至允许以一种直接的硬件实现。
第二个结论是转发判决与标签的转发粒度无关。例如，应用在单播和组播上的转发算法是一样的，尽管一个单播输入端口仅有一个子输入端口（输出标签、输出接口、和输出连接级信息），而一个组播输入端口则可能有一个或多个子输入端口（输出标签、输出接口、和输出链路层信息）。（对于多路连接来说，输出链路层信息在这种情形下将分组括一个组播MAC地址。）这就例证了为什么带标签转发的同样转发范例能被用于支持不同的路由功能（如单播，组播，等等）。
因而这个简化转发程序从本质上减弱了标签转发的控制部分。新的路由（控制）功能就能在没有发布转发范例的前提下很容易得得以应用。这也意味着在加入新路由功能时重新优化转发性能（通过修改硬件和软件）将不是必需的。
3.1  标签封装
一个分组里可以以几种方式来携带标签信息：
1） 作为一个小的“薄片”标签头嵌入第二层和网络层头之间；
2） 如果第二层头提供足够的语义的话（例如，如下所将要提到的ATM），则作为第二层头的一部分。
3） 作为网络层头的一部分（例如，使用适当修改过语义的IPv6里的流程标志域（Flow Label field）。
因此实际上标签交换是可能在任何媒介类型上，包括点到点连接，多路连接，以及ATM，得以实现。
我们也得出标签转发部分是与网络层无关的结论。对一个特定的网络层协议使用特殊的控制部分能使使用不同网络层协议的标签交换可用。
4. 控制部分
在一个标签和网络层路由（路由器）之间绑定的概念对标签交换来说是必需的。为了提供比较好的分级特性，同时也提供多种路由功能，标签交换需要支持宽泛的转发粒度。一种极端情况是一个标签（绑定）被连结到一组路由上去（更明确地说是连结到这个组中路由的网络层可抵达信息（Network Layer Reachability Information）上）。另一个极端就是一个标签被绑定到单个应用流上（如一个RSVP流）。一个标签也能被绑定到一个组播树上。
控制部分对创建标签绑定负责，然后在标签交换当中发布标签绑定信息。这个控制部分是由一些模块的集合组成的，每个模块都被设计来支持一种特定的路由功能。如果要支持新的路由功能就得添加新的模块。下面将讲述几种模块。
4.1 基于目的地的路由
这一小节我们将描述标签交换是如何支持基于目的地的路由，并追述一个使用基于目的地路由的路由器是如何作出一个转发判决的。这个转发判决是基于单个分组所携带的目的地地址以及由此路由器维护的转发信息基地（Forwarding Information Base FIB）所储有的信息之上的。一个路由器通过使用这个路由器从路由协议上（如OSPF、BGP）收到的信息来建立它自己FIB。
为了支持带标签交换的基于目的地路由，一个标签交换就象一个路由器一样参与到路由协议（如OSPF、BGP）之中，并用它从这些协议收到的信息建立它的FIB。
有三种允许的标签分配和标签信息基地（TIB）管理的方法：（a）下游标签分配，（b）依照需要的下游标签分配，以及（c）上游标签分配。在所有这些方法中，一个交换都要分配标签并将它们绑定到它们FIB里的地址前缀上。在下游分配中，这个在分组里携带的标签被产生并绑定到在连结下游末端处（相对于数据流的方向）转发的一个前缀上。在上游分配里，标签被分配并绑定在连接的上游末端处。“依照需要”分配意思是当标签被上游转换要求去分配时，标签将只能被下游交换分配和发布。方法（b）和（c）在ATM网络里是最有用的（见第5节）。请注意在下游分配中，一个交换要为创建能应用到输入数据分组上的标签绑定以及收到从它的邻近交换来的输出分组的标签绑定而负责。在上游分配中，一个交换要为创建输出标签的标签绑定（即应用到离开交换的数据分组上的标签）和收到从它的邻近交换来的输入标签的标签绑定而负责。
下游标签分配方案运作如下：对于这
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