多协议标记交换2

 １９９９年，多协议标记交换（ＭＰＬＳ）技术被评为十大热门通信技术之一。它在一个无连接的网络中引入连接的模式，代表了骨干网核心将选路与交换相结合的趋势。本讲座共分３讲，上讲已介绍的内容有：ＩＰ选路与交换、ＭＰＬＳ概述、标记分配与管理。

４ 标记分配协议（ＬＤＰ）

４．１ 转发等效类（ＦＥＣ）

（１）ＦＥＣ元素及其类型

    LＤＰ将ＦＥＣ与由ＬＤＰ产生的标记交换通路（ＬＳＰ）结合在一起。每个ＦＥＣ可由一个或多个ＦＥＣ元素组成，每个ＦＥＣ元素可识别映射到对应的ＬＳＰ上的一组分组。当某个ＬＳＰ由多个ＦＥＣ元素共用时，此ＬＳＰ将终止在多个ＦＥＣ元素不再共用同一通路的节点上。

目前定义了以下两种ＦＥＣ元素的类型：

  地址前缀：ＦＥＣ元素是０至全地址的任何长度的地址前缀。

  主机地址：ＦＥＣ元素是主机的全地址。

（２）映射规则

     将一特定的分组映射到一特定的ＬＳＰ的过程要依次使用以下规则，直到实现上述映射为止：

    如果有这样一个ＬＳＰ，其具有的一个主要地址ＦＥＣ元素与分组的目的地址相同，则此分组映射到该ＬＳＰ；

   如果存在多个ＬＳＰ，每个ＬＳＰ都具有一个等同于分组目的地址的主机地址ＦＥＣ元素，则此分组可映射到其中某一个ＬＳＰ；

   如果有这样一个ＬＳＰ，其具有一个地址前缀ＦＥＣ元素与分组的目的地址匹配，即该目的地址的开始部分与前缀相同，则将此分组映射到该ＬＳＰ；

   如果存在多个ＬＳＰ，则将此分组映射到对应于最长前缀匹配的ＬＳＰ；

   如果已知分组要通过某个特定的出口路由器，而存在一个ＬＳＰ，该ＬＳＰ所具有的一个地址前缀ＦＥＣ元素就是该路由器的地址，则此分组就映射到该ＬＳＰ。

４．２ 标记的空间与标识

  （１）标记空间（Ｌａｂｅｌ Ｓｐａｃｅ）

标记空间有以下两种类型：

    按接口的标记空间：由接口确定输入标记。此时ＬＤＰ对等体必须通过该接口直连。

    按平台的标记空间：多个接口共享的平台范围内的输入标记。

  （２）ＬＤＰ标识（ＬＤＰ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）

    ＬＤＰ标识有６个８位位组，用来标识ＬＳＲ的标记空间，前４个８位位组是分配给ＬＳＲ的ＩＰ地址，后２个８位位组标识该ＬＳＲ内的标记空间，可以表示如下：

＜ＩＰ地址＞：＜标记空间ｉｄ＞

对于按平台的标记空间，后２个８位位组恒为０。

４．３ ＬＤＰ会晤（ＬＤＰ Ｓｅｓｓｉｏｎ）

    在两个ＬＳＲ之间可建立ＬＤＰ会晤，以支持其间的标记信息互换。一个ＬＳＲ可管理多个标记空间，则每个标记空间各有其ＬＤＰ标识，向另一ＬＳＲ传送标记信息时要分别建立ＬＤＰ会晤。ＬＤＰ会晤使用ＴＣＰ的可靠传送方式，如果有多重会晤，则每个ＬＤＰ会晤有一个ＴＣＰ会晤。

  （１）ＬＤＰ发现（ＬＤＰ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）

ＬＤＰ发现是用于ＬＳＲ发现ＬＤＰ对等体的机制。发现机制有两种：

    基本发现机制：用来发现在链路级直连的邻接ＬＳＲ。

ＬＳＲ通过接口周期地发送ＬＤＰ链路Ｈｅｌｌｏｓ，以在该接口上实现基本发现，消息中含有ＬＤＰ标识。ＬＤＰ链路Ｈｅｌｌｏｓ作为ＵＤＰ分组发送，ＵＤＰ是用户数据报协议。在某一接口上收到一个ＬＤＰ链路Ｈｅｌｌｏ，就识别出该接口链路级上的一个可达ＬＤＰ对等体的“Ｈｅｌｌｏ邻接”，并得知该接口所用的标记空间。

