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近些年来，随着IP业务的爆炸性发展，人们对IP技术的热情空前高涨。IETF不断发布新的有关IP技术的RFC文件。其中MPLS和IP QoS就是目前最为人们关注的两个技术。
那么MPLS究竟好在哪里了，为什么这项技术在这两年里会成为这么热门的技术呢？让我们从传统的IP技术来看看MPLS究竟好在哪里？
传统IP转发基于HOP-By-HOP的方式，IP包在其经历的每一个路由器都要查询路由表，找到下一跳，然后从相应的端口将IP包送出。这种每一跳都要查询3层路由表的IP转发技术，不能实现高速转发IP包的需求。同时，传统IP转发技术是一种 best effort 模式，无法保证IP业务的服务质量要求，这对于有IP 话音需求的网络来说显然不满足要求。因此我们要寻找一种途径来解决IP技术目前存在的问题。为此也诞生了很多技术，MPLS就是其中一种。
MPLS将IP的智能和ATM的高速交换结合在一起，采用MPLS技术的网络对于IP业务的转发，不再需要采用HOP-By-HOP，不再需要在网络中的所有路由器进行第3层路由表的查询，而只需要在网络的边缘，也就是LER作一次路由表（FIB）的查询，就可以给进入MPLS域的IP包打上一个标签，然后该IP包在网络进行第2层交换快速转发到MPLS的目的地端，由出口LER将其恢复成传统IP进行传统IP转发。由此可见，MPLS可以满足网络高速转发IP包的需求。
MPLS可以做到Traffic Engineering，可以控制IP包在网络中所走过的路径，这样可以避免IP包在网络中的盲目行为，避免业务流流向已经拥塞的节点，实现网络资源的合理利用，保证网络不会出现某个节点过度拥塞，而有些节点的资源没有充分利用的局面。
另外，MPLS采用类似于ATM 信令的方式，为具有特定属性的一类IP包建立一条转发IP包的路径（LSP）。这一类IP包就沿着这条LSP转发。在建立LSP的信令中包含Traffic Parameter TLV，在这个TLV中可以规定这条LSP的带宽、时延的业务属性，这样建立的LSP就能满足一定的业务属性要求。Traffic Parameter TLV中的参数可以映射到ATM的几个服务等级（CBR，VBR，UBR和ABR），可以按照ATM 的业务量控制机制对IP业务进行业务量的控制和管理。这样保证用户要求的业务的服务质量能够得到保证。
下面我们具体从Traffic Engineering和QoS两个方面来看看MPLS的优势。
Traffic Engineering
在传统IP网络中路由的选择根据链路状态或者简单的Metric而定，因此一旦选择了一条路径，则不管这条链路是否拥塞都会沿着这条路径传送，这样就会造成整个网络在某个地方网络资源过度利用，而另外一些地方网络资源闲置不用。
在MPLS网络中引入Traffic Engineering机制，它的功能有两个，从网络运营商的角度来说Traffic Engineering要保证网络资源得到合理利用；从网络用户的角度来说Traffic Engineering要保证用户申请的服务质量得到满足。
Traffic Engineering机制主要有以下几个方面：路径选择；负载均衡；路径备份；故障恢复；路径优先级及碰撞。
1． 路径选择
MPLS采用源路由的方式为IP包选一条从源到目的地的路径，网络中的中间节点不需要再为IP包选择路由，仅需根据CR-LDP信令中携带的路由信息即可以将IP包转发。这种显式路由的选择在MPLS入口节点LER上完成，具体实现可以由操作员配置或通过源路由协议实现。这种显式路由的优点是：网络管理者可以根据网络资源合理引导业务流向，可以避免网络业务流向已经拥塞的节点。如图1所示。
2． 负载均衡
MPLS可以使用两条和多条LSP来承载同一个用户的IP业务流，合理地将用户业务流分摊在这些LSP之间。
3． 路径备份
北电提供的网络方案可以提供LSP的备份，我们可以配置两条LSP，一条处于激活状态，另外一条处于备份状态，一旦主LSP出现故障，业务立刻导向备份的LSP，直到主LSP从故障中恢复，业务再从备份的LSP切回到主LSP。如图2所示。
4． 故障恢复
当一条已经建立的LSP在某一点出现故障时，故障点的MPLS会向上游发送Notification消息通知上游LER重新建立一条LSP来替代这条出现故障的LSP。上游LER就会重新发出Request消息建立另外一条LSP来保证用户业务的连续性。
5． 路径优先级及碰撞
