47.1 MPLS概述
47.1.1    午夜航船
在传统的传输模型中，通常采用的一种重叠的模型，  例如IPoverATM，在ATM层需要由PNNI路由信令
控制，而在IP层，则相应的要启用IGP/BGP等路由协议。同样在光网络中，SONET/SDH、WDM、IP的结构将
会发现，每一层都有很多重叠的功能，  例如链路保护，纠错等。对于网络升级，或者某个设备软件升级
的时候，全网的所有业务都有可能受到影响，这对一个服务提供商而言通常是不可接受的，特别是某些提
供商在自己的网络上，既有SVC接入的DSL用户，也有AAL2支持的VoATM语音用户，或者企业×××用户等多
种业务，升级将会是一件特别烦琐的事情。
我们试图使用这样一种方式，就像午夜航船(Ship in the Night ,SIN)那样，能够不受下层链路的干扰，
各种业务独立的传输数据。在各自的业务网络，他们仅能看到虚拟连通的链路，
MPLS源自IP over ATM的需要。ATM需将IP分组重新封装为ATM信元，增加了内部开销。约占整个数据
的24%左右，相比之下，IP分组的内部开销约占2.3%，有明显的效率优势。早期工作在网络层集中于IP(IPv4
IPv6)协议，其核心技术同样适用于其它网络层协议(如IPX、Appletalk、Dcnet、CLWP等)。在链路层MPLS没
有限制用于某一特定的链路层，但主要工作仍集中在ATM上。随着IP网的发展，尤其在Gbps路由交换机上，
希望由IP/SDH/OPTICS模式直接发展成为IP/OPTICS(DWDM)时，MPLS是必须应用和发展的技术。因为从IP到
光的密集波分复用DWDM，从层次的概念看，中间有一链路层，即用于传输、交换和转发的一层。现有适
用于IP分组在链路层传送的技术，只有同步传递模式STM的SDH，和异步传递模式ATM的信元两类。
MPLS是一个可以在多种第二层媒质上进行标记交换的网络技术。这一技术结合了第二层的交换和第
三层路由的特点，将第二层的基础设施和第三层的路由有机地结合起来。第三层的路由在网络的边缘实施，
而在MPLS的网络核心采用第二层交换。  MPLS通过在每一个节点的标签交换来实现包的转发。它不改变现
有的路由协议，并可以在多种第二层的物理媒质上实施，目前有ATM、FR(帧中继)、Ethernet以及PPP等媒
质。  通过MPLS，第三层的路由可以得到第二层技术的很好补充，充分发挥第二层良好的流量设计管理以
及第三层  “Hop-By-Hop(逐跳寻径)”路由的灵活性，以实现端到端的QoS保证。  
47.1.2   MPLS发展历史
Ipsilon IP交换技术
IP交换技术经Ipsilon公司在1996年推出。IP交换技术能使具有ATM交换机性能的设备执行路由器的功
能。当时Ipsilon公司将他们的IP交换技术做成很多Internet RFC文档，这使Ipsilon公司将自己的技术标榜为“开
放的”。另外，通过对简单交换控制协议(GSMP)的具体定义，能够通过一个外加的扩展控制器将任何的ATM
交换机转变为“IP交换机”。
Cisco标签交换(Tag Switching)
就在Ipsilon宣布他们的IP交换不久，Cisco公司就宣布了其标记交换技术，  Cisco公司也做了描述的技
术的RFC。但是，Cisco公司准备通过IETF将他们的技术最终实现标准化。正是为了实现这一目标，他们起
草了大量的Internet  文件用来说明标签交换技术的各个方面。正是通过Cisco的不断努力，最终才有了我们
现在所知道的MPLS工作组，并且现在MPLS成为标记交换的通用术语。
IBM的ARIS
也是在Cisco公司宣布他们的标签交换技术，并努力在IETF中使之成为标准化不久，IBM公司起草了一
些文档来描述另外一种新的标记交换技术，他们称之为集中式基于路由的IP交换技术(ARIS)。和其他几种
标记交换技术相比，ARIS与Cisco公司的标签交换技术更为相近。两者都是采用控制流量而不是采用数据流
量来设置前向表，但是，ARIS在一些方面与标签交换也有明显的不同。许多ARIS的思想也进入到了MPLS标
准之中.
1996年12月份在MIT举办了一个关于标记交换的BOF会议。IETF成立了一个从事综合选路和交换问题
研究的工作组。并以多协议标签交换(MPLS)来命名。MPLS工作组的主要目标是开发一个综合选路和交换
的标准。特别地，  MPLS将合并网络层选路和标签交换而形成一个单一的解决方案，它有如下的优点：
  改善选路的性能和成本。
  提高传统叠加模型选路的扩展性。
  引进和实施新业务时更具灵活性。
47.1.3   MPLS组件
MPLS体系结构通常被分为两个独立的部件：数据层面和控制层面。数据层面使用标签交换机维护标
签转发数据库，根据分组携带的标签执行数据转发，控制部件负责在一组互联的标签交换机之间创建和维
护标签转发信息，下图为执行IP路由选择的MPLS节点的基本体系结构。
 
