基于atm的mpls域的可扩展性研究

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1、基于ATM的MPLS域的可扩展性研究～教育资源库　　本文对改善MPLS网络扩展性的几种方法进行讨论，其中VC合并是MPLS扩展性得到保证的最好方法。文中分析了实现VC合并的几种方法，并对它们的工作机制、特点进行分析和总结。　　1引言　　多协议标签交换(MPLS)把基于标签的第二层技术和第三层路由技术结合起来，在无连接的IP中引入了面向连接的机制，通过采用一个短的、固定长度的称为标签的标识符，利用标签交换机制转发分组。MPLS所采用的这种转发方式与ATM交换机所使用的依据VPI/VCI进行交换的方式十分相似，因此可以很方便地用ATM交换实现MPLS技术。当基于ATM交换硬

2、件实现MPLS时，标签要封装在ATM交换硬件可以访问的域中(VPI/VCI)，这在一定程度上决定了ATM标签交换路由器(ATM-LSR)可支持标签的最大数量。ATM-LSR先要把到达分组的IP路由信息映射成ATM标签(VPI/VCI)，才能转发信元。有多种方法可以完成映射功能:［1~5］①无合并。它把每一个源/目的地址对映射到一个唯一的VC，使接收端能很容易地识别信源并重组分组。②VP合并。VP合并将多条输入VP合并成一条输出VP，通过输出VP中的不同VC标识来区分合并流中信元所属的分组。③VC合并。把多个去往相同目的地的到达VC映射到相同的输出VC。　　比较上述几种

3、映射方式，第一种方法接收端最容易进行信元重组，但比较浪费资源，对一个有N个数据源/目的地的网络，极限情况下需要O(N2)个标签，显然不适合扩展到大型骨干网。VP合并在去往同一目的地的VP中，通过VC的不同来区分发送源以进行信元重组，对于一个给定的目的地，ATM-LSR需要维护管理O(e)个标记(e指的是交换机端口数目)，对一个有N个数据源/目的地的网络，每个ATM-LSR需　　要维护管理O(Ne)个标记，所以VP方式较第一种方式大大节省了标签，但是MPLS在ATM中的标签封装中，VP最多只有12比特，VP的标码空间最多惟4096，所以VP合并对于核

4、心骨干网而言可扩展性还是不够强。VC合并接收端不易区分信元，但可大大节省标签，改善网络的扩展性。　　2改善MPLS网络扩展性的几种方法　　2.1基于要求请求建立标签交换通道　　标签交换通道的建立有事先在所有端点间建立标签交换通道和基于要求请求建立两种。在一条链路上各种数据类型的数据流都处于活动状态的很少，而且某种业务只在某几个节点之间出现，即业务有局部性，基于要求请求建立标签交换通道可以利用这种局部性来改善网络的扩展性。　　2.2虚标签空间　　虚标签空间是指在热点处使用多条并行的物理连接而不是使用一条物理连接。例如：在骨干网的某些热点处，将L条链路分配于两个LSR的L个

5、端口之间，那么可用的标签总量的大小将会是只用一条链路可支持的标签空间大小的L倍。　　2.3VP合并　　VP合并是指交换机在某些输入VPI接收到信元，而在一个输出VPI上将这些信元发送出去的过程。VP合并允许多个VPI合并为一个VPI，并且在合并而得的VP中使用不同的VCI区别数据流或分组。当采用VP合并时，可用标签总数与采用整个VPI/VCI空间作为标签空间的可用标签数相同。但因为在此方式中使用VPI完成转发应根据足够解决信元交叉的需要来划分VCI，所以VP合并利用数据流的局部性改善了网络的扩展性。　　2.4VC合并　　VC合并就是将通往同一目的地址的输入VC标签映射为

6、同样的输出VC标签。VC合并可以将标签数减少至N(端点数)，但是使用VC合并使通往同一目的地址的信元在交换机的输出处不可区分，因而不能将属于同一目的地址的不同分组的信元区分开来，即接收端不能重组分组。为了解决此问题，下面讨论VC合并的几种方法。　　3VC合并技术　　3.1捷径（CutThroug）机制　　要在VC合并时避免信元交织，最简单的办法就是把同属一个数据包的信元一个接一个地传送，直到出现EOP字段发送完毕，再发送另一个数据包，这就需要进行缓存。在输入进行缓存的例子。这种方式类似帧交换，灵活性不够，也不能满足QoS要求。　　3.2重组缓存RB(Reassem

7、blyBuffer)机制　　这是一种在输出缓存的例子。交换机由一个无阻塞交换结构和输出模块组成，输出模块由重组缓存器和输出缓存器组成。同捷径方式一样，它需要将一个分组的信元先缓存在重组缓存器中，等最后一个信元到达之后再同时以高速转发到输出缓存器，若不支持VC合并，则只有输出缓存器。这种方法需要一定数量的缓存器并带来一定延迟。因分组结束要看EOP标志，若丢失会造成等待VC中的信元阻塞，为此需设计一个定时器来进行超时控制。　　3.3基于GPS(GeneralProcessorShare)算法的MPLS流合并调度器　　这种方法利用了ATM信元头