在网络资源匮乏的时候，我们应保证优先级高的业务优先使用网络资源，即使已经建立的LSP也应断开腾出资源给高优先的业务使用。这就是通过设置LSP的建立优先级和保持优先级来实现的。每条LSP有7个建立优先级和7个保持优先级。建立优先级高的LSP首先建立，并且如果某条LSP建立优 图3 碰撞机制
先级高于另外一条已经建立的LSP的保持优先级，那么它可以将已经建立的那条LSP撞开腾出网络资源归它使用。如图3所示。
MPLS QoS的实现机制
MPLS非常完美的将IP与ATM结合在一起，对IP业务的MPLS实现，不仅能高速转发IP包，同时由于MPLS继承了ATM的QoS机制，因此可以保证用户对于不同服务质量要求的保证。
MPLS对于QoS支持是通过LER和LSR的合作来实现的，在LER上进行IP包的分类，将IP包的业务类型映射到ATM的服务等级上，在LSR上进行ATM的业务量控制保证每种业务的服务质量得到满足。
1．IP包的分类
传统的IP包在进入MPLS域之前，LER将会根据IP包所携带的信息将其分成不同的类别，这个类别就代表网络为其提供的服务等级。LER分类IP包的依据是：
* 承载IP包的DLCI、VCC等信息；
* TOS字段或DS字段携带的信息；图4 MPLS 实现QoS的机制
* 源/目的端口号；
* 源/目的IP地址；
* 上层协议（UDP、TCP等）。
如图4所示：
边缘LER对IP包进行分类以后将会将IP QoS映射成ATM的QoS。QoS的参数最终会以Traffic Parameter的形式体现在Request信令消息中，于是每个节点在收到Request消息后都会根据Traffic Parameter TLV中的参数做CAC，为特定的业务预留特定的资源。
2．CR-LDP信令对IP QoS 的支持
ER LSP的建立采用CR-LDP信令消息来实现，需要建立LSP的LER发送Request消息，Request消息中携带FEC、ER-HOP和QoS参数Traffic Parameter等TLV。Request消息的格式如图5所示。
图5 Request消息的格式
Request沿着ER-HOP指明的路径向下游节点发送，下游所有节点都会根据Traffic Parameter TLV中携带的参数作CAC，为特定QoS要求的LSP预定出资源。Request一直发送直到到达出口LER，出口LER返回一个Mapping 消
息，Mapping消息通知入口LER，FEC与标签绑定的结果和每条LSP所得到的网络资源。
由此可见Traffic Parameter TLV是实现IP QoS 的关键因素，在这个TLV中承载了LSP所要求的QoS参数，如图6所示。图中的参数反映了IP业务对于服务参数的要求，例如Frequency 是时延参数，体现IP业务对于时延的要求；PDR，IP业务要求的最高数据速率；CDR，某类IP业务的统计数据速率；这些参数体现了特定一类IP业务对于时延和带宽的要求。
入口LER根据IP包携带的信息将IP包分类，然后将该类业务对于网络资源的要求映射到Traffic Parameter TLV的参数中，向网络节点申请资源。
最终，Traffic Parameter TLV携带的参数会映射到ATM的QoS参数中，然后通过ATM硬件资源，主要是UPC、CAC、Queue 等实现对用户申请资源的分配，进而保证IP业务的QoS。 图6 Traffic Parameter的格式
3．IP QoS与ATM QoS的映射
入口LER分类的IP 类型，最终会映射到ATM的4个服务等级，CBR、rt-VBR、nrt-VBR和UBR。例如IP 话音业务在LER分类时根据端口号或者接入的DLCI/VCC被归类到AF类型，进而映射到ATM CBR业务类型。
Traffic Parameter TLV中的参数同时也会映射到ATM或帧中继的QoS参数上，例如PDR映射成ATM的PCR，CDR映射成ATM 的SCR等，这样实现MPLS IP QoS与ATM QoS参数级的转换，IP业务转换成了ATM业务。
IP业务转换成ATM业务后，链路层的控制机制完全与ATM一模一样，具体控制机制参见ATM流量控制机制。
另外，在SHIM格式的lable里包含3个比特的COS字段，如图7所示。我们可以利用这3个比特定义不同的服务等级和丢弃优先级，例如我们用这3个比特中的一个比特作为丢弃优先级比特，其余两个比特作为服务等级，这样一共就有4种服务等级，并且每种服务等级都有两个丢弃优先级。这样做到在一条LSP上有多种QoS。这大大减少了LSP的数量。
我们还可以将EXP后的3个比特与EXP比特一起用作COS字段，这样就可以和TOS或DS字段作完全的映射。