    扩展发现机制：用于在链路非直接的ＬＳＲ的定位。

为进行ＬＤＰ扩展发现，ＬＳＲ向某个ＩＰ地址周期发送ＬＤＰ目标Ｈｅｌｌｏｓ，消息中含有ＬＤＰ标识，也作为ＵＤＰ分组发送。ＬＤＰ扩展发现与ＬＤＰ基本发现的不同是，扩展发现是发往某个特定的ＩＰ地址，并且是不对称的，即当ＬＳＲ启动与另一个目标ＬＳＲ的扩展发现时，目标ＬＳＲ可决定是否响应，如决定响应才向启动的ＬＳＲ周期发送目标Ｈｅｌｌｏｓ。收到一个ＬＤＰ目标Ｈｅｌｌｏ，就识别出在网络级上的一个可达ＬＤＰ对等体的“Ｈｅｌｌｏ邻接”，及其所用的标记空间。

（２）ＬＤＰ会晤的建立与保持

    ＬＤＰ会晤的建立两个ＬＳＲ之间ＬＤＰ发现Ｈｅｌｌｏｓ的交换触发了ＬＤＰ会晤的建立，建立步骤为：

    ①传送连接建立

    设在ＬＳＲ１与ＬＳＲ２之间建立ＬＤＰ会晤，ＬＳＲ１的标记空间为ＬＳＲ１，ａ，ＬＳＲ２的标记空间ＬＳＲ，ｂ。传送连接建立的简要过程如下：

——ＬＳＲ１试图开启一个用于与ＬＳＲ２会晤的ＴＣＰ连接。ＬＳＲ１确定用于ＬＳＲ１端和ＬＳＲ２端的传送地址Ａ１和Ａ２。

如果ＬＳＲ１向ＬＳＲ２发送的Ｈｅｌｌｏ中含有“传送地址任选对象”ＴＬＶ，则Ａ１即此ＴＬＶ中的地址；如果ＬＳＲ１未使用这一任选的ＴＬＶ，则Ａ１即为向ＬＳＲ２发送的Ｈｅｌｌｏ中的源ＩＰ地址。ＴＬＶ含义见后述。Ａ２地址的确定同上，但由ＬＳＲ１从由ＬＳＲ２收到的Ｈｅｌｌｏ中的相关内容来确定。——ＬＳＲ１确定在会晤建立中作为主动方还是被动方，为此要将地址Ａ１和Ａ２作为无符号整数进行比较。如Ａ１＞Ａ２，ＬＳＲ１为主动方，否则为被动方。——如果ＬＳＲ１是主动方，就连接到地址Ａ２上的ＬＤＰ端口，以建立ＬＤＰ的ＴＣＰ连接；反之亦然。

    ②会晤初始化

    ＬＳＲ１与ＬＳＲ２之间建立传送连接后，就通过传送ＬＤＰ初始化消息来协商会晤参数，包括ＬＤＰ协议版本、标记分配方法、定时器值、ＶＰＩ／ＶＣＩ范围（对于标记控制的ＡＴＭ）等参数。

    ＬＤＰ会晤的保持ＬＳＲ具有ＫｅｅｐＡｌｉｖｅ定时器，每当从会晤对方收到ＬＤＰ ＰＤＵ时，就将定时器复位，重新开始监视。如果未收到对方发来的ＬＤＰ ＰＤＵ而定时器超时，就可判定传送连接或对等体出现故障，就关闭传送连接以终止ＬＤＰ会晤。

    因此每当ＬＤＰ会晤建立后，ＬＳＲ要使对方在至少每隔ＫｅｅｐＡｌｉｖｅ的周期内能收到一个ＬＤＰ ＰＤＵ，能重新启动定时器。所发送ＬＤＰ ＰＤＵ可为任何的协议消息，如无任何信息要传送，可发送ＫｅｅｐＡｌｉｖｅ消息。ＬＳＲ也可在任何时刻终止会晤，为此可发送Ｓｈｕｔｄｏｗｎ消息。

