IP城域網(wǎng)中MPLS VPN的設(shè)計

【摘要】在ISP的城域網(wǎng)中，利用MPLS技術(shù)組建的VPN及時可以解決邏輯拓撲結(jié)構(gòu)可拓展性以及可維護性差的問題，本文在闡述MPLS VPN技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，介紹MLS VPN的模型結(jié)構(gòu)，研究MPLS VPN技術(shù)在城域網(wǎng)中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】IP城域網(wǎng)MPLSVPNPECE

隨著現(xiàn)在對信息交流越來越廣泛的需求，企業(yè)以及單位內(nèi)部開始組建自己的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益發(fā)展，采用VPN技術(shù)組建企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的技術(shù)逐漸的被開發(fā)應(yīng)用。

VPN即是虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，VPN是利用現(xiàn)有的公共網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，來實現(xiàn)私用專屬網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸。VPN的技術(shù)優(yōu)點是成本低，拓展性以及可維護性強。

一、MPLS VPN的基本原理

MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)主要由CE、PE和P等3部分組成：CE（Customer Edge Router）用戶網(wǎng)絡(luò)邊緣路由器設(shè)備，直接與服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)相連，它“感知”不到VPN的存在；PE（Provider Edge Router）服務(wù)提供商邊緣路由器設(shè)備，與用戶的CE直接相連，負責VPN業(yè)務(wù)接入，處理VPN-IPv4路由，是MPLS三層VPN的主要實現(xiàn)者；P（Provider Router）服務(wù)提供商核心路由器設(shè)備，負責快速轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，不與CE直接相連。在整個MPLS VPN中，P、PE設(shè)備需要支持MPLS的基本功能，CE設(shè)備不必支持MPLS。MPLSVPN的網(wǎng)絡(luò)采用標簽交換，一個標簽對應(yīng)一個用戶數(shù)據(jù)流，非常易于用戶間數(shù)據(jù)的隔離，利用區(qū)分服務(wù)體系可以輕易地解決困擾傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的QoS/CoS問題，MPLS自身提供流量工程的能力，可以最大限度地優(yōu)化配置網(wǎng)絡(luò)資源，自動快速修復(fù)網(wǎng)絡(luò)故障，提供高可用性和高可靠性。MPLS VPN允許每個VPN使用單獨的地址空間，地址中的RD用來標識VPN的成員，通過路由所攜帶的RT來獲得VPN的成員關(guān)系，每個PE路由器維護一張或多張VRF表。

二、MPLS VPN的應(yīng)用模型

1、VLL虛擬專線業(yè)務(wù)。VLL模擬企業(yè)網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸方式，采用點-點的互聯(lián)模型，為數(shù)據(jù)的傳輸提高了安全性和保密性。

2. VPDN虛擬撥號專用網(wǎng)絡(luò)。能夠為用戶提供虛擬的撥號業(yè)務(wù)，使企業(yè)的流動用戶通過Internet直接進入企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)。

3. VPRN虛擬專用路由網(wǎng)絡(luò)。能夠為用戶提供在多個站點間的路由功能。

4. VPLS虛擬專用LAN。是企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的一種模擬。采用廣播或多播技術(shù)，直接轉(zhuǎn)發(fā)MAC層信息，對網(wǎng)絡(luò)層所用協(xié)議完全透明，可以方便地實現(xiàn)多協(xié)議傳輸，運營商的MPLS核心網(wǎng)絡(luò)對用戶來說如同一個巨大的虛擬交換機。

三、基于IP城域網(wǎng)MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)

1、MPLS的網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)。

在MPLS中，數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在標簽交換路徑（LSP）上。LSP是每一個沿著從源端到終端的路徑上的結(jié)點的標簽序列?，F(xiàn)今使用著一些標簽分發(fā)協(xié)議，如標簽分發(fā)協(xié)議（LDP）、RSVP或者建于路由協(xié)議之上的一些協(xié)議，如邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）及OSPF。因為固定長度標簽被插入每一個包或信元的開始處，并且可被硬件用來在兩個鏈接間快速交換包，所以使數(shù)據(jù)的快速交換成為可能。

（1）LSR是MPLS網(wǎng)絡(luò)的核心交換機或者路由器，處于MPLS內(nèi)部。LSR提供標簽交換和標簽分發(fā)功能；（2）LER（Label Switching Edge Router）在MPLS的網(wǎng)絡(luò)邊緣，報文由LER進入或離開MPLS網(wǎng)絡(luò)，提供標簽的映射、標簽的移除和標簽的分發(fā)功能。

