MPLS在幀中繼網(wǎng)上的應(yīng)用

1 引 言
　　
　　在文件[1]中描述了多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS（Multiprotocol Label Switching ）協(xié)議的結(jié)構(gòu)。作為標(biāo)簽交換路由器能用于幀中繼交換。幀中繼交換運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)層的路由算法（如OSPF，IS-IS）和在這些路由算法基礎(chǔ)上向前傳送數(shù)據(jù)。不需要特定的幀中繼選路。
　　
　　幀中繼交換適用于標(biāo)簽交換時(shí)，在幀的幀中繼數(shù)據(jù)鏈路層的首部DLCI（Data Link Connection Identifier）字段中承載頂層（當(dāng)前）標(biāo)簽。幀中繼交換不處理與頂層標(biāo)簽一起承載的附加信息，如果有多個(gè)標(biāo)簽的包，附加信息與其他標(biāo)簽一起在文件[3]定義的MPLS普通封裝中承載。
　　
　　能夠配置幀中繼永久的虛電路（PVCs）承載標(biāo)簽交換基本業(yè)務(wù)。當(dāng)MPLS標(biāo)簽和幀中繼交換都適合幀中繼交換路由器時(shí)應(yīng)該用DLCIs，根據(jù)本規(guī)范應(yīng)該封裝MPLS業(yè)務(wù)和在網(wǎng)絡(luò)層路由信息基礎(chǔ)上向前傳送。
　　
　　2 幀中繼交換的特性
　　
　　標(biāo)簽交換的結(jié)構(gòu)允許在LSR（Label Switching Router）執(zhí)行中有相當(dāng)大的靈活性，而（可能預(yù)先存在的）硬件有能力約束FR-LSR，多協(xié)議互聯(lián)利用的幀格式和幀中繼標(biāo)準(zhǔn)一樣。由于這樣的約束，F(xiàn)R-LSRs需要一些特殊過程。
　　
　　影響它的性能（如LSRs ）的幀中繼交換的一些主要特點(diǎn)是：
　　
　　*在幀的幀中繼數(shù)據(jù)鏈路首部中DLCI字段上實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽交換功能；這規(guī)定了在包中標(biāo)簽的長度和位置。DLCI字段的長度可能是10（缺�。┗�23比特和在首部中它能夠擴(kuò)展到2或4個(gè)字節(jié)。
　　
　　*當(dāng)在路由器中IP首部上執(zhí)行時(shí)，一般不能實(shí)現(xiàn)“TTL（Time To Live）-減少”功能。
　　
　　*在建立的電路上傳遞參數(shù)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行阻塞控制。可以在幀的首部中設(shè)定標(biāo)記作為阻塞結(jié)果或超過約定的電路參數(shù)。
　　
　　*雖然在標(biāo)準(zhǔn)交換中，可以配置多個(gè)輸入DLCIs對一個(gè)輸出DLCI，在多點(diǎn)對一點(diǎn)電路中得到，一般不完全支持多點(diǎn)對多點(diǎn)VCs。
　　
　　3 標(biāo)簽封裝和堆棧
　　
　　3.1 標(biāo)簽封裝
　　
　　在缺省狀態(tài)，應(yīng)該用普通的標(biāo)簽封裝發(fā)送全部帶標(biāo)簽的包，使用幀中繼空封裝機(jī)理：
　　
　　“n”是Q.922的地址長度，可以是2或4個(gè)字節(jié)。
　　
　　DLCI的Q.922[ITU]表示法（按規(guī)范的順序，權(quán)值最小的比特存儲在第一位，即在存儲器中一個(gè)字節(jié)的最右邊的比特）如下：
　　
　　幀中繼空封裝的使用意味著標(biāo)簽隱含著編碼網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的類型。
　　
　　在文件[3]中描述了關(guān)于標(biāo)簽堆棧結(jié)構(gòu)和返回到幀源的差錯(cuò)消息。
　　
　　對于深層“n”的標(biāo)簽堆棧，普通封裝包含“n”標(biāo)簽，在頂層堆棧條目中承載著對EXP，S和TTL字段的有意義的值，而非標(biāo)簽，標(biāo)簽更適合在按Q.922地址形式編碼的幀中繼數(shù)據(jù)鏈路首部的DLCI字段中承載。
　　
　　3.2 標(biāo)簽堆棧
　　
