MPLS高效转发机制的研究与实现

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qinqinlian1982
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MPLS(Multiprotocol Label Switch,多协议标签交换)是基于标签交换对数据包进行转发的新型技术。现在MPLS的主要应用为MPLS VPN。 与基本的MPLS转发使用一层标签完成数据包传输不同,MPLS VPN使用标签栈技术完成私网数据的互通,甚至是跨过不同自治域的互通。但是随着标签栈里的标签层次的增多,VPN的服务节点对标签处理的次数也线性增长,导致了MPLS VPN比MPLS基本转发速度慢,尤其是在VPN的跨域方案中,实验分析为慢30%。 本文的研究主要解决的就是VPN的多层次标签处理带来的速度减慢的问题。为了解决此问题,本文先研究MPLS转发所依赖的转发表项,着重对MPLS VPN跨域方案的转发表项进行详细分析,掌握标签的层次结构与转发表项的关系,得出导致VPN转发变慢的根本原因是:每层标签对应一条转发表项,而每条转发表项对应一次转发表查询操作和标签栈操作。 找到VPN转发变慢的根本原因后,要解决VPN转发变慢的问题则需去解决多层标签对应多次查询转发表项和标签操作的问题。为了解决此问题,本文研究的MPLS高效转发机制将采用优化的转发表项,将原有的多层标签对应的多条转发表项经过迭代后放到优化后的一条转发表项里,以最外层非失效的标签来索引此优化表项。这样不管报文里有多少层标签,都只使用最外层非失效的标签查找此表项一次,此表项对应的标签操作也只为一次,与只带单层标签的MPLS基本转发处理基本达成了一致,从而加快MPLS VPN的转发处理速度。 上述优化的转发表项的设计是MPLS高效转发机制设计的核心,而转发表项的创建、对表项资源的管理、按此表项进行转发的控制则是MPLS高效转发机制要实现的重点。在创建转发表项方面,采用下发更新机制,使得下发创建效率变高。在表项资源管理方面采用高效的管理机制,使得在报文转发过程中对表项资源的有效性判断简化成一次数值大小的比较,而当业务需要进行遍历表项时能节省一半的时间。在转发控制方面将对MPLS基本转发进行加速处理,对于MPLSVPN转发则得到了转发表项优化带来的好处,使得处理速度变快。 通过实验数据分析,采用本文实现的MPLS高效转发机制后,对于MPLS VPN C类跨域方案的处理速度比原转发机制加快了20.7%;对于MPLS基本转发加快了8.2%;MPLS基本转发和VPN转发的处理速度基本一致(相差程度降低了59.2%)。
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