MPLS交换路由器的设计与实现(1)

作者: 出处:北邮　 ( ) 砖 ( ) 好评论 ( ) 条　进入论坛

更新时间：2005-09-13 13:15
关键词：路由器
阅读提示：MPLS是目前Internet核心网上最看好的技术，基于Crossbar的高速交换技术的发展也很快，但是如何实现2种技术的有机结合以到达最优的性能却有一系列问题需要考虑。本文结合某MPLS路由器的设计项目，综合考虑了当前MPLS的标准以及有关交换结构的最新技术，对实现MPLS交换路由器进行了深入研究，并详细探讨了高速接口、排队和调度以及Crossbar等关键模块的设计和实现方案。

MPLS是目前Internet核心网上最看好的技术，基于Crossbar的高速交换技术的发展也很快，但是如何实现2种技术的有机结合以到达最优的性能却有一系列问题需要考虑。本文结合某MPLS路由器的设计项目，综合考虑了当前MPLS的标准以及有关交换结构的最新技术，对实现MPLS交换路由器进行了深入研究，并详细探讨了高速接口、排队和调度以及Crossbar等关键模块的设计和实现方案。
Internet业务量的飞速增长以及宽带技术的不断出现，对 Internet的网络结构以及互连的核心设备路由器的性能提出更高的要求。而由IETF提出的MPLS(多协议标签交换)技术以其在以下几个方面的绝对优势而成为目前最为看好的核心网技术：能够提供对QoS业务的灵活支持；能够支持流量工程以提高网络资源的利用率；能够灵活支持将来Internet上第一大业务VPN；能够有足够快的转发速率［1，2，3］。
高端路由器厂商Cisco、Juniper等都推出了自己的MPLS产品，但是并没有公开其详细的设计细节。我们的目的是设计一种支持多种接口和多种协议的高速交换路由器，该路由器既可以应用于校园网/企业网的骨干，也可以应用于大型ISP的边缘接入。我们的设计吸取了近年来国际上对宽带IP路由器技术前沿的研究成果，设计思想主要包括 4个方面：将路由引擎 (Routing Engine)和转发引擎 (Forwarding Engine)分开；用快速的硬件实现IP分组的头处理、路由和转发；用多个分布式的接口单元加中央控制器的模式取代中央处理器加接口卡的模式；用交换结构 (Switch Fabric)提高各接口单元之间的数据通信速度［4，5］。
基于以上的设计思想，本文描述的MPLS交换路由器包括以下组件： LDP/CR-LDP、MPLS分类器、业务分类器、地址分类器、接纳控制、资源管理、分组排队和调度以及交换结构Fabric。该MPLS路由器的模块化设计不仅能够提高分组转发率，提供灵活的QoS支持、流量规划以及故障恢复能力，还具有很好的可扩展性。

MPLS即多协议标签交换技术，是一种在开放的通信网上利用标签引导数据高速、高效传输的新技术，它的价值在于能够在无连接的网络中引入连接模式。MPLS采用传统的IP路由，但将路由与分组转发分离开来，这使得在MPLS网中可以通过修正转发方法来推动路由技术的演进。而且，网络中分组的转发基于定长标签，简化了转发机制，使得路由器容量很容易扩展到太比特级。实际上当前推出的几乎所有高速路由器都支持MPLS。
MPLS还是一种与链路层无关的技术，它同时支持FR、ATM、PPP、SDH、DWDM等，保证了多种网络的互联互通，可以将各种不同的网络传输技术统一在同一个MPLS平台上，最大限度地兼顾原有的各种技术，保护现有投资和网络资源。而MPLS能够灵活地支持流量工程、CoS、QoS和VPN的能力则是MPLS实用中最据吸引力的亮点。
1. MPLS标签交换过程
图1所示为分组在MPLS网络中的转发过程，主要经过以下3个步骤：
(1)入口LSR在FIB（Forwarding Information Base）表中按照传统的最长匹配算法对FEC进行查找，找到要压入的标签5和相应的出接口，然后压入标签发送分组到相应的端口；
(2)核心LSR根据标签栈顶层的标签5查找ILM（Incoming Label Map）表，找到要进行的操作为标签的交换，交换使用的标签为9，执行标签交换，然后发送分组到相应的接口；
(3)出口LSR根据ILM查找的结果进行标签的弹栈（POP），然后再按照第三层IP地址进行转发。
在拓扑驱动的模式中，FIB和ILM是在路由协议（BPG、OSPF或RIP）建立路由表的同时建立起来的。