　　每個(gè)標(biāo)簽堆棧條目用4個(gè)字節(jié)表示
　　
　　標(biāo)簽：20比特標(biāo)簽值；EXP：試驗(yàn)用3比特；S：堆棧的底部1比特；TTL：8比特。
　　
　　4 幀中繼標(biāo)簽交換處理
　　
　　4.1 DLCIs的使用
　　
　　用標(biāo)簽與路由的結(jié)合完成標(biāo)簽交換和用標(biāo)簽值向前傳送包，包括確定任意更換標(biāo)簽的值。在FR-LSR中，頂層（當(dāng)前）MPLS標(biāo)簽在幀的幀中繼數(shù)據(jù)鏈路層的首部DLCI字段中承載。頂層標(biāo)簽載著關(guān)于網(wǎng)絡(luò)類型的隱含信息。
　　
　　對于兩種連接的FR-LSRs，全雙工連接時(shí)LDP（Label Distribution Protocol）一定是可用的。用配置方法分配LDP VC的DLCI值，類似于配置DLCI用在兩個(gè)交換機(jī)之間運(yùn)行IP路由協(xié)議。
　　
　　除這個(gè)配置值以外，用DLCI值可以處理鏈路兩個(gè)方向的MPLS,屬于兩個(gè)獨(dú)立的空間，即，VCs可以是“半雙工”，每個(gè)方向用它自己的DLCI。
　　
　　DLCIs允許的范圍，DLCIs長度和支持通過LDP消息傳達(dá)VC合并。注意用標(biāo)簽的DLCIs范圍取決于DLCI字段的長度。
　　
　　4.2 同類LSPs
　　
　　如果是一個(gè)LSP（Label Switching Path），當(dāng)從LSR1發(fā)送包P到LSR2和LSR3時(shí)，LSR1，LSR2和LSR3用相同的標(biāo)簽堆棧編碼。像一個(gè)LSP使用同類的。
　　
　　4.3 不是同類LSPs
　　
　　如果是一個(gè)LSP，當(dāng)發(fā)送包P到LSR2時(shí)，LSR1用一個(gè)標(biāo)簽堆棧編碼，當(dāng)發(fā)送包P到LSR3時(shí)，而LSR2用不同的編碼。在一般情況下，MPLS結(jié)構(gòu)支持在不同的跳上有不同的標(biāo)簽堆棧編碼的LSPs。當(dāng)收到貼標(biāo)簽的包時(shí)，LSR必須譯碼確定當(dāng)前標(biāo)簽堆棧的值，必須在標(biāo)簽堆棧上運(yùn)行確定堆棧的新標(biāo)簽值和在發(fā)送貼標(biāo)簽的包到它的下一跳之前適當(dāng)?shù)木幋a新值。
　　
　　運(yùn)行幀中繼交換的LSRs和其它LSRs結(jié)合的MPLS網(wǎng)絡(luò)，其它LSRs用其他MPLS封裝，如普通（MPLS填充首部）或ATM封裝。在這樣的網(wǎng)中，可能有些LSRs，帶有幀中繼接口及MPLS普通接口。這是同一LSP的不同跳上有不同標(biāo)簽堆棧編碼LSR的一個(gè)例子。在輸入接口上LSR可能不交換幀中繼標(biāo)簽編碼和在輸出接口上用標(biāo)簽編碼進(jìn)入普通MPLS首部代替它。
　　
　　4.4 幀中繼標(biāo)簽交換回路的預(yù)防和控制
　　
　　FR-LSRs應(yīng)該在空閑FR-LSPs回路或LSP幀中繼段上運(yùn)行，因此FR-LSPs應(yīng)該用回路檢測和可用的回路預(yù)防機(jī)理。
　　
　　4.4.1 FR-LSRs回路控制——MPLS TTL處理
　　
　　在MPLS標(biāo)簽堆棧中編碼的MPLS TTL用下面的機(jī)理：
　　
　�。╝）抑制回路；
　　
　　（b）限制包的范圍。
　　
　　當(dāng)數(shù)據(jù)包沿著LSP傳播時(shí)，如果經(jīng)過路由器的順序相同，不管有沒有標(biāo)簽交換應(yīng)該顯現(xiàn)相同的TTL值。如果數(shù)據(jù)包沿著LSPs層次傳播時(shí)，在TTL值中應(yīng)反映經(jīng)過LSR跳的總數(shù)。
　　
　　MPLS TTL的初始值從前面的TTL值加載到新推進(jìn)的標(biāo)簽條目中，當(dāng)前面的標(biāo)簽堆棧不存在時(shí)，來自網(wǎng)絡(luò)層的首部或預(yù)先存在的低層標(biāo)簽堆棧條目。
　　
　　FR-LSR同層交換貼標(biāo)簽的包不消耗MPLS TTL。FR-LSR的順序是“非-TTL段”。
　　
　　當(dāng)數(shù)據(jù)包從“非-TTL LSP段”顯現(xiàn)時(shí)，它跨過的LSR-跳數(shù)值，應(yīng)該反映在TTL中。在“獨(dú)播”情況下，傳播LSP的長度或LSP幀中繼段的長度到FR-LSR入口節(jié)點(diǎn)，在傳送包進(jìn)入非-TTL LSP段之前，能使入口消耗TTL值。