从Traffic Engineering和QoS这两个侧面，我们可以非常容易的看到MPLS确实有着传统IP技术所无法实现的功能，并且这项技术兼顾目前我国宽带网的现状和IP继承事实的地位，将ATM和IP完美的结合在一起，焕发出巨大的吸引力。图7 SHIM的格式
那么MPLS究竟好在哪里了，为什么这项技术在这两年里会成为这么热门的技术呢？让我们从传统的IP技术来看看MPLS究竟好在哪里？
传统IP转发基于HOP-By-HOP的方式，IP包在其经历的每一个路由器都要查询路由表，找到下一跳，然后从相应的端口将IP包送出。这种每一跳都要查询3层路由表的IP转发技术，不能实现高速转发IP包的需求。同时，传统IP转发技术是一种 best effort 模式，无法保证IP业务的服务质量要求，这对于有IP 话音需求的网络来说显然不满足要求。因此我们要寻找一种途径来解决IP技术目前存在的问题。为此也诞生了很多技术，MPLS就是其中一种。
MPLS将IP的智能和ATM的高速交换结合在一起，采用MPLS技术的网络对于IP业务的转发，不再需要采用HOP-By-HOP，不再需要在网络中的所有路由器进行第3层路由表的查询，而只需要在网络的边缘，也就是LER作一次路由表（FIB）的查询，就可以给进入MPLS域的IP包打上一个标签，然后该IP包在网络进行第2层交换快速转发到MPLS的目的地端，由出口LER将其恢复成传统IP进行传统IP转发。由此可见，MPLS可以满足网络高速转发IP包的需求。
MPLS可以做到Traffic Engineering，可以控制IP包在网络中所走过的路径，这样可以避免IP包在网络中的盲目行为，避免业务流流向已经拥塞的节点，实现网络资源的合理利用，保证网络不会出现某个节点过度拥塞，而有些节点的资源没有充分利用的局面。
另外，MPLS采用类似于ATM 信令的方式，为具有特定属性的一类IP包建立一条转发IP包的路径（LSP）。这一类IP包就沿着这条LSP转发。在建立LSP的信令中包含Traffic Parameter TLV，在这个TLV中可以规定这条LSP的带宽、时延的业务属性，这样建立的LSP就能满足一定的业务属性要求。Traffic Parameter TLV中的参数可以映射到ATM的几个服务等级（CBR，VBR，UBR和ABR），可以按照ATM 的业务量控制机制对IP业务进行业务量的控制和管理。这样保证用户要求的业务的服务质量能够得到保证。
下面我们具体从Traffic Engineering和QoS两个方面来看看MPLS的优势。
Traffic Engineering
在传统IP网络中路由的选择根据链路状态或者简单的Metric而定，因此一旦选择了一条路径，则不管这条链路是否拥塞都会沿着这条路径传送，这样就会造成整个网络在某个地方网络资源过度利用，而另外一些地方网络资源闲置不用。
在MPLS网络中引入Traffic Engineering机制，它的功能有两个，从网络运营商的角度来说Traffic Engineering要保证网络资源得到合理利用；从网络用户的角度来说Traffic Engineering要保证用户申请的服务质量得到满足。
Traffic Engineering机制主要有以下几个方面：路径选择；负载均衡；路径备份；故障恢复；路径优先级及碰撞。
1． 路径选择
MPLS采用源路由的方式为IP包选一条从源到目的地的路径，网络中的中间节点不需要再为IP包选择路由，仅需根据CR-LDP信令中携带的路由信息即可以将IP包转发。这种显式路由的选择在MPLS入口节点LER上完成，具体实现可以由操作员配置或通过源路由协议实现。这种显式路由的优点是：网络管理者可以根据网络资源合理引导业务流向，可以避免网络业务流向已经拥塞的节点。如图1所示。
2． 负载均衡
MPLS可以使用两条和多条LSP来承载同一个用户的IP业务流，合理地将用户业务流分摊在这些LSP之间。
3． 路径备份
北电提供的网络方案可以提供LSP的备份，我们可以配置两条LSP，一条处于激活状态，另外一条处于备份状态，一旦主LSP出现故障，业务立刻导向备份的LSP，直到主LSP从故障中恢复，业务再从备份的LSP切回到主LSP。如图2所示。
4． 故障恢复
当一条已经建立的LSP在某一点出现故障时，故障点的MPLS会向上游发送Notification消息通知上游LER重新建立一条LSP来替代这条出现故障的LSP。上游LER就会重新发出Request消息建立另外一条LSP来保证用户业务的连续性。
5． 路径优先级及碰撞
在网络资源匮乏的时候，我们应保证优先级高的业务优先使用网络资源，即使已经建立的LSP也应断开腾出资源给高优先的业务使用。这就是通过设置LSP的建立优先级和保持优先级来实现的。每条LSP有7个建立优先级和7个保持优先级。建立优先级高的LSP首先建立，并且如果某条LSP建立优 图3 碰撞机制