2. MPLS路由器的结构
MPLS路由器采用高速交换、分布式转发和集中式管理相结合。当前路由器设计采用的主流结构由接口卡、交换结构和CPU卡组成。CPU卡的主要功能是运行路由协议（BGP、 OSPF或RIP）和MPLS信令（LDP/CR-LDP），负责各接口卡上的路由表、FIB表以及ILM表的更新以及同步，同时它还完成接纳控制、资源管理以及某些设备管理功能。接口卡完成物理层处理、MAC层处理、IP层处理，主要包括MPLS分类、业务分类以及排队和调度功能。
图2给出的是MPLS交换路由器的概念模型，由以下主要组件组成：CR-LDP/LDP、MPLS分类器、业务分类器、地址分类器、接纳控制、资源管理和队列管理器等。各模块主要功能如下：
LDP/CR-LD：产生和处理LDP/CR-LDP消息；
MPLS分类器：为进入的分组分类，并为相应的分组执行标签的操作，如压栈、弹栈和标签交换；
业务分类器：根据标签、入接口以及MPLS头中的CoS对分组进行业务分类，并把分组与相应的队列关联起来；
接纳控制：检查CR-LDP中携带的流量参数，并判断该路由器是否有足够的资源来满足所需的QoS要求；
资源管理：管理资源信息以及队列的参数，主要包括带宽和缓存等；
队列管理器：管理队列中的分组，完成分组的调度，使其获得相应的服务。
 　

共2页: 1 [2] 下一页

【内容导航】

滚动新闻　术语词典　问题悬赏

发表

共条查看

评价

叫个好

拍一砖

相关

专题

文档

·路由器产品导购
·中小企业安全路由器手册
·华为路由器配置
·无线路由器故障处理
·路由器设置与口令恢复

·防范ARP欺骗让路由器能够先天免疫
·基础知识：动态路由与静态路由的区别
·Vista与DHCP服务器冲突河南ADSL用户无..
·路由器常用ACL和一些简单防护
·实例讲解服务器与路由器NAT技术应用

相关

博客

帖子

·路由器安全
·解决cisco路由器cpu占用率100%问题
·如何把Windows 2003配置为NAT路由器？
·路由器命令学习记录
·网络工程师专业术语大集合之路由器

·光纤接入，使用的路由器类型
·同一局域内如何接两台路由器,详细
·CCNA路由器模拟软件Sybex Toddrouter_cc..
·思科路由器模拟器 V3.31[经典]
·路由器日志主机

相关

白皮书

资料

·SQL培训文件：绝对精华
·SQL SERVER命令大全
·SQL-Security学习资料
·2007-DSG SnapArchiving-Oracle历史数据..
·2007-DSG-SnapAssure数据备份产品白皮书

·CCNA路由器模拟软件Sybex Toddrouter_cc..
·思科路由器模拟器 V3.31[经典]
·路由器日志主机
·华为路由器实验
·路由器MD5密码破解器

相关

讨论组

技术人

·嵌入式
·爱生活爱网络
·阿刘办公设备维修
·综合布线技术交流
·僖哈组

我也说两句

中国领先的 IT 技术网站 ·
技术成就梦想

·NGN:下一代网络
·网络访问中断大排查

· 中兴声明对菲律宾总统..
· 华发电子否认华为借壳..
· 防范ARP欺骗让路由器..
· Catalyst 6000/6500 系..
· Practice Lab 3:多路由..
· Route-map policy

· 为什么无线局域网客户..
· agilent推出用于移动Wi..
· 网络测试工具QCHECK
· 光纤接入，使用的路由..
· 同一局域内如何接两台..
· CCNA路由器模拟软件Syb..