４．４ ＬＤＰ ＰＤＵ与ＬＤＰ消息

 （１）ＬＤＰ ＰＤＵ

    ＬＤＰ消息的交换是通过在ＬＤＰ会晤的ＴＣＰ连接上发送ＬＤＰ ＰＤＵ来实现的。每个ＬＤＰ ＰＤＵ携带一个或多个消息，如果有多个消息，这些消息之间并不需要相关。

    每个ＬＤＰ ＰＤＵ由ＬＤＰ头与后随的一个或多个ＬＤＰ消息组成。ＬＤＰ头的格式如图４所示，包含版本ＰＤＵ长度和ＬＤＰ标识。版本为由两个８位位组构成的无符号整数，表示协议版本，目前为版本１。ＰＤＵ长度为除去版本和ＰＤＵ长度字段以外的整个ＰＤＵ长度（以８位位组为单位），由两个８位位组的整数表示。ＬＤＰ标识前已说明。

（２）类型—长度—值（ＴＬＶ）

    ＬＤＰ消息中所携带的信息大多用ＴＬＶ表示。每个ＴＬＶ的格式如图５所示，包含类型、长度和值字段。

    类型

    类型有２个８位位组，其中的１４个比特用于表示类型，另２个比特用于ＬＳＲ不能识别该类型时所采取的动作。这２个比特称为Ｕ比特和Ｆ比特。

    Ｕ比特为未知ＴＬＶ比特：当收到一个不能理解的ＴＬＶ时，如Ｕ＝０，要向消息发送者返回通知信息并丢弃整个消息；如Ｕ＝１，则仅丢弃该ＴＬＶ，而消息的其余部分仍照常处理。

    Ｆ比特为转发未知ＴＬＶ比特，仅当Ｕ比特等于１，而包含了未知ＴＬＶ的ＬＤＰ消息需要转发时，才用到Ｆ比特。当Ｆ＝０，未知ＴＬＶ不随同原包含此ＴＬＶ的消息一起转发；当Ｆ＝１，未知ＴＬＶ也随消息一起转发。

１４比特的类型编码表明值字段的含义。

    长度

    长度字段表示值字段的长度，以８位位组为单位。

    值

    原则上，在ＬＤＰ ＰＤＵ中要传送的任何信息均可编码为ＴＬＶ中的值，值由一串８位位组构成，长度可变。值的长度由长度字段表明，值的含义由类型规定。值字段本身可包含ＴＬＶ，即ＴＬＶ可以嵌套。

（３）ＬＤＰ消息

    消息格式

    所有ＬＤＰ消息具有如图６所示的格式。——Ｕ比特：Ｕ比特为未知消息比特。当收到未知消息时，如Ｕ＝０，要向消息发送者返回通知消息；如Ｕ＝１，则未知消息不予处理。——消息类型：表明消息的不同类型。ＬＤＰ版本１定义了下列消息类型：通知（Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、招呼（Ｈｅｌｌｏ）、初始化（Ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ）、保持存在（Ｋｅｅｐ Ａｌｉｖｅ）、地址（Ａｄｄｒｅｓｓ）、地址撤消（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｗｉｔｈｄｒａｗ）、标记映射（Ｌａｂｅｌ Ｍａｐ-ｐｉｎｇ）、标记请求（Ｌａｂｅｌ Ｒｅｑｕｓｔ）、标记中止请求（Ｌａｂｅｌ Ａｂｏｒｔ Ｒ）、标记撤消（Ｌａｂｅｌ Ｗｉｔｈｄｒａｗ）、标记释放（Ｌａｂｅｌ Ｒｅｌｅａｓｅ）。

