《MPLS技術(shù)原理》課件

MPLS技術(shù)原理MPLS技術(shù)簡介多協(xié)議標(biāo)簽交換（MultiprotocolLabelSwitching，MPLS）是一種數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，它在數(shù)據(jù)包的頭部添加標(biāo)簽，根據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)，簡化路由器操作，提高網(wǎng)絡(luò)性能，簡化網(wǎng)絡(luò)管理。MPLS技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)的IP路由和ATM交換技術(shù)，使用標(biāo)簽來標(biāo)識數(shù)據(jù)包的目的地，并根據(jù)標(biāo)簽快速轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，無需進(jìn)行傳統(tǒng)的IP路由查找，從而提高網(wǎng)絡(luò)性能和吞吐量。MPLS技術(shù)的由來1隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的IP路由技術(shù)已經(jīng)無法滿足不斷增長的流量需求。傳統(tǒng)IP路由需要進(jìn)行復(fù)雜的路由查找，導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)延遲較高，網(wǎng)絡(luò)性能下降。2為了解決IP路由的局限性，MPLS技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。MPLS技術(shù)在數(shù)據(jù)包頭部添加標(biāo)簽，根據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)，避免了復(fù)雜的IP路由查找，提高了網(wǎng)絡(luò)性能。3MPLS技術(shù)在20世紀(jì)90年代末期開始發(fā)展，并于2000年左右成為主流的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。MPLS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域，為各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供高性能、可靠的轉(zhuǎn)發(fā)保障。MPLS架構(gòu)MPLS網(wǎng)絡(luò)通常由標(biāo)簽交換路由器（LabelSwitchingRouter，LSR）和標(biāo)簽邊緣路由器（LabelEdgeRouter，LER）組成。LER負(fù)責(zé)將傳統(tǒng)的IP數(shù)據(jù)包封裝成MPLS數(shù)據(jù)包，并添加標(biāo)簽；LSR負(fù)責(zé)根據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)，無需進(jìn)行復(fù)雜的IP路由查找。MPLS層次MPLS網(wǎng)絡(luò)具有多個層次結(jié)構(gòu)，每個層次都有特定的功能和作用。LSP（標(biāo)簽交換路徑）是MPLS網(wǎng)絡(luò)中最基本的轉(zhuǎn)發(fā)單元，它定義了數(shù)據(jù)包從源節(jié)點到目的節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。數(shù)據(jù)包在LSP上進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，無需進(jìn)行復(fù)雜的IP路由查找，可以提高網(wǎng)絡(luò)性能。標(biāo)簽交換技術(shù)1標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽交換技術(shù)是MPLS的核心技術(shù)，它使用標(biāo)簽來標(biāo)識數(shù)據(jù)包的目的地，并根據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)。2標(biāo)簽查找表每個LSR都維護(hù)一張標(biāo)簽查找表，該表記錄了各種標(biāo)簽對應(yīng)的下一跳信息，用于快速轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。3標(biāo)簽堆棧MPLS數(shù)據(jù)包可以包含多個標(biāo)簽，標(biāo)簽堆棧中的第一個標(biāo)簽是用于當(dāng)前LSR轉(zhuǎn)發(fā)的標(biāo)簽，其余標(biāo)簽用于后續(xù)的轉(zhuǎn)發(fā)。標(biāo)簽操作標(biāo)簽壓入標(biāo)簽壓入操作是指在數(shù)據(jù)包頭部添加一個新的標(biāo)簽，并將原有的標(biāo)簽壓入到標(biāo)簽堆棧中。標(biāo)簽彈出標(biāo)簽彈出操作是指從數(shù)據(jù)包頭部彈出第一個標(biāo)簽，并將下一個標(biāo)簽作為新的轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽。標(biāo)簽交換標(biāo)簽交換操作是指將數(shù)據(jù)包頭部的第一個標(biāo)簽替換為一個新的標(biāo)簽，用于將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到不同的LSP。MPLS幀格式MPLS幀格式由MPLS頭部和原始IP數(shù)據(jù)包組成，MPLS頭部包含標(biāo)簽和標(biāo)簽信息。標(biāo)簽用于標(biāo)識數(shù)據(jù)包的目的地，標(biāo)簽信息包含標(biāo)簽值、標(biāo)簽優(yōu)先級、標(biāo)簽有效期等，用于引導(dǎo)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。MPLS地址結(jié)構(gòu)標(biāo)簽值標(biāo)簽值用于標(biāo)識數(shù)據(jù)包的目的地，每個標(biāo)簽值對應(yīng)一個LSP，標(biāo)簽值的大小根據(jù)MPLS網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模而定。標(biāo)簽優(yōu)先級標(biāo)簽優(yōu)先級用于指示數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)包可以優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)，提高網(wǎng)絡(luò)的性能。標(biāo)簽有效期標(biāo)簽有效期用于控制標(biāo)簽的有效時間，避免標(biāo)簽被重復(fù)使用，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性。LSP建立過程1LSP建立過程始于LER，LER根據(jù)目的地址找到相應(yīng)的下一跳LSR，并向下一跳LSR發(fā)送標(biāo)簽請求。2下一跳LSR收到標(biāo)簽請求后，根據(jù)路由信息和標(biāo)簽分配策略，分配一個標(biāo)簽值，并將標(biāo)簽值返回給LER。