當(dāng)你在游戲里“五殺”時(shí)卡頓，當(dāng)你在視頻會(huì)議中突然掉線，這些抓狂瞬間的背后，大多是數(shù)據(jù)傳輸丟包或者延遲造成的。而如何保證不丟包、低延遲，MPLS（Multiprotocol Label Switching，多協(xié)議標(biāo)簽交換）和SR（Segment Routing，分段路由）這兩種先進(jìn)的傳輸技術(shù)就是關(guān)鍵“武器”。

今天我們要聊的兩位主角MPLS和SR，就像網(wǎng)絡(luò)世界的"老司機(jī)"，用不同方式在數(shù)據(jù)高速路上運(yùn)送你的每個(gè)比特。它們到底誰更勝一籌？讓我們一探究竟！

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MPLS是什么？

MPLS即多協(xié)議標(biāo)簽交換，屬于第三代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的IP高速骨干網(wǎng)絡(luò)交換標(biāo)準(zhǔn)。

舉例：想象你寄快遞時(shí)填寫的地址標(biāo)簽，MPLS就是給每個(gè)數(shù)據(jù)包貼上專屬“目的地”。這個(gè)標(biāo)簽包含轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息，路由器像智能分揀機(jī)一樣，根據(jù)標(biāo)簽快速?zèng)Q定數(shù)據(jù)包去向。

MPLS采用簡化的ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）技術(shù)，來完成L3和L2的轉(zhuǎn)換，為每個(gè)IP數(shù)據(jù)包提供一個(gè)標(biāo)簽，與IP數(shù)據(jù)包一起封裝到新的MPLS數(shù)據(jù)包，標(biāo)簽決定IP數(shù)據(jù)包的傳輸路徑以及優(yōu)先順序。

MPLS路由器在IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)前僅讀取包頭標(biāo)簽，而不會(huì)去讀取IP數(shù)據(jù)包中的IP地址等信息，因此數(shù)據(jù)包的交換轉(zhuǎn)發(fā)速度大大加快，所以稱MPLS為2.5層協(xié)議，如下圖所示。

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MPLS在MPLS域外采用傳統(tǒng)的IP轉(zhuǎn)發(fā)方式，在MPLS域內(nèi)按照標(biāo)簽交換方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，無需查找IP信息，如下圖所示。

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在MPLS的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)（即MPLS域內(nèi)），路由器之間運(yùn)行MPLS標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議（如LDP、RSVP等），使MPLS域內(nèi)的各設(shè)備都分配到相應(yīng)的標(biāo)簽。

IP數(shù)據(jù)包通過MPLS域的傳播過程如下：

  1. 入口邊界LER（標(biāo)簽邊界路由器）接收數(shù)據(jù)包，為數(shù)據(jù)包分配相應(yīng)的標(biāo)簽，用標(biāo)簽來標(biāo)識該數(shù)據(jù)包。

  2. 主干LSR（標(biāo)簽交換路由器）接收到被標(biāo)識的數(shù)據(jù)包，查找標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表，使用新的出棧標(biāo)簽代替輸入數(shù)據(jù)包中的標(biāo)簽。

  3. 出口邊界LER接收到該標(biāo)簽數(shù)據(jù)包，刪除標(biāo)簽，對IP數(shù)據(jù)包執(zhí)行傳統(tǒng)的第三層查找。

舉例：在視頻會(huì)議場景中，數(shù)據(jù)包從深圳到長春經(jīng)過10個(gè)節(jié)點(diǎn)：

  • 傳統(tǒng)路由方式在經(jīng)過 10 個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)需要查找 10 次 “地圖”，這里的 “地圖” 可以理解為路由表，每次查找路由表來確定數(shù)據(jù)包的下一跳。

  • MPLS只需在入口處為數(shù)據(jù)包貼上標(biāo)簽，后續(xù)節(jié)點(diǎn)就可以根據(jù)這個(gè)標(biāo)簽像接力賽一樣快速傳遞數(shù)據(jù)包，無需再頻繁查找路由表，大大提高了數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)速度。

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SR是什么？

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)傳輸依靠MPLS標(biāo)簽交換的技術(shù)方案已經(jīng)越來越難以負(fù)荷。

這是因?yàn)镸PLS的路徑建立，控制中心要為每個(gè)站點(diǎn)規(guī)劃路徑，還要下發(fā)路徑規(guī)劃到每一個(gè)站點(diǎn)，每一個(gè)站點(diǎn)除了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，還需要維護(hù)規(guī)劃的路線和線路的狀態(tài)。

為了更好的匹配高速5G，SR（Segment Routing，分段路由）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。SR是一種基于源路由的隧道技術(shù)。

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源路由允許在數(shù)據(jù)包的發(fā)送源頭，即源節(jié)點(diǎn)，指定數(shù)據(jù)包的傳輸路徑。具體來說，源節(jié)點(diǎn)可以指定數(shù)據(jù)包經(jīng)過的部分路徑節(jié)點(diǎn)，也可以指定全部路徑節(jié)點(diǎn)，還可以定義數(shù)據(jù)包經(jīng)過的鏈路信息。