　　
　　當(dāng)入口FR-LSR消耗MPLS TTL時(shí)，在數(shù)據(jù)包到達(dá)“非-TTL LSP段”的出口前，特殊數(shù)據(jù)包的TTL將過期，F(xiàn)R-LSR一定不交換帶標(biāo)簽的包，而遵守文件[2]中的規(guī)范，企圖返回差錯(cuò)消息到包的源。
　　
　　 *它作為一個(gè)過期的包處理和返回一個(gè)ICMP消息到它的源。
　　
　　 *它作為無標(biāo)簽的包傳送，用TTL反映IP（網(wǎng)絡(luò)層）傳送。
　　
　　如果進(jìn)來的TTL是1，只用第一個(gè)選項(xiàng)。在多播情況下，LSP長度或LSP段長度傳播到FR-LSR出口節(jié)點(diǎn)，在包傳出非-TTL LSP段之前，出口消耗TTL值。
　　
　　4.4.2 執(zhí)行MPLS TTL計(jì)算
　　
　　用“輸入TTL”計(jì)算得到“輸出TTL”取決于（i）“輸入封裝”，（ii）“傳送封裝”和（iii）“輸出封裝”。（i），（ii）和（iii）之間的關(guān)系定義為“輸入封裝”（ie）,“傳送封裝”（fe）和“輸出封裝”（oe）的函數(shù)“D”。用“輸入TTL”計(jì)算得到“輸出TTL”說明如下：
　　
　　輸出TTL=輸入TTL-D（ie，fe，oe）
　　
　　或簡要符號：
　　
　　輸出TTL=輸入TTL-d
　　
　　“d”有三個(gè)可能值：“0”，“1”或“LSP段的跳數(shù)”：
　　
　　“獨(dú)播”傳輸：
　　
　　當(dāng)傳送包時(shí)，“LSP段的跳數(shù)”值是有標(biāo)簽的跳數(shù)值，當(dāng)為LSP分配標(biāo)簽時(shí)，如果LDP提供跳數(shù)值，那是有“跳數(shù)目標(biāo)”的LDP消息。如果LDP不提供跳數(shù)值或提供一個(gè)“未知”值和缺省“段的跳數(shù)”值是1。
　　
　　當(dāng)發(fā)送標(biāo)簽連結(jié)上游時(shí)，跳數(shù)值與來自下游的相應(yīng)連結(jié)有關(guān)，如果不同于“未知”值，必須加1和向上游發(fā)送結(jié)果作為與新的連結(jié)有關(guān)的跳數(shù)值（不改變發(fā)送的未知值）。如果新的跳數(shù)值超過“最大”值，F(xiàn)R-LSR不必向上游傳遞連結(jié)，但必須向上游發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤。
　　
　　多播傳輸：
　　
　　“傳送封裝”用縮寫：“I”對應(yīng)IP（網(wǎng)絡(luò)層），“G”對應(yīng)于普通MPLS和“F”對應(yīng)幀中繼MPLS，如果LSR接口用縮寫：“i”對應(yīng)輸入或輸出封裝是IP和非MPLS封裝，“g”對應(yīng)于輸入或輸出MPLS封裝是普通MPLS，“f”對應(yīng)幀中繼，“a”是ATM和認(rèn)為符號“iIf”，“gGf”，“fFf”，等作為LSRs輸入，傳送和輸出封裝。下面舉例說明對于各種LSPs的TTL計(jì)算：
　　
　　“iIf”在幀中繼LSP“入口LSR”計(jì)算：
　　
　　mpls_ttl=IP_TTL-跳數(shù)值=n-5
　　
　　“fIi”是來自幀中繼LSP的“出口LSR”計(jì)算：
　　
　　IP_ttl=mpls_ttl-1=n-6
　　
　　“iIg”在LSP的“入口LSR”，計(jì)算：mpls_
　　
　　ttl=n-1
　　
　　“gGf”是來自普通MPLS段的“出口LSR”，在幀中繼段的“入口LSR”計(jì)算：mpls_ttl=n-6
　　
　　“fGa”是來自幀中繼段的“出口LSR”，在ATM段的“入口LSR”計(jì)算：mpls_ttl=n-9
　　
　　“gGf”是來自普通MPLS段的“出口LSR”，在幀中繼段的“入口LSR”計(jì)算：mpls_ttl=n-13
　　
　　“fGg”是來自幀中繼段的“出口LSR”，在普通MPLS段的“入口LSR”計(jì)算：mpls_ttl=n-14
　　
　　“gIi”是來自LSP的“出口LSR”計(jì)算：IP_ttl=n-15
　　
　　幀中繼“獨(dú)播”——在入口計(jì)算的TTL
　　
　　幀中繼多播——在出口計(jì)算的TTL