——消息长度：表明消息长度字段以后的消息长度，以８位位组为单位。

——消息标识：用来标识消息的３２个比特。当收到此消息的对方返回通知消息时，应在通知消息中包含此消息的标识。

——必备参数：必备参数为可变长度，有些消息可不含有必备参数。

——任选参数：任选参数也是可变长度，很多消息均不含有任选参数。

  消息的作用简介

——通知消息：用来将某个重要事件通知对方，例如发生差错，ＬＤＰ会晤的状态，处理某个ＬＤＰ的结果等。

——招呼消息：前已述及，Ｈｅｌｌｏ消息是用于ＬＤＰ发现的机制中。

——初始化消息：前已述及，初始化消息是用于ＬＤＰ会晤建立过程。

——保持存在消息：用于保持传送连接。前已述及，当无其它消息传送时，应发送保持存在消息，以免对方保持存在定时器超时，从而保持传送连接的存在。

——地址消息：ＬＳＲ用来向对方传送其接口地址。

——地址撤消消息：ＬＳＲ用来向对方撤消前已传送的接口地址。

——标记映射消息：ＬＳＲ用来向对方传送ＦＥＣ与标记的捆合关系，消息中应包含ＦＥＣ ＴＬＶ和标记ＴＬＶ。

——标记请求消息：上游ＬＳＲ用来向下游ＬＳＲ发出请求，以获得对映射到某个ＦＥＣ的标记，为此消息中应含有ＦＥＣ ＴＬＶ。

——标记中止请求消息：在某些情况下，例如某个ＦＥＣ的下一跳ＬＳＲ已改变，上游ＬＳＲ可发送标记中止请求消息，以中止标记请求。

——标记撤消消息：ＬＳＲ用来通知对方不再继续使用先前传送的特定的ＦＥＣ与标记间的映射关系。

——标记释放消息：ＬＳＲ用来向对方表明，不再需要先前从对方收到或向对方请求的标记。

５ ＡＴＭ－ＬＳＲ

５．１ ＡＴＭ－ＬＳＲ的性能要求

    由标记交换控制组件所控制的ＡＴＭ接口称为标记交换控制的ＡＴＭ（ＡＴＭ－ＬＣ－ＡＴＭ）接口。ＡＴＭ标记交换路由器（ＡＴＭ－ＬＳＲ）就是具有ＬＣ－ＡＴＭ接口和ＡＴＭ交换结构的ＬＳＲ，在ＬＣ－ＡＴＭ接口间转发信元。标记在ＶＣＩ域或ＶＰＩ／ＶＣＩ域中携带。互相之间用ＬＣ－ＡＴＭ接口互连的一组ＡＴＭ－ＬＳＲ可组成ＡＴＭ－ＬＳＲ域。对ＡＴＭ－ＬＳＲ的性能要求如下：

  （１）支持标记交换的控制

    为支持标记交换，用作ＬＳＲ的ＡＴＭ交换机必须具有标记交换的控制功能，包括参与选路协议（如ＯＳＰＦ）以及能实现标记的分配、捆合、传播与保持等功能，但不要求具有由ＩＴＵ和ＡＴＭ论坛制定的ＡＴＭ控制面的功能（如Ｕ-ＮＩ、ＰＮＮＩ）。在需要时，也可支持ＡＴＭ控制面并存的ＳＩＮ模式。

（２）ＶＣ合并

    ＡＴＭ通常不支持点到点和多点到多点的ＶＣ转发，这意味着不能支持ＶＣ合并。但ＡＴＭ－ＬＳＲ最好能支持ＶＣ合并。ＶＣ合并实现方式见后述。

（３）封装

    封装过程只涉及ＡＴＭ－ＬＳＲ域的边缘ＬＳＲ。在通常情况下，加标记的分组可采用通过ＡＴＭ ＡＡＬ５的多协议封装（ＲＦＣ１４８３）中的空封装。但是，当ＶＰＩ／ＶＣＩ是作为标记栈中的顶端标记时，分组必须包含ＶＰＩ／ＶＣＩ。当发送出去时，顶端标记值要置成０，接收方不予处理，但仍含有ＣＯＳ和ＴＴＬ字段。

（４）环路检测

    ＴＴＬ处理只涉及ＡＴＭ－ＬＳＲ域的边缘ＬＳＲ。但是ＡＴＭ－ＬＳＲ可以将环路检测作为一项任选功能。环路检测使用分配通路向量，可检测环路，并不能防止转发环路的形成。如不采用此方法，则要依靠ＴＴＬ来检测。但使用此方法可更快地检测环路，但开销较大。（待续）

参考文献

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２ Ｒ Ｃａｌｌｏｎ：ｅｔ ａｌ．Ａ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ．Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｄｒａｆｔ：Ｊｕｌｙ １９９９

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（收稿日期：２０００－０６－１２）