专用MPLS网络信令技术的研究、设计与实现

论文摘要

MPLS（MultiProtocol Label Switching）是一种将第二层转发技术和第三层控制技术融合在一起的新技术。它有效地将网络层的路由信息映射到数据链路层上,实现了流量工程和QoS的保证。本论文致力于专用MPLS网络中信令技术的研究,着重对以下几个方面进行研究:MPLS的网络模型。MPLS网络的基本组成单元是LSR。MPLSLSR构成MPLS域,位于MPLS网络边缘与其它网络或用户相连的LSR称为边缘LSR（LER）,位于MPLS域内部的LSR称为核心LSR。LSR既可以是专用的MPLS LSR,也可以是由ATM交换机升级而成的ATM-LSR。MPLS的层次结构。MPLS在OSI模型的协议中处于数据链路层（Layer2）和网络层（Layer3）之间,可以认为是Layer2.5,MPLS协议支持其上下层的各种协议标准。MPLS的转发机制。MPLS旨在简化在每个路由器分析网络层头和FEC分配的过程。入口路由器不是将FEC映射到下一跳,而是在分组上添加一个表示分组所属FEC的标签。在下一跳处,因为分组已经与FEC关联,所以无必要再去检查网络层头。标签用于索引一个包含出口端口和一个新标签的连接表。旧标签被新标签取代,然后分组从出口端口转发到下一跳。与传统IP转发相比,MPLS简化了转发机制。MPLS的基本工作过程。标签交换的具体工作过程,简单的说主要是下面几步:LDP和传统路由协议（如OSPF等）一起,在各个LSR中为有业务需求的FEC建立路由表和标签映射表。入口LER接收分组,完成第三层功能,判定分组所属的FEC,并给分组加上标签形成MPLS分组。此后,在LSR构成的网络中,LSR对标签分组不再进行任何第三层处理,只是依据分组上的标签以及标签转发表通过交换单元对其进行转发。出口LER将分组中的标签去掉后,按照传统的转发方式对数据进行转发MPLS将对分组头的分析以及转发等价类的划分都推到了网络边缘路由器处,大大降低了对IP分组进行分析的开销。分析比较了各种信令协议,并根据目标专用网络的特点,对CR-LDP进行了适应性改进,然后成功的设计和实现了基于ATM的CR-LDP系统。此系统完成了对等邻接的自动发现,建立和维护LDP会话,建立、维护和删除CR-LSP等基本信令功能,并且分别实现了与控制台（console）和网络管理（MIB）的接口,使得系统的可控性大大增强。系统已经进过了仿真测试验证。本论文运用规格与描述语言（SDL）和面于对象的开发方法,总结出了一套运用SDL进行协议软件开发的方法,可以在设计和实现的早期及时发现错误,缩短协议/软件开发周期。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 概述
• 1.2 论文研究方向
• 1.3 论文工作概述
• 第二章 MPLS技术原理
• 2.1 MPLS的引入
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 重叠模型与集成模型
• 2.2 MPLS的基本原理
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 MPLS的网络模型
• 2.2.3 MPLS的层次结构
• 2.2.4 MPLS的转发机制
• 2.2.5 MPLS的基本工作过程
• 2.2.6 MPLS标签交换路由器的结构
• 2.2.7 MPLS的核心概念——标签
• 2.3 MPLS的扩展功能
• 2.3.1 MPLS的QOS机制
• 2.3.2 MPLS的流量工程
• 2.4 基于ATM的MPLS
• 2.4.1 对VPI/VCI的要求
• 2.4.2 对标签封装的要求
• 2.4.3 TTL机制
• 2.4.4 标签的分配和维护
• 第三章 MPLS网络的信令技术
• 3.1 MPLS的信令技术简介与比较
• 3.2 标签分发协议——LDP
• 3.2.1 LDP的基本概念
• 3.2.2 LDP消息及格式
• 3.2.3 LDP的工作流程
• 3.2.4 LDP的技术选择
• 3.3 基于约束路由的标签分发协议——CR-LDP
• 3.3.1 CR-LDP对LDP的扩展
• 3.3.2 CR-LDP的基本约束参数和实现的功能
• 3.3.3 CR-LDP的基本原理
• 第四章 规格与描述语言
• 4.1 SDL的基本概念和特点
• 4.1.1 SDL的基础——扩展有限状态机
• 4.1.2 SDL的数据类型
• 4.1.3 SDL的系统层次结构
• 4.1.4 SDL的基于对象和面向对象的特性
• 4.1.5 MSC
• 4.2 SDL在软件设计开发中的应用
• 4.2.1 SDL开发系统的一般流程
• 4.2.2 SDL开发的特点
• 4.3 SDL开发工具
• 第五章 CR-LDP的设计与实现
• 5.1 标签交换路由器的系统控制软件的系统设计
• 5.1.1 系统结构设计
• 5.1.2 LDP/CR-LDP协议的改进
• 5.1.3 数据结构设计
• 5.2 CR-LDP模块的设计
• 5.2.1 CR-LDP的整体设计
• 5.2.2 邻接发现功能模块的设计与行为描述
• 5.2.3 会话功能模块的设计
• 5.2.4 CRLSP控制功能模块的设计
• 5.2.5 封装功能模块的设计与行为描述
• 5.2.6 消息ID分发功能模块的设计与行为描述
• 5.2.7 参数初始化功能模块的设计与行为描述
• 5.2.8 LIB MANAGER功能模块的设计
• 5.3 部分重要算法设计
• 5.3.1 TTL算法
• 5.3.2 优先级算法
• 5.3.3 初始化参数协商算法
• 第六章 系统仿真与测试
• 6.1 仿真方案模型
• 6.1.1 LSR仿真模型的设计
• 6.1.2 网络仿真拓扑的建立
• 6.2 仿真测试过程及结果
• 6.2.1 对邻接发现和会话建立的仿真测试
• 6.2.2 对关闭和重启节点的仿真测试
• 6.2.3 对建立和删除CR-LSP的仿真测试
• 6.2.4 对以抢占方式建立CR-LSP的仿真测试
• 6.2.5 对环路检测功能的仿真测试
• 6.2.6 对MIB和DEBUG控制命令的验证测试
• 6.3 结论
• 第七章 总结
• 参考文献
• 附录
• 致谢