基于MPLS的Internet流量工程

1 引言

传统的基于IP的流量工程方法在现今网络规模不断增大、负载不断加重的情形下已难以有效提高网络性能。多协议标记交换MPLS（Multi-Protocol Label Switch）在传统的IP网络中增加了面向连接的特性。网络管理者可以很容易地对网络资源和业务流实施控制，从而达到平衡网络负载，提高网络资源利用率的目标。

2 Internet流量工程

Internet流量工程的产生来自于人们对于提高大规模骨干网络性能的需求。IETF对Internet流量工程的定义是：对IP网络实施性能评估和优化的行为。流量工程的最终目标是将业务流合理地映射到网络物理拓扑中，从资源和流两个层面上优化网络性能，同时使网络提供可靠服务。

面向流的流量工程着重解决流的服务质量问题，在“尽力而为”的单一服务模型中，面向流的流量工程性能指标主要包括：对分组丢失的最小化、对时延的最小化、对吞吐率的最大化和服务级别约定SLA（Service Level Agreement）实施等。面向资源的流量工程着重解决资源的平衡和合理使用的问题，其性能目标是：优化资源利用率和网络资源的配置，平衡网络中不同链路以及交换和路由设备之间的业务负载，避免某些网络资源过度使用而另一些资源未得到充分利用的问题，提高网络的整体资源利用率。

最小化拥塞是面向流和面向资源流量工程的共同目标。流量工程主要研究如何解决现今Internet持续存在的、由于负载分配不均衡引起的网络拥塞问题。

3 MPLS技术

3.1 MPLS网络构成

图1给出了一个MPLS网络示意图。一个MPLS网络的转发设备由标记边缘路由器LER和标记交换路由器LSR构成。当一个未标记的数据包进入MPLS网络时，LER将根据标记策略为该数据包加上MPLS头部，其中20bit的标记字段作为标记交换路径的索引隐式地指明该数据包需要经过的路径，中间路由器LSR按照该标记值通过查询标记信息库LIB（Label Information Base）来确定标记交换路径LSP，进行MPLS数据包的转发。

图1的MPLS网络中产生两条LSP：其中LSP1沿LER1-LSR1-LSR2-LSR3-LER2，LSP2沿LER1-LSR1-LSR2-LSR4-LSR3-

LER2。当标记包到达出口路由器LER2时，MPLS包头被去除，数据包被恢复成原始数据包，并根据路由表转发到目的地。

3.2 MPLS信令协议

MPLS信令协议的作用是使用消息机制在显式路由经过的LSR上安装LSP状态和进行标记分发。当信令协议沿着显式路由成功标记后，LSR在标记信息库LIB中增加该LSP的一条记录，一条LSP真正建立起来，数据包在到达沿途的LSR时将按LSP指定的路径进行转发。目前，支持MPLS流量工程和显式路由的标记分发信令协议有RSVP-TE（Traffic Engineering）和CR-LDP（Constraint Routing-Label Distribution Protocol）两种。

4 MPLS流量工程实现

MPLS流量工程实施步骤：首先，根据业务流的不同QoS需求将其划分为不同的等效前传类FEC（Forwarding Equal Class）。然后，针对每个FEC，采用基于约束的显式路由算法为其计算合理的显式路由。

最后，采用支持流量工程的信令协议沿显式路由确定的路径进行标记分发，产生ER―LSP（Explicit Route-Label Switch Path），从而支持流量工程。

5 结束语

利用MPLS的显式路由技术可以提高网络资源利用率，避免因资源使用不均衡产生的网络拥塞，同时在流和资源两个层面上优化网络性能。利用MPLS有效实施Internet流量工程的关键是寻求优化的显式路由算法。下一步我们将对典型的显式路由算法进行深入研究，并提出优化方法。

参考文献

[1]Awduche D et al. Requirements for Traffic Engineering Over MPLS.IETF RFC 2702,

1999.9.

[2]Rosen E,Viswanathan A,and Callon R. RFC 3031 IETF, Multiprotocol Label Switching Architecture,2001.1.

[3]wduche D.A, Chiu A et al.Overview and Principles of Internet Traffic Engineering.IETF Internet Draft,draft-ietf-tewg-principles-02.txt,May 2002.

[4]罗志详,等,译.多协议标签交换技术与应用.北京：机械工业出版社,2001.1.

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基金项目：北京市教委科技发展计划面上项目，项目编号：KM200610016012

作者简介：李蓬（1975-），男，山东省东营市人，硕士，讲师。研究方向：计算机网络及网络安全。