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一种新的多层交换技术——标签交换

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要害词：多层交换技术，标签交换技术，标签交换网络
【摘要】本文介绍了多层交换技术的主要代表——标签交换技术，简述了其基本概
念、体系结构和网络构成，并概括了标签交换技术的优良特性，对将来的发展作出
了分析与展望 。
在过去的二十几年中，交换技术和路由技术都得到了充分的发展 。但随着网络
流量的高速发展，交换机面对众多业务表现出不足，路由器的处理速度低下等问题
也日益暴露出来 。新问题的出现总会带来新技术的不断涌现，在这种情况下，多种
多层交换技术被提出，并且在最近得到了迅猛地发展 。这些多层交换技术经过最近
的演变，以其中的标签交换技术较为突出，Cisco公司作为标签交换技术的提出者，
已将该技术提交Internet IETF，的多协议标签交换技术（MPLS）工作组，拟作为
工业标准 。目前，IETF正在致力于制定MPLS的RFC标准 。
一、多层交换技术
目前的多层交换技术种类繁多，除了Ciso公司的标签交换技术之外，有代表性
的还有：Nokia/Ipsilon的IP交换（IP Switching），IBM的ARIS（Aggregate Route
－Based IP Switching），Ascend/Cascade/LUCent的IP导航器（IP Navigator），
以及东芝（Toshiba）的CSR（Cell Switching Router） 。这些多层交换技术有其
共性，同时在技术实现上也有着很大的差别 。
1．多层交换技术的共同点
多层交换技术旨在将IP路由技术和ATM交换技术融合在一起，实现两者间的优劣
互补 。其基本实现方法均是将IP路由器的软件路由能力与ATM标记交换的转发性能相
结合，设计高速多层交换机 。对于多层交换机的控制部分，多层交换技术采用标准
的路由协议（如：OSPF，IS－IS和BGP－4）和各自的标记绑定机制；对于多层交换
机的转发部分，多层交换技术采用传统的ATM硬件交换和标记交换技术（Label swa
pping）来转发信元 。
2．多层交换技术的不同点
根据标记绑定（Label Binding）时机的不同，多层交换可分为两类：数据驱动
方式和控制驱动方式 。Nokia/Ipsilon的IP交换和东芝的CSR采用数据驱动方式 。本
文的标签交换，IBM的ARIS和Ascend/Cascade/Lucent的IP导航器采用后者 。
（1）数据驱动方式
对于数据驱动方式，是在数据分组到达时创建标记绑定 。当数据流（有共同源
地址，目的地址和TCP（或UDP）端口号的一系列分组）中的第一个分组到达多层交
换机时，多层交换机或者直接创建标记绑定，或者等待数据流中的后继分组 。等待
后继分组到来后再创建标记绑定可以减少分配和发布标记所带来的负载 。采用数据
驱动方式的优点是只有在数据流到达时才创建标记绑定，但同时也带来一些限制：
这要求交换机必须有高性能的分组分类能力，从而能够高速地识别数据流 。另一方
面，采用数据驱动方式使标记绑定工作量正比于所到达的数据流，这样大量的短数
据流会增加交换机的负担 。
（2）控制驱动方式
控制驱动方式，是在路由控制信息到达时创建标记绑定 。由于在数据分组到达
之前标记的分配和发布工作就已完成，这使得交换机可以立即进行标记交换，减少
分组转发带来的延时 。对于控制驱动方式，只有当拓扑结构发生变化或控制流量信
息到达时才建立采用标记交换的路径，这样，标记的分配和发送工作量要少于数据
驱动方式 。另一方面，控制驱动方式的扩展性要优于数据驱动方式 。MPLS采用控制
驱动方式 。

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