基于MPLS的透明局域网服务 _云知道

摘要：主要介绍了基于多协议标记交换（MPLS）技术的透明局域网服务（TLS）。具体分析了TLS业务流穿过MPLS网络时标记帧所发生的变化，并着重阐述了一种优化MPLS标记头的方法，使服务提供商能在基于MPLS的网络中扩展现有服务，从而提供具有QoS和流量工程的TLS服务。
要害词：MPLS，TLS，LDP，SVLAN，SONET/SDH，GRE，RSVP-TE，GARP/GVRP
传统的城域网业务大多基于时分复用技术（如SDH等），这些技术主要是为语音、视频等服务设计的。但在数据业务日益成为主导以来，新的城域网服务提供商（MSP）大多基于以太网和IP技术提供数据业务。以太网技术的经济性和灵活性使MSP能以越来越低廉的价格提供更高带宽的接入服务，这对用户非常具有吸引力。但是用户要求为他们提供高级别、有带宽和服务质量（QoS）保证的业务。目前很多MSP依靠虚拟局域网（VLAN）技术提供虚拟租用线（VLL）服务设计的。IEEE 802.1Q规范最多答应存在4096个VLAN，因此（GRE）的IP隧道技术既不提供像ATM虚电路一样的QoS机制，也不提供像SONET/SDH技术那样的保护倒换机制，因此MSP需要采用新的技术来解决这类问题。
一、服务提供商目前采用的VPN新技术
为了使跨城域服务变得轻易，目前MSP可采用可堆叠虚拟局域网（SVLAN）和GRE等技术来解决上述问题。
SVLAN技术通过在以太帧中堆叠两个802.1Q包头，有效地扩展了VLAN数目，使VLAN的数目最多可达4096x4096个。同时，多个VLAN能够被复用到一个核心VLAN中。MSP通常为每个客户建立一个VLAN模型，用通用属性注册协议/通用VLAN注册协议（GARP/GVRP）自动监控整个主干网络的VLAN，并通过扩展生成树协议（STP）来加快网络收敛速度，从而为网络提供弹性。SVLAN技术作为初始的解决方案是不错的，但随着用户数量的增加，SVLAN模型也会带来可扩展性的问题。因为有些用户可能希望在分支机构间进行数据传输时可以携带自己的VLAN ID，这就使采用SVLAN技术的MSP面临以下两个问题：第一，第一名客户的VLAN标识可能与其他客户冲突；第二，服务提供商将受到客户可使用标识数量的严重限制。假如答应用户按他们自己的方式使用各自的VLAN ID空间，那么核心网络仍存在4096个VLAN的限制。
GRE技术规定了如何用一种网络协议去封装另一种网络协议的方法。GRE隧道由两端的源IP地址和目的IP地址来定义，答应用户使用IP包封装IP、网际包交换协议（IPX）如AppleTalk包，并支持各种路由协议，如路由信息协议版本2（RIP2）、开放最短路径优先协议（OSPF）等。虽然GRE协议已经比较成熟，但这里需要处理的IP隧道却数量惊人，且必须通过手工调度来完成，还须给每个隧道指配一对IP地址，IP隧道地址对的治理是一个很大的问题。当网络出现故障时，IP路由协议至少需要花费数秒才能使网络收敛，为此IETF定义了链路治理协议（LMP）用于监控底层的链路状态并提供快速故障检测。虽然可以通过定义有层次的IP VPN使核心网络的隧道数最少以使网络具有可扩展性，但这将导致原始以太帧被封装到两个IP包头（分别用于点对点内部以及相互之间的连通）而使带宽利用率降低。
多协议标记交换（MPLS）技术的出现提升了城域核心网络的流量控制，MSP不仅可以更有效地利用流量工程的概念治理网络，还可以更方便地实施不同等级的服务。基于MPLS的透明局域网服务（TLS）和VLL正好可以解决以上技术所面临的问题，使MSP可以为用户在整个MAN中提供安全、具有流量工程和QoS保证的租的租用线业务。
二、基于MPLS的TLS服务及其包流分析
1、工作原理
当一个用户的以太帧被用户驻地设备（CPE）交换或路由到提供商边缘（PE）路由器后，PE路由器一般通过查看802.1Q头或输入端接口所属的VLAN来决定这个帧属于哪个VLAN 。当CPE为路由器时，PE路由器查看该CPE的MAC地址，该帧一旦被确认为有效，则被映射到为该用户定义的快速以太通道（FEC）（用于定义如何转发），通过查找FEC得到输出端口和两个标记：第一个是栈顶标记，即隧道（Tunneling）标记，用于将该帧穿过主干网络；第二个是栈底标记，即虚拟电路（VC）标记，用于出口PE决定如何处理该帧。在增加了两个MPLS标记头后，该帧将被封装到与输出接口相对应的帧格式。主干提供商（P）路由器仅查看栈顶标记来交换标记帧，而栈顶标记通常被出口PE路由器之前的一个P路由器所剥离。出口PE路由器从VC标记中得出如何处理该帧，然后转发到合适的输出端口。

基于MPLS的透明局域网服务

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