[技术文献] MPLS中流量工程的历史

引用:

在一个网络中，流量工程是指如何控制报文从网络的一端到达另一端。语音，局域网以及广域网都有自己控制流量的方法。这里提及流量工程的主要是针对ISP使用的MPLS网络。

在互联网刚萌芽的1990年，骨干是通过T1(1.544Mpbs)或T3(44.736Mbps)的低速线路相连，网络中的路由器的数目和链路都十分的有限.网络的管理员控制流量使用最多的方法就是修改IGP的度量值。但在减少一条阻塞路径流量的同时，会将另一条路径的流量阻塞。大多数的IGP都是负载均衡的，所以修改IGP的metric值不是一个理想的解决办法。

90年代中期，ISP发现骨干之间的流量开始急剧增长。互联网开始变得越来越普及，越来越多的用户意味着越来越大的流量。直接运行IGP的骨干网络不能提供足够的端口和理想的方法来应对流量的急增。大多数的ISP选择了使用ATM来做为核心的技术来解决这个问题。ATM提供了OC-3(155.52Mbps)和OC-12(622.08Mpbs)的端口,而且使用VC来逻辑全互连骨干的路由器。ATM网络纯粹从2层上来处理报文，而路由器是从3层上来处理报文。由于流量是由VC而不建立的逻辑路径来控制的，而不是是IGP的度量值来控制的，因此使用VC来逻辑全互联路由器提供了更好的流量控制。当一条物理路径上的VC承载的流量较大的时候，可以将VC优化到另外一条物理路径上，而IP网络和路由器是对此毫无感知的，路由器完全的将报文通过最优的IGP度量值发送给相应的VC。

此外，使用VC可以很方便的得到相应的流量信息，在原先的网络中，物理端口的流量只是代表传过这个端口的流量，而无法得知报文是去往何处的。ATM的VC不仅可以提供物理接口的流量信息，还可以提供任意两个路由器之间的流量信息。

但是这种全互联的网络也有其缺陷，ATM和IP都需要不同技术人员来专门的维护，ATM交换机和路由器在对流量控制方面实现完全不同。最大的缺陷在于ATM网络是固定信元长度的，53字节的信元中有5个字节是用于开销。所以，在ATM网络中，开销占到了网络带宽的10%到20%.

ISP开始还是可以忍受这种利大于弊的全互联ATM承载IP的网络模型，但直到更高带宽接口的出现，这种网络模型已经变得无法忍受了。90年代末，ATM的接口速率还停留在OC-12的基础上，并且毫无增加的预兆。更高速的ATM物理接口难以实现的主要的原因在于ATM的分割和重组信元的硬件结构的实现。ATM厂家发现生产OC-48和OC-192的硬件需要耗费非常昂贵的代价。事实上，这些高速ATM端口投入市场的也不多。更高速的带宽技术要来应付急增的流量需求。

90年底末，路由器厂家生产除了基于SONET的接口,这样骨干的带宽可以增加到OC-48/STM-16(2488.32Mbps/2.5Gbps)和OC-192/STM-48(9953.28Mbps/10Gbps).ISP也想将这种高速的端口与ATM全互联的网络模型优点相融合，这就诞生了MPLS的初衷。

在MPLS网络中，只有运行IP的路由器才需要在3层上处理报文。这些路由器都通过点到点的广域接口互联。MPLS引入了LSP的概念，每个路由器都可以通过建立一个LSP来和其他的路由器全互联。LSP提供了路由器之间的逻辑互联，而LSP经过的物理路径可以不同。并可以统计出LSP的流量信息以及物理接口的流量信息，这些都是全互联ATM承载IP的网络模型的优点。

此外，MPLS还克服了全互联ATM承载IP的网络模型的一些缺点。可以使用更高带宽速率的接口，ATM的信元开销缺陷。此外，ATM设备可以完全被IP设备所取代，带来的是对网络的支撑使用的是纯粹的IP知识。而不需要ATM知识。这样网络运维的成本就减少了。

MPLS的LSP转发机制继承并光大了ATM流量控制的优点,通过MPLS网络的流量可以控制到一个IP子网。以此来和全互联VC的ATM网络相比较，多个VC可以共享一个物理接口，从这些VC得出的流量信息可以看到两个路由器之间的流量；在MPLS网络中，两个路由器之间可以有多个路径，不同的IP子网通过不同的路径.ISP可以很明显的看到基于目的地址的流量信息.