3LER收到標(biāo)簽值后，將標(biāo)簽值添加到數(shù)據(jù)包頭部，并根據(jù)標(biāo)簽值將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳LSR。4LSR收到數(shù)據(jù)包后，根據(jù)標(biāo)簽值進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，最終將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的節(jié)點。MPLS轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)LSR時，LSR根據(jù)數(shù)據(jù)包頭部的標(biāo)簽值進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，無需進(jìn)行復(fù)雜的IP路由查找。標(biāo)簽彈出當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)目的節(jié)點時，LSR彈出數(shù)據(jù)包頭部的標(biāo)簽，并將原始IP數(shù)據(jù)包發(fā)送給目的節(jié)點。標(biāo)簽交換如果數(shù)據(jù)包需要改變轉(zhuǎn)發(fā)路徑，LSR可以將數(shù)據(jù)包頭部的標(biāo)簽替換為一個新的標(biāo)簽，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到不同的LSP?；贛PLS的VPN技術(shù)MPLSVPN技術(shù)利用MPLS標(biāo)簽交換技術(shù)，為不同的用戶提供虛擬專用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，隔離用戶的流量，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。1MPLSVPN技術(shù)可以提供多種VPN服務(wù)，包括L3VPN和L2VPN，滿足不同用戶的需求。2MPLSVPN技術(shù)可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)效率，簡化網(wǎng)絡(luò)管理，為用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。3MPLSVPN分類L3VPNL3VPN基于IP路由技術(shù)，為用戶提供虛擬的IP網(wǎng)絡(luò)，隔離用戶的流量，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。L2VPNL2VPN基于MAC地址和VLAN技術(shù)，為用戶提供虛擬的局域網(wǎng)，隔離用戶的流量，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。L3VPN原理1虛擬路由器L3VPN使用虛擬路由器來隔離用戶的流量，每個虛擬路由器對應(yīng)一個VPN用戶。2虛擬路由表每個虛擬路由器都有自己的路由表，用于轉(zhuǎn)發(fā)屬于該VPN用戶的流量。3標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)MPLS標(biāo)簽交換技術(shù)用于轉(zhuǎn)發(fā)VPN流量，根據(jù)標(biāo)簽值將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的虛擬路由器。L3VPN建立用戶向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商申請L3VPN服務(wù)，并提供VPN地址范圍和路由信息。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商根據(jù)用戶的需求，在MPLS網(wǎng)絡(luò)中建立虛擬路由器和虛擬路由表，并分配相應(yīng)的標(biāo)簽值。用戶可以使用分配的標(biāo)簽值和路由信息，連接到MPLSVPN網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。L2VPN原理1虛擬局域網(wǎng)L2VPN使用虛擬局域網(wǎng)來隔離用戶的流量，每個虛擬局域網(wǎng)對應(yīng)一個VPN用戶。2MAC地址學(xué)習(xí)LSR學(xué)習(xí)用戶的MAC地址，并將MAC地址和標(biāo)簽值綁定，用于轉(zhuǎn)發(fā)屬于該VPN用戶的流量。3標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)MPLS標(biāo)簽交換技術(shù)用于轉(zhuǎn)發(fā)VPN流量，根據(jù)標(biāo)簽值將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的虛擬局域網(wǎng)。L2VPN建立1用戶申請用戶向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商申請L2VPN服務(wù)，并提供VPN地址范圍和VLAN信息。2虛擬局域網(wǎng)建立網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商根據(jù)用戶的需求，在MPLS網(wǎng)絡(luò)中建立虛擬局域網(wǎng)，并分配相應(yīng)的標(biāo)簽值。3用戶連接用戶可以使用分配的標(biāo)簽值和VLAN信息，連接到MPLSVPN網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。基于MPLS的業(yè)務(wù)分類MPLS可以根據(jù)業(yè)務(wù)類型和優(yōu)先級進(jìn)行分類，為不同類型的業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)質(zhì)量保證。例如，可以將語音、視頻等實時性高的業(yè)務(wù)分配更高的優(yōu)先級，保證其延遲和丟包率。MPLSTE技術(shù)MPLSTE建立1用戶向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商申請MPLSTE服務(wù)，并提供帶寬需求、路徑信息等。2網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商根據(jù)用戶的需求，在MPLS網(wǎng)絡(luò)中建立TE路徑，并分配相應(yīng)的標(biāo)簽值。3用戶可以使用分配的標(biāo)簽值，連接到MPLSTE路徑，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。MPLS故障處理機(jī)制1路徑備份MPLSTE技術(shù)可以建立備份路徑，當(dāng)主路徑出現(xiàn)故障時，可以自動切換到備份路徑，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。2快速恢復(fù)MPLSTE技術(shù)可以快速恢復(fù)故障，減少服務(wù)中斷時間，提高網(wǎng)絡(luò)的可用性。3故障隔離MPLSTE技術(shù)可以隔離故障，避免故障影響其他業(yè)務(wù)，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。