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MPLS TE技术原理简介
近年来,随着多媒体、视频、网络游戏、电子商务等各种应用迅猛增长,服务提供商(ISP)必须不断地对链路扩容、对网络基础结构进行调整,以满足新增业务对于带宽资源的需求。与此同时,流量的高速增长对如何维持可靠的基础结构以满足重要的应用,也提出了挑战。
服务提供商所面临的挑战主要来自于如何使他们的客户满意并保持高速增长。在网络部署完毕后,ISP需要将客户的业务流映射到网络的物理拓扑上。90年代初期,这项工作并不是以一种科学的方法来实现。这种映射的实现只是基于产品的路由配置——业务流简单地被分配到由内部网关协议(IGP)计算出的最短路径上。这种不规则映射的局限是,当某条链路发生阻塞时,需要通过提供额外带宽来解决。现在,ISP网络越来越大,要求的转发速度也越来越快,同时客户的需求也变得越来越高。将业务流映射到物理拓扑上的任务需要以一种完全不同的方式来实现,只有这样,网络上传输的负载才能通过一种受控和有效的方式得到支持。
多协议标签交换(MPLS),因其支持流量工程,而在新型公共网络中被作为一项重要的技术。流量工程(TE)是通过将大量的用户业务转移到预先设定的路径来实现的。这些预先设定的通过ISP MPLS网络特定节点的路径,被称作标签交换路径(LSP)。
本文对MPLS TE技术进行了描述,主要侧重于MPLS TE的功能,对于具体的小特性并没有进行细节描述。每个部分会提供相应的学习提示,希望本文对读者了解和掌握MPLS TE技术有所帮助。
本文没有对路由、MPLS、MPLS VPN、QoS等进行详细描述,要求读者已经具有相关基础。
1         MPLS TE概述
MPLS TE是Multi Protocol Label Switch Traffic Engineering的缩写。所谓流量工程(TE[1]),简而言之,就是对流量进行管理、控制,是将用户的业务数据流映射到物理拓扑/链路上的一项任务。之所以称为工程,因为实现它不仅仅是一项技术或特性,而是要由一系列技术一起配合来完成。由概念可知,可实现对流量的管理和控制的技术都可以叫做TE。例如,通过修改IGP的Metric值改变路由的选路,从而使流量通过的路径发生改变,这就可以称为TE。那么,什么是MPLS TE?顾名思义,MPLS TE就是运用MPLS技术实现流量工程,也就是运用MPLS技术实现流量的管理和控制。本文以下内容只介绍
MPLS TE,未涉及其他流量控制方式。
概括地说,通过MPLS技术实现TE,需要有四个步骤:
一、信息发布
为什么要进行信息发布?发布什么信息?
TE的实现需要网络中的每台设备对整个网络的链路状态有所了解。管理员在一台或几台设备上定义的资源特性需要被网络中其他设备所了解,以便通过特定的算法计算出预期的流量路径。因此需要将一些特定的信息在网络设备之间进行交互。
信息可以包括很多内容,比如链路可用的最大带宽、链路的预留带宽、链路的着色/亲和度等。那么,这些信息是如何在整个网络中的诸多设备之间进行交互的呢?这需要一种链路状态协议来帮助完成,OSPF和ISIS都可以,不过还必须对他们进行扩展。OSPF需要扩展一种LSA类型为10的报文格式,ISIS需要扩展一种TLV类型为22的报文格式。目的只有一个,就是承载TE所需要的信息。而无论采用OSPF还是ISIS,他们所承载的信息内容都是基本相同的。
二、路径的计算
计算的依据是什么?通过什么算法进行?计算的结果是什么?
一种方式是通过动态算法计算得到的。前面已经提到,对OSPF或ISIS扩展承载TE路径计算所需要信息。MPLS TE计算路径的算法是在SPF基础上扩展的CSPF(Constraint SPF)。标准的SPF算法只根据链路的Cost值进行计算,而CSPF不仅依据链路的Cost,所有其他信息(链路可用的最大带宽、链路的预留带宽、链路的着色/亲和度等)都可以作为计算的依据,最后得到一条满足约束的路径。
还有一种方式,通过明确指定一条路径(Explicit-Path),供建立MPLS TE的Tunnel使用。可以使用严格(Strict)方式和疏松(Loose)方式。但是,对这条指定的路径,也要通过CSPF计算出路径上的资源是否满足TE Tunnel的需求。
三、路径的建立
通过第二个步骤,我们获得了一条通过CSPF计算的最佳路径或者通过静态指定的路径。
但是,必须要有一种信令协议沿着这条路径进行标签请求/分配,建立一条CR-LSP路径。(回想MPLS的工作原理,通过标签进行数据转发)。
MPLS TE的路径建立协议目前可以有三种,一种是RSVP-TE,是对原来的RSVP协议进行扩展实现的,在RSVP的Path报文中增加了Label Reque