摘要：在MPLS  ATM原理的基础上，提出了既有可靠服务质量和在IP层寻址优势的MPLS ATM方案，并对本技术中涉及的交换标记分发问题进行了探究。

关键字：（MPLS）多协议标签交换   (ATM) 异步传输模式

1  引言

面对着互联网的诸多的制约，如何实现端到端的转发和控制、如何实现QoS机制一

直长期困扰着人们。基于标记交换，有好多的公司提出自己的方案。但是这一切不仅没

有解决IP存在的问题，反而使网络本身变得越来越复杂。直到多协议标记交换技术的

出现。多协议标记交换技术的价值在于能够在一个无连接的网络中引入面向连接的机制

其好处是减少网络的复杂性，能够兼容现有的各种网络技术。MPLS综合利用网络核心

的交换技术和网络边缘的IP路由技术，将路由移到网络边缘，网络核心作标签转发。

所以MPLS是目前普遍看好的融合ATM和IP、解决IP无连接和ATM面向连接矛盾的

下一代宽带骨干网络技术。

2  MPLS概述和体系结构

MPLS是一种新的WAN技术，是一种用于快速数据包交换和路由的体系，它为网络数据流量提供了目标、路由、转发和交换等能力。它用于 ATM、帧中继等现有路由和交换协议的接口。MPLS 独立于第二和第三层协议，诸如 ATM 和 IP。它提供了一种方式，将 IP 地址映射为简单的具有固定长度的标签，用于不同的包转发和包交换技术。

MPLS平台中引入相当多的组件：其中主要的组件有：

（1）           转发等价类：MPLS采用FEC作为标签来处理IP分组。FEC在相同路径上转发，以相同方式处理并因此被一个LSR映射到一个单一标签的一组IP分组。

（2）           标签：标签是个包含在每个分组中的短固定的数值，用于通过网络转发分组。一对LSR在标签的数值和意义上一致。

（3）           标签分发协议：LDP是MPLS的控制协议，用于在LSR之间交换FEC/标签绑定信息。

（4）           标签交换路由：LSR类似一个通用IP交换机，他是MPLS中负责第三层转发分组和第二层标签交换分组的设备。

（5）           标签交换路径：LSP是指具有一个特定的FEC的分组，在传输经过的标签交换路由器集合构成的传输通路。他由MPLS节点建立，目的是采用一个标签交换转发机制转发一个特定的FEC分组。

以上各个组件的体系结构如下图：

3  ATM以及它与MPLS的结合

ATM它是一项数据传输技术，以信元为基础的一种分组交换和复用技术，它是一种为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。ATM最大的贡献在于他定义了在ATM交换机上的信源 每个信源只有53个字节 只有5个字节来调节头部信息和寻址信息，42字节都是有效负载。所有ATM传输非常的快，但是它的缺点是不便于在IP层进行逻辑寻址只能进行数据链路层的寻址，而 mpls在ATM交换机上增加了ip路由控制功能 ATM在交换机直接支持ip协议，避免了复杂的协议转换。所以MPLS ATM两者的结合也是必然之举。

4  MPLS在ATM技术上的实现

MPLS网络是由核心部分的标签交换路由器(LSR)、边缘部分的标签边缘路由器(LER)组成。如图所示：

在上图中LSR就是实现MPLS功能的ATM交换机，由控制单元和交换单元组成；LER可以是具有MPLS功能的ATM交换机，也可以是具有MPLS功能的路由器。LER的作用是分析IP包头，用于决定相应的传送级别和标记交换路径(LSP)。此时标记交换的工作过程分三步进行，分别是：（1）由LDP(标记分布协议)和传统路由协议(eigrp等)一起，在LSR路由器中建立路

由表和标记映射表。

（2）LER接收IP包，完成第三层功能后并给IP包加上标记；此时在MPLS出口的LER上，将分组中的标记去掉后继续对其进行转发。

（3）LSR对分组不再进行所有的三层处理，只是根据分组上的标记通过交换单元对其进行转发。

5.1   MPLS ATM技术的标记分发和维护

在ATM-LSR中标记分发方式的特性如下：所有的ATM-LSR设备都会有如下的动作。标记映射请求和标记映射信息中都包含一个最大跳数值其默认为255，此处我们可以根据不同的情况选择不同的值。ATM-LSR向下游节点发出的映射请求中的HOP值为H1D,从下游节点接收的映射信息中的HOP值为H2D，从上游节点接收的映射请求中的HOP值为H1U，向上游节点返回的映射信息中HOP值为H2U。

如下图所示：

在MPLS ATM网络中，其LER对于它接收的IP包要进行路由计算，此时得到的数据转发的下游节点为ATM LSR，入口的LER就是通过LDP向下游节点发出标记映射请求的，请求时的Hld=1。假如入口的LER接收的是上方节点的按“下游按需”机制发出来的映射请求(其中Hlu=h)，并且入口LER没有LSP合并机制，那么Hld=h+l。入口 LER一旦接收下游节点返回来的标记映射信息，就会将此信息中的标记值作为一个入口LER的出口标记，开始MPLS的数据转发过程。映射信息中的H2d代表了分组在ATM-LSR网络中利用标记进行数据转发过程中经过的网络节点数。此时LER在转发分组之前，必须根据H2d值调整分组中的TTL值(TTL的值至少为1)。当出口LER接收到上游ATM LSR发出的标记映射请求，出口LER就分配一标记，并将包含此标记的映射信息返回上方节点，且置H2u=1。若入口LER改变了数据转发路径且改变前的下游节点也属于ATM LSR网络，则入口LER需通过LDP通知改变前的下方节点，与此分组相关的映射信息不再需要。

5.2  分布路径向量

MPLS ATM网络中的ATM-LSR都要配置LDPV(路径向量环路检测)，因为它可以防止网络中环路被检测到。如果在ATM LSRZ中不启用LDPV配置功能，则环路会通过它本身己定义的跳数机制来检测。假如它启动LDPV配置功能，则环路能够很快被检测到。网络中的如下情况会向下游节点发送路径向量，此时的LSR R会建立LSP，它不支持VC-merge但具有LDPV能力，则网络会有如下情况发生：R 因是LSP的入口节点需向下游节点发出映射请求或者是因为路径改变必须向新节点发送，此时R发出的映射请求中必须包含路径向量表，且表中必须只能包含R的IP地址。假如R是因接收到上方的映射请求，而向下方发出映射请求的情况，则会作以下处理。若R接收的请求中己含路径向量表，则R将自己的IP地址加入路径向量表，并将新的路径向量表随映射请求发向下方节点。若收到的请求中不含路径向量表，则R必须在其发出的请求中包含路径向量表，且表中只包含R的IP地址。支持V C -merge的LSR发出的映射请求中不应含路径向量表。当LS R 接收的映射请求中的路径向量表中己含有本LSR的IP地址，则LSR可断定此映射请求已进入死循环。但是一般情况下，LSR R 必须向上方节点返回标记映射信息，且修改HOP值。

结束语：MPLS ATM结合的网络把MPLS基于高速分发交换、流量控制、QOS等性能和ATM的高安全性等特点结合起来的同时具有高带宽、完善的QOS保障和扩展性的高效网络。随着网络的逐步发展，MPLS ATM技术正在逐步升温，现今无论是产品还是网络，都已经形成完善MPLS ATM实现方案，相信在不久的将来MPLS ATM会受到更加的关注。

参考文献：一种基于MPLS技术的×××实现方案.2007（1）

MPLS ATM技术的实现要求.2008（2）