一、MPLS的发展和演变

多协议标签交换（MPLS）是一种较为流行的网络技术，它使用带标签的报文在网络中传输。

 

1.1MPLS的定义：路由器通过在其之间通告MPLS标签来创建标签到标签的映射关系。这些标签都粘连在IP报文中，使得路由器可以通过标签查找来转发数据流量，而不再通过目的IP地址。这样一来，这些报文都是通过标签交换来进行转发的，而不是通过IP交换。

 

1.2MPLS之前的协议：在MPLS之前，最为流行的WAN协议是ATM和帧中继。

 

MPLS比较这两种协议有什么好处？

1.3MPLS的优势和好处

早期使用标签交换协议的原因是因为速度上的需要。对CPU来说，交换IP报文比交换带标签的报文要慢很多，因为后者仅仅需要查找在报文顶部的标签即可。而路由器转发IP报文是通过提取IP报文头部的目的IP地址，并且在路由表中查找最优匹配来进行的。因为IP地址可以是单播也可以是组播，有4个8位组成，所以查找过程相对复杂。

但是如果IP报文的交换是在硬件中完成的话，它的速度就不是问题了。当前CPU主要责任是处理控制层面的工作，控制层面实际上就是一系列用来帮助数据或者转发数据的协议。控制层面中主要的组件就是路由协议、路由表，以及其他的用来提供数据层面的控制或者信令协议。报文交换或者是转发层面目前都被内建在硬件，也就是ASIC(Application Specific Intergrated Circuits)专用集成电路。在路由器的转发层面运用ASIC可以加速IP报文的转发，就如同带标签的报文一样。因此，如果说当前在网络中实施MPLS的理由仅仅是追求速度的话，这种理由是不真实的。

 

它的优势包括：

1）使用一个统一的标准网络架构

    通过MPLS,可以根据报文的目的地址或者其他的预先配置好的标准对入站报文加上标签，然后在通用的网络架构中转发所有的流量。这是MPLS最大的优势所在。绝大多数的技术都可以在MPLS上实现和传输。不仅仅是IP的传输，还包括语音流量的传输。

   在MPLS骨干网络中传输任意第2层帧的特征被称为MPLS的任意传输（AToM）。转发AToM流量的路由器不需要关系MPLS的有效负荷，而只需要通过查看其顶部的标签来转发带标签的流量。

    服务提供商只需要单一的网络架构就可以运载各种类型的用户流量。 

 

2）比在ATM中集成IP更好

    将IP集成于ATM的价值是非常大的。为了更好的将IP集成与ATM之中，网络界提出了一系列的解决方案。但所有这些解决方案在实施和故障排查的时候都比较麻烦。一种更好的将IP集成于ATM之中的方案就是MPLS的出现。先决条件就是AMT交换机必须更加智能化，必须运行一种IP路由协议，并且还要实施一种标签分发协议。

 

3）无须运行BGP的核心路由器

    在MPLS网络中只有边缘路由器运行BGP,一个ISP如果在它的核心网络中有200台路由器的话，它就需要在这200台路由器中运行BGP。但如果MPLS实施在该网络中，那么只有边缘路由器，或许只有50台左右的路由器需要运行BGP.这些路由器就可以从运行复杂的BGP中解脱出来。（全部的因特网路由表超过15万条的路由条目）。如果路由器不需要了解整个因特网的路由表的话，就需要的内存就会少很多。

 

4）对等体到对等体的MPLS VPN模型

    MPLS VPN中，用户端的一台路由器被称为用户边缘（CE）路由器，它至少与一台服务提供商的路由器存在对等关系，该服务提供商端的路由器被称为提供商边缘PE路由器。

    在MPLS VPN中的私密性是通过使用虚拟路由/转发（VRF）的技术来实现的。VRF确保了来自于不同用户的路由信息保持相互隔离。

    要添加一个用户节点，意味着在PE路由器中只需要添加和CE有对等关系的对等体。不需要像覆盖型模型那样创建很多的虚链路。

 

5）最优的数据传输

    因为ATM和帧中继交换机是纯粹的第2层设备，路由器需要与这些交换机通过创建虚链路的方式来进行互联。任何路由器如果想要直接向边缘的任何其他路由器传输流量，它们之前必需要创建直接的虚链路。这样一来，工作量很大，并且成本很高。

 

6）流量工程

    流量工程的基本思想就是最优化地使用网络架构，包括未充分使用的链路在内，因为它们可能并不是最优的路径（所谓最优路径就是由IP选路决策出来的成本开销最小的路径）。流量工程能够控制流量从非最优的路径进行传输。这样一来，流量就可以更平均地分散到网络中的可用链路中去，从而充分地使用那些没有得到充分使用的链路。

    使用MPLS流量工程还有一个好处，就是可以进行快速重新选路（FRR）.如果某条链路或者路由器失效的话，就可以通过FRR对已经带上标签的数据流量重新进行路由决策。FRR重新选路过程不会超过50ms.