2.城域網(wǎng)MPLS VPN的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

可以把MPLS VPN分為三層MPLS VPN和二層MPLS VPN，而MPLS BGP三層VPN具有安全認證，三層MPLS VPN通過BGP協(xié)議承載攜帶標簽的VPN路由信息，每個VRF虛擬網(wǎng)絡(luò)路由轉(zhuǎn)發(fā)表通過配置策略來規(guī)定各VPN。

3、IP地址的分配原則。要求唯一性、連續(xù)性、可擴充性、靈活性。地址的分配方法：在具體分配地址時采用可變長度的掩碼技術(shù)。

4、MPLS VPN與傳統(tǒng)VPN技術(shù)的比較。目前在組建大客戶數(shù)據(jù)專用網(wǎng)采用的主要技術(shù)有傳統(tǒng)專線方式和IP—VPN方式。傳統(tǒng)專線方式包括DDN、分組網(wǎng)、幀中繼（FR），ATM， SDH等；MPLS VPN是在網(wǎng)絡(luò)路由和交換設(shè)備上應(yīng)用MPLS技術(shù)，簡化核心路由器的路由選擇方式，利用標記交換，并且結(jié)合傳統(tǒng)的路由技術(shù)實現(xiàn)的虛擬專網(wǎng)。而在幾種采用不同接入方式中，MPLS VPN又以其顯著的優(yōu)勢：較大的帶寬、高安全性、極強的可擴展性、多種增值服務(wù)的融合和較低的維護費用等而獨樹一幟，引起了眾多大用戶的關(guān)注。MPLS ？VPN是結(jié)合了ATM和IP技術(shù)優(yōu)點的MRS技術(shù)的一個重要應(yīng)用，主要分為二層和三層MPLS VPN。其中二層MPLS VPN相當于在互聯(lián)網(wǎng)上仿真出來的類似于ATM/FR的二層專線VPN，由于目前還沒有正式標準，因此商業(yè)應(yīng)用較少。在2M電路組網(wǎng)中可選擇DDN/FR，ATM-FR，ATM，2M數(shù)字電路、MPLS VPN等多種技術(shù)。其中數(shù)字2M由于成本較低具有較大優(yōu)勢。如果用戶將來希望平滑過渡到2M以上，則MPLS VPN和ATM會是較好的選擇。2M以下專網(wǎng)用戶大量的是傳遞敏感應(yīng)用數(shù)據(jù)，安全性要求高，DDN/FR應(yīng)該說是最合適的組網(wǎng)選擇。

四、IP城域網(wǎng)的MPLS VPN技術(shù)的發(fā)展趨勢

從我國目前數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢來看，業(yè)內(nèi)已經(jīng)有很多關(guān)于MPLS將取代ATM和偵中繼成為多服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施核心的討論。提供ATM交換機的Lucent公司為了將一種基于M LS的交換機更快地推向市場以滿足客戶的需求，放棄了下一代ATM核心交換機的開發(fā)。包括Nortel Networks. Equipe Communications和Wave Smith Networks在內(nèi)的老牌廠商和新興企業(yè)正通過一條向IP/ MPLS轉(zhuǎn)移的道路，開發(fā)下一代ATM/幀中繼交換機。當然，這種趨勢的發(fā)展也許會有相當長的一段時間，從ATM/幀中繼到MPLS的轉(zhuǎn)移與客戶從X.25向幀中繼的轉(zhuǎn)移非常類似，需要幾年的時間。從目前專網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢來講，傳統(tǒng)專線和MPLS VPN將來可能都會采用IP/MPLS網(wǎng)絡(luò)做為底層傳輸基礎(chǔ)。目前MPLS還沒有遇到競爭技術(shù)，因此MPLS成為多服務(wù)基礎(chǔ)核心的趨勢還是可能的。MPLS VPN非常適合對Qos，網(wǎng)絡(luò)帶寬、可靠性等要求高的VPN業(yè)務(wù)，適合于遠程互聯(lián)的人中型企業(yè)專用網(wǎng)絡(luò)。MPLS VPN不僅滿足VPN用戶對安全性的要求，還減少了網(wǎng)絡(luò)運營商和用戶方的工作量。MPLS VPN便于實現(xiàn)三網(wǎng)合一，即在同一網(wǎng)絡(luò)平臺上實現(xiàn)基于IP的數(shù)據(jù)、語音和視頻的遠程通信，代表了VPN的發(fā)展方向。

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