 
在传统的IP路由器中，IP路由选择用于构建Cisco快速转发IP使用的转发缓存或Cisco FIB。在MPLS中，
IP路由选择表用于决定标签绑定交换，对于基于目标地址的单播IP路由选择技术而言，标签绑定交换是使
用Cisco使用的标记分发协议TDP或者IETF指定的标签分发协议LDP实现的。
在整个MPLS体系中，定义使用在不同环境下的设备名称：首先是标签交换路由器(LSR)，实现标签分
发并能够根据标签转发分组的交换机或路由器都属于LSR，标签分发的基本功能是使得LSR能够将标签绑定
分发给MPLS网络中的其他LSR，在整个体系结构中，我们根据拓扑关系，可以将LSR分为如下几类：
边缘标签路由器(LER)定义为拥有非MPLS邻居的标签交换路由器，它用于在MPLS网络边缘执行标签压
入和标签弹出的路由器。如果LSR包含通过MPLS与ATM-LSR相连的接口，则也被认为是ATM边缘LSR。边缘
LSR使用传统的IP转发表来标记分组，或者将带标签的分组发送给非MPLS节点前删除分组中的标签。
 
ATM-LSR可以看作是用做LSR的ATM交换机，Cisco的LS1010和BPX均可以支持LSR。
ATM边缘-LSR，该类LSR可以接收非标签或有标签数据，并且处于ATM网络的边缘。
47.1.4   标签交换结构
在MPLS体系结构中，数据路径中的标记交换在概念上和传统的ATM网络的VC交换相似。在每个交换
结合点，输入标记的数值在输出前重写，与ATM信元交换类似，主要区别在于控制平面，MPLS技术通过LDP
协议来建立标记，而ATM则是通过信令实现，被应用于标记交换的常规标记,在任何介质传输中，都需要插
入这样一个标签，标签结构如下：
 
在ATM信元标签中，可以看到MPLS标签借用了ATM的VPI/VCI。在ATM看来，可以认为MPLS是ATM的
另一个控制平面，并且作为IP选路的一部分。当运行在ATM硬件上时，MPLS和ATM论坛协议都采用了相同
的分组格式(53字节的信元)、相同的标签(VPI/VCI)、相同的标签交换和转发机制以及相同的入口和出口功
能。他们都需要连接建立协议(例如，MPLS的LDP和ATM的UNI/PNNI)。根本的差别在于MPLS没有采用ATM
寻址、ATM选路和ATM协议。
MPLS采用分类转发的技术，将具有相同转发处理方式(目的地相同、使用的转发路径相同、具有相同
的服务等级等)的分组归为一类，这种类别就称为转发等价类FEC。属于相同转发等价类的分组在MPLS网络
中将获得完全相同的处理。在LDP(后面讲到)过程中，各种等价类对应于不同的标记，在MPLS网络中，各
个节点将通过分组的标记来识别分组所属的转发等价类。标签交换的整个流程如下，
 
首先在MPLS网络的边缘，边缘交换机通过FEC对数据进行分类标记，并对IP分组加上标签，然后传递
到下一跳路由器，下一跳路由器查看标签转发表，更改标签后，继续传送。直到倒数第二跳时，弹出标签，
将分组发往目的路由器。在整个过程中，标签的分发，标记，标签转发表的建立均有特定的协议实现，稍
后我们将做详细的介绍。
利用MPLS的多层标签嵌套的结构，可以实现区分服务的MPLS流量工程，同时，还可以使用快速重路
由和组播×××，MPLS-×××等多种功能。如下图所示：