1.6、MPLS QoS
有两种方法用以MPLS流中指示服务类别。一种是IP Precedence,可以指出8种服务类别。它被拷贝到MPLS头中的CoS字段,典型应用是在核心路由器。在另一种方式中,MPLS可用不同组的标签指定服务类别,交换机可自动获知流量需要按优先级排队。目前,MPLS支持最多8种服务类别,编码与IP Precedence相同。这一数量不久将增加,原因是标签的数量多于IP前导的服务类别。采用标签分类后实际的服务类别数量是无限的。
2、基于MPLS的VPN技术
VPN被一致认可为网络运营商的核心应用。网络运营商经常面临的挑战是商业用户需要将他们建立的网络通过VPN扩展到分支机构或外部用户网。这些基于 IP的主流应用要求网络的特殊处理,包括私密性,服务质量以及any-to-any的连通性。网络运营商的VPN业务必须具备高度的可扩展性,高性价比并可适应广泛的用户需求。
2.1 基本原理
目前基于MPLS的VPN方案中,以RFC 2547中规定的BGP/MPLS VPN得到了大多数厂家的支持,如Cisco,Juniper等。BGP/MPLS VPN概念中,把整个网络中的路由器分为三类:用户边缘路由器(CE)、运营商边缘路由器(PE)和运营商骨干路由器(P);其中,PE充当IP VPN接入路由器。由于BGP/MPLS VPN采用PE之间通过扩展后的BGP协议(MP-BGP)来承载VPN成员关系和VPN网络可达性,所以使MPLS VPN网络具有良好的扩展性、灵活性和可靠性。
MPLS VPN的工作过程如图3:
图3
(1) CE到PE间通过IGP路由或BGP将用户网络中的路由信息通知运营商路由器(PE),在PE上有对应于每个VPN的虚拟路由表(VRF),类似有一台独立的路由器与CE进行连接。
(2)PE之间采用MP-BGP传送VPN内的路由信息以及相应的标签(VPN的标签,以下简称为内层标签),而在PE与P路由器之间则采用传统的 IGP协议相互学习路由信息,采用LDP协议进行路由信息与标签(用于MPLS标签转发,以下称为外层标签)的绑定。到此时,CE,PE以及P路由器中基本的网络拓扑以及路由信息已经形成。PE路由器拥有了骨干网络的路由信息以及每一个VPN的路由信息(VRF)。
(3)当属于某一VPN用户端路由器(CE)有数据进入时,在CE与PE连接的接口上可以识别出该CE属于哪一个VPN,进而到该VPN的VRF路由表中去读取下一跳的地址信息,同时,在前传的数据包中打上VPN标签(内层标签)。下一跳地址为与该PE作Peer的PE的地址,为了到达这个目的端的PE,在起始端PE中需读取MPLS骨干网络的路由信息,从而得到下一个P路由器的地址,同时采用LDP在用户前传数据包中打上用于MPLS标签交换的标签(外层标签)。
(4)在MPLS骨干网络中,初始PE之后的P均只读取外层标签的信息来决定下一跳,因此骨干网络中只是简单的标签交换。
(5)在达到目的端PE之前的最后一个P路由器时,将把外层标签去掉,读取内层标签,找到VPN,并送到相关的接口上,进而将数据传送到VPN的目的地址处
(6)P路由器是MPLS LSR。P路由器完全依据MPLS的标签来作出转发决定。由于P路由器完全不需要读取原始的数据包信息来作出转发决定,P路由器不需要拥有VPN的路由信息。因此P只需要参与骨干IGP的路由,不需要参加MP-BGP的路由。
从MPLS VPN工作过程可见,MPLS VPN丝毫不改变CE和PE原有的配置,一旦有新的CE加入到网络时,只需在PE上作简单配置,其余的改动信息由BGP自动通知到CE和P。
2.2 主要优点
(1)提供一个可快速部署实施增值IP业务的平台,包括内部网、外部网、话音、多媒体及网络商务。
(2)通过限制VPN路由信息的传播,仅在VPN成员内部并采用MPLS前转,可提供与第二层VPN相同的私密性及安全性。
(3)提供与用户内部网的无缝集成。
(4)高扩展性,每个网络运营商可以设定数十万VPN,每个VPN可有数千个现场。
(5)提供IP业务类别,支持VPN内部多级别业务,VPN间的优先级,灵活的服务级别选定。
(6)提供方便的VPN成员管理及新VPN创建功能以利于业务的快速实施。
3、MPLS技术的实际应用
中国铁通IP骨干网全面采用MPLS技术进行构架,它采用了Cisco 公司的12000系列及7000系列的高端路由器组建。
通过在全国各大城市部署专用MPLS VPN路由器(PE),中国铁通IP骨干网可在全国范围内提供的MPLS VPN 业务。这种结构可提供方便的演进策略,使铁通可以根据自己的计划及客户的需求逐步引入VPN业务。将来更多的MPLS VPN 功能会要求更新的软件版本,采用专用VPN路由器后,这些软件的更新都不会影响其它路由器。
采用 MPLS VPN的网络,所有PE路由器运行IBGP以交换VPN信息,包括 VPN-IP地址、路由目标(RT)、下一跳和标记,这就要求所有PE间的全网状IBGP连接,这就存在N2问题不便管理,通过路由反射(RRs)技术可满足这个要求。中国铁通IP骨干网采用专用VPN-RR,这种方式可带来以下优势:
(1)只有PE需要与VPN-RR对应,这样可使VPN-RR有更好的扩展性。
(2)骨干网的拓扑变化不会影响VPN-RR,同时VPN内部需求的变化也不会影响骨干网中的RR。
(3)VPN-RR的部署非常灵活,在MPLS VPN 推广的初期,只配置少量VPN-RR。当网络规模变得非常大时,可以采用多RR组,每个RR组只对某个选定的MPLS VPN组提供服务。
4. MPLS发展前景
MPLS作为网络的核心技术已经被大量运用到网络运营商的全国骨干网及各省市的城域网建设中,一些大型的园区网、企业网甚至也将MPLS技术用于组建VPN网络等应用中。
随着光波长路由技术的进一步发展,以及标准化工作的不断深入,光波长路由器间交换控制信息和建立光通路所用的协议MPλS(多协议波长交换)将逐渐可以与IP层面的MPLS(多协议标记交换)互通,从而为IP Over Optical网络建立起统一的、开放的、标准的控制平面提供了可能。