先级高于另外一条已经建立的LSP的保持优先级，那么它可以将已经建立的那条LSP撞开腾出网络资源归它使用。如图3所示。
MPLS QoS的实现机制
MPLS非常完美的将IP与ATM结合在一起，对IP业务的MPLS实现，不仅能高速转发IP包，同时由于MPLS继承了ATM的QoS机制，因此可以保证用户对于不同服务质量要求的保证。
MPLS对于QoS支持是通过LER和LSR的合作来实现的，在LER上进行IP包的分类，将IP包的业务类型映射到ATM的服务等级上，在LSR上进行ATM的业务量控制保证每种业务的服务质量得到满足。
1．IP包的分类
传统的IP包在进入MPLS域之前，LER将会根据IP包所携带的信息将其分成不同的类别，这个类别就代表网络为其提供的服务等级。LER分类IP包的依据是：
* 承载IP包的DLCI、VCC等信息；
* TOS字段或DS字段携带的信息；图4 MPLS 实现QoS的机制
* 源/目的端口号；
* 源/目的IP地址；
* 上层协议（UDP、TCP等）。
如图4所示：
边缘LER对IP包进行分类以后将会将IP QoS映射成ATM的QoS。QoS的参数最终会以Traffic Parameter的形式体现在Request信令消息中，于是每个节点在收到Request消息后都会根据Traffic Parameter TLV中的参数做CAC，为特定的业务预留特定的资源。
2．CR-LDP信令对IP QoS 的支持
ER LSP的建立采用CR-LDP信令消息来实现，需要建立LSP的LER发送Request消息，Request消息中携带FEC、ER-HOP和QoS参数Traffic Parameter等TLV。Request消息的格式如图5所示。
图5 Request消息的格式
Request沿着ER-HOP指明的路径向下游节点发送，下游所有节点都会根据Traffic Parameter TLV中携带的参数作CAC，为特定QoS要求的LSP预定出资源。Request一直发送直到到达出口LER，出口LER返回一个Mapping 消
息，Mapping消息通知入口LER，FEC与标签绑定的结果和每条LSP所得到的网络资源。
由此可见Traffic Parameter TLV是实现IP QoS 的关键因素，在这个TLV中承载了LSP所要求的QoS参数，如图6所示。图中的参数反映了IP业务对于服务参数的要求，例如Frequency 是时延参数，体现IP业务对于时延的要求；PDR，IP业务要求的最高数据速率；CDR，某类IP业务的统计数据速率；这些参数体现了特定一类IP业务对于时延和带宽的要求。
入口LER根据IP包携带的信息将IP包分类，然后将该类业务对于网络资源的要求映射到Traffic Parameter TLV的参数中，向网络节点申请资源。
最终，Traffic Parameter TLV携带的参数会映射到ATM的QoS参数中，然后通过ATM硬件资源，主要是UPC、CAC、Queue 等实现对用户申请资源的分配，进而保证IP业务的QoS。 图6 Traffic Parameter的格式
3．IP QoS与ATM QoS的映射
入口LER分类的IP 类型，最终会映射到ATM的4个服务等级，CBR、rt-VBR、nrt-VBR和UBR。例如IP 话音业务在LER分类时根据端口号或者接入的DLCI/VCC被归类到AF类型，进而映射到ATM CBR业务类型。
Traffic Parameter TLV中的参数同时也会映射到ATM或帧中继的QoS参数上，例如PDR映射成ATM的PCR，CDR映射成ATM 的SCR等，这样实现MPLS IP QoS与ATM QoS参数级的转换，IP业务转换成了ATM业务。
IP业务转换成ATM业务后，链路层的控制机制完全与ATM一模一样，具体控制机制参见ATM流量控制机制。
另外，在SHIM格式的lable里包含3个比特的COS字段，如图7所示。我们可以利用这3个比特定义不同的服务等级和丢弃优先级，例如我们用这3个比特中的一个比特作为丢弃优先级比特，其余两个比特作为服务等级，这样一共就有4种服务等级，并且每种服务等级都有两个丢弃优先级。这样做到在一条LSP上有多种QoS。这大大减少了LSP的数量。
我们还可以将EXP后的3个比特与EXP比特一起用作COS字段，这样就可以和TOS或DS字段作完全的映射。
从Traffic Engineering和QoS这两个侧面，我们可以非常容易的看到MPLS确实有着传统IP技术所无法实现的功能，并且这项技术兼顾目前我国宽带网的现状和IP继承事实的地位，将ATM和IP完美的结合在一起，焕发出巨大的吸引力。图7 SHIM的格式