MPLS安全機(jī)制標(biāo)簽驗證MPLS安全機(jī)制可以使用標(biāo)簽驗證來防止數(shù)據(jù)包被篡改，確保數(shù)據(jù)包的完整性和真實性。流量控制MPLS安全機(jī)制可以使用流量控制來限制用戶的帶寬，防止惡意流量攻擊，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。訪問控制MPLS安全機(jī)制可以使用訪問控制來限制用戶的訪問權(quán)限，防止未授權(quán)用戶訪問網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。MPLS功耗優(yōu)化鏈路聚合MPLS可以使用鏈路聚合技術(shù)，減少鏈路的數(shù)量，降低功耗。鏈路休眠M(jìn)PLS可以使用鏈路休眠技術(shù)，在鏈路空閑時，將鏈路設(shè)置為休眠狀態(tài)，降低功耗。流量優(yōu)化MPLS可以使用流量優(yōu)化技術(shù)，減少數(shù)據(jù)包的傳輸量，降低功耗。MPLS與其他技術(shù)結(jié)合MPLS平面分離控制平面控制平面負(fù)責(zé)管理MPLS網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由信息和標(biāo)簽分配策略。1數(shù)據(jù)平面數(shù)據(jù)平面負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，根據(jù)標(biāo)簽值進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)。2MPLSFRR技術(shù)1FRR（快速重新路由）技術(shù)可以快速檢測和修復(fù)網(wǎng)絡(luò)故障，減少服務(wù)中斷時間。2FRR技術(shù)使用備份路徑來代替故障路徑，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。3FRR技術(shù)可以提高網(wǎng)絡(luò)的可用性和性能，減少用戶服務(wù)的中斷。MPLSRSVP信令RSVP（資源預(yù)留協(xié)議）是一種用于預(yù)留網(wǎng)絡(luò)資源的信令協(xié)議，為數(shù)據(jù)流提供可靠的帶寬和服務(wù)質(zhì)量保證。RSVP信令可以用于建立MPLSTE路徑，并為數(shù)據(jù)流預(yù)留帶寬和優(yōu)先級，確保數(shù)據(jù)流的可靠性。MPLSLDP信令1標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議LDP（標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議）是一種用于分配標(biāo)簽的信令協(xié)議，用于建立MPLSLSP。2標(biāo)簽分配LDP信令可以為數(shù)據(jù)流分配標(biāo)簽值，并建立MPLSLSP，用于快速轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。3LSP維護(hù)LDP信令可以維護(hù)MPLSLSP，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時，LDP信令可以更新標(biāo)簽分配策略，保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。MPLSQoS支持服務(wù)質(zhì)量MPLS可以使用QoS（服務(wù)質(zhì)量）技術(shù)，為不同類型的業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)質(zhì)量保證。優(yōu)先級MPLS可以根據(jù)數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)包可以優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)，提高網(wǎng)絡(luò)的性能。帶寬控制MPLS可以控制用戶的帶寬，防止惡意流量攻擊，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。MPLSOAM機(jī)制性能監(jiān)測MPLS可以使用OAM（操作、管理和維護(hù)）機(jī)制監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的性能，包括延遲、丟包率、帶寬利用率等。故障診斷MPLS可以使用OAM機(jī)制診斷網(wǎng)絡(luò)故障，定位故障位置，并進(jìn)行修復(fù)。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化MPLS可以使用OAM機(jī)制優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，提高網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性。MPLS與SDN結(jié)合1SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）可以對MPLS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動化和智能化。2SDN可以控制MPLS網(wǎng)絡(luò)的路由、標(biāo)簽分配、流量控制等，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴(kuò)展性。3SDN可以為MPLS網(wǎng)絡(luò)提供更強(qiáng)大的管理和控制功能，提高網(wǎng)絡(luò)的效率和安全性。MPLS與NFV結(jié)合虛擬化NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）可以將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴(kuò)展性。資源優(yōu)化NFV可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用率，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本。業(yè)務(wù)創(chuàng)新NFV可以為MPLS網(wǎng)絡(luò)提供新的業(yè)務(wù)創(chuàng)新，滿足用戶不斷增長的需求。MPLS技術(shù)應(yīng)用前景MPLS技術(shù)在未來將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，為各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供高性能、可靠的轉(zhuǎn)發(fā)保障。MPLS技術(shù)將與SDN、NFV等新技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動化、智能化和虛擬化，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。MPLS部署案例分析案例一某運(yùn)營商使用MPLS技術(shù)部署了VPN網(wǎng)絡(luò)，為企業(yè)用戶提供安全、可靠的