排行榜

·路由器设置与口令恢复 (查看59030次)
·常用交换机典型配置 (查看35499次)
·网络管理员考试全真模拟试题(八.. (查看32293次)
·三层交换技术专题 (查看28226次)
·子网掩码教程 (查看25291次)

·2006无线校园建设与应用大会将召开 (1028个砖)
·51CTO专访：造中国特色VPN产品 (446个砖)
·子网掩码教程 (321个砖)
·三层交换技术专题 (258个砖)
·专访锐捷：校园网现状是少规划性价比差 (168个砖)

·51CTO专访：造中国特色VPN产品 (533个好)
·子网掩码教程 (440个好)
·三层交换技术专题 (256个好)
·无线网状网（MESH） (225个好)
·专访锐捷：校园网现状是少规划性价比差 (181个好)

·超级网管员系列大型视频专题 (09月)
·NGN:下一代网络 (08月)
·网络访问中断大排查 (08月)
·FTTx光纤接入 (08月)
·华为一员工因工作压力太大自缢身亡 (07月)

·网络应用趣味技术自测：从DNS到Mai..
·一台电脑上安装145个操作系统

· 网络应用趣味技术自测..
· Oracle 11g Linux正式..
· 微软整合Windows Live..
· 鲁毅智：英特尔的非法..
· 中兴声明对菲总统禁令..
· 从交换机原理看网络广..
· 开源软件启用Java的新..
· 7种选择描绘AMD忐忑前途

· 熊猫烧香制造者今日受..
· 微软推新Live Search抗..
· 专家教你写简历系列之..
· Active Directory中的..
· 思科交换机上实现MAC地..
· 微软向OEM厂商提供XP恢..
· ARP攻防实例一：用Sinf..
· 成功DBA的管理心得

订阅技术快讯

电子杂志下载

名称：网络安全精品应用黄皮书
简介：《2007精品网络安全黄皮书》包括了9个大类24个小类， 800余篇文章，内容包含了熊猫烧香病毒、DDOS攻击、ARP病等热点问题的介绍及解决方案。从病毒查杀、防范、系统、数据等各方面的安全设置到黑客技术的了解、防范，涉及到了安全应用的全部领域, 由浅至深内容全面。

名称：Vista精品应用黄皮书
简介：《Vista精品应用黄皮书》囊括了Vista的各方面内容。此次的精简版，是将里面的内容做了提取，便于用户下载和使用。内容包含了各种Vista的安装与实施、技巧与解析以及各种Vista相关学习文档和相关软件的安全下载。该电子书是了解和应用Vista人员必备的工具手册，并且也是第一本

名称：2006中国IT论坛精品集合
简介：本书由“51CTO论坛推广联盟”制作完成。书中所有内容均来自各联盟成员的论坛（网站）。制作本书的目的是为了集中大家的优势资源，将更多更精彩的内容带给广大技术爱好者。本书是联盟成立以来制作的第一本书。

专题

最多好

最多砖

DB2 9技术资源中.. 推荐阅读
·DB2 Viper快速入门 ·DB2 9数据库的镜像分割与..	·将XML应用程序从DB2 8.x.. ·DB2 9中的pureXML：如何..
51CTO.com编辑部.. 推荐阅读
·服务器中的“傻瓜机”在.. ·盖茨也喜欢登录Youtube看..	· ·

白璐的博客
·将职业教育职业化 - 各IT.. ·思科交换机上实现MAC地址..	·关于51CTO合作出书中的职.. ·OSPF动态路由协议入门简介
杨文飞的博客
·9月第3周回顾：微软和英.. ·9月第2周回顾：四核之战..	·9月第1周回顾：微软国际.. ·什么样的文章更容易被编..

组网建网	安全频道
· NGN:下一代网络 · 网络访问中断大排查 · FTTx光纤接入	· 平凡黑客讲述精彩人生（.. · 平凡黑客讲述精彩人生（.. · 平凡黑客讲述精彩人生（..
编程频道	前沿技术
· C++是垃圾语言？！ · 2007年IT界七大抄袭事件 · Java实用开发全集	· 解析Ajax开发框架走进A.. · 基于Google Maps与Ajax.. · 基于Google Maps与Ajax..
操作系统	服务器
· Ubuntu 中文开源频道 · Solaris基础知识入门 · 微软正式发布英文版Wind..	· 服务器基础知识入门 · Rambus第二？看全缓冲内.. · 服务器节能对比测试：AM..
数据库	存储频道
· 甲骨文Oracle 11g正式发.. · Oracle数据库开发之PL/S.. · Oracle数据库开发基础教..	· 存储2006，一个并购的大.. · IDC宣布浪潮蝉联存储市.. · 双机热备技术