如下圖所示，假設(shè)給節(jié)點(diǎn)1~8依次分配Node SID（201~208），給節(jié)點(diǎn)4和7互聯(lián)鏈路分配的Local Segment SID是507。那Segment List={204, 507, 208}描述了一條

Node1→Node2→Node3→Node4→Node7→Node8的指定轉(zhuǎn)發(fā)路徑。

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  • Push：表示將Segment插入到Segment List的頭部，通常在入口節(jié)點(diǎn)執(zhí)行。

  • Continue(Swap)：表示當(dāng)前Segment尚未完成，繼續(xù)沿著當(dāng)前路徑轉(zhuǎn)發(fā)。

  • Next(POP)：表示當(dāng)前Segment完成，激活下一個(gè)Segment繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。

數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)流程描述如下：

  1. 數(shù)據(jù)包在Node1上被壓入{204, 507, 208}的Segment List。

  2. Node1提取棧頂SID 204，根據(jù)最短路徑算法查找轉(zhuǎn)發(fā)表，確定轉(zhuǎn)發(fā)下一跳是Node2，由于Node2不是SID 204的最后一跳，因此Node1不彈出棧頂SID 204。

  3. Node2收到該數(shù)據(jù)包時(shí)，提取棧頂SID 204，根據(jù)最短路徑算法查找轉(zhuǎn)發(fā)表，確定轉(zhuǎn)發(fā)下一跳是Node3，由于Node3不是SID 204的最后一跳，因此Node2不彈出棧頂SID 204。

  4. Node3收到該數(shù)據(jù)包時(shí)，提取棧頂SID 204，根據(jù)最短路徑算法查找轉(zhuǎn)發(fā)表，確定轉(zhuǎn)發(fā)下一跳是Node4，由于Node4是SID 204的最后一跳，因此Node3彈出棧頂SID 204，暴露出新的棧頂SID 507。

  5. Node4收到該數(shù)據(jù)包時(shí)，提取棧頂SID 507，根據(jù)最短路徑算法查找轉(zhuǎn)發(fā)表，確定轉(zhuǎn)發(fā)下一跳是Node7，由于Node7是SID 507的最后一跳，因此Node4彈出棧頂SID 507，暴露出新的棧頂SID 208。

  6. Node7收到該數(shù)據(jù)包時(shí)，提取棧頂SID 208，根據(jù)最短路徑算法查找轉(zhuǎn)發(fā)表，確定轉(zhuǎn)發(fā)下一跳是Node8，由于Node8是SID 208的最后一跳，因此Node7彈出棧頂SID 208，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給Node8。

舉例：在始發(fā)地深圳，調(diào)度中心指定運(yùn)輸路徑需經(jīng)過武漢和北京到達(dá)長春。這種在始發(fā)站指定路徑的方式就是源路由：在始發(fā)地（如深圳），SR的調(diào)度中心指定包裹要途經(jīng)的部分或者全部的城市和路線信息，其他城市只需根據(jù)規(guī)劃的路線直接轉(zhuǎn)發(fā)。

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MPLS和SR的區(qū)別

小編給大家整理了一份表格，用以區(qū)分MPLS和SR在關(guān)鍵特性上的區(qū)別。

對比維度 MPLS SR 技術(shù)原理 基于標(biāo)簽交換技術(shù)，通過預(yù)先分配的標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包 基于源路由技術(shù)，由源節(jié)點(diǎn)指定分段路徑（Segment List） 架構(gòu)復(fù)雜度 需要維護(hù)路徑狀態(tài)（控制平面復(fù)雜，依賴LDP/RSVP等協(xié)議） 中間節(jié)點(diǎn)無狀態(tài)，路徑由源節(jié)點(diǎn)集中控制（控制平面簡化） 協(xié)議依賴 需要額外協(xié)議（如LDP、RSVP）建立標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)路徑 利用IGP擴(kuò)展（如OSPF/ISIS）傳播SID，無需獨(dú)立協(xié)議 轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制 逐跳標(biāo)簽交換（入口LER壓入標(biāo)簽，中間LSR替換標(biāo)簽，出口LER移除標(biāo)簽） 按Segment List逐段轉(zhuǎn)發(fā)（棧頂SID指導(dǎo)路徑，節(jié)點(diǎn)彈出已完成的SID） 擴(kuò)展性 在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)簽分發(fā)和維護(hù)成本較高 支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，通過分段路徑靈活控制流量 維護(hù)復(fù)雜度 需要維護(hù)標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議和路徑狀態(tài) 中間節(jié)點(diǎn)無需維護(hù)路徑狀態(tài)，僅需支持SID解析 應(yīng)用場景 傳統(tǒng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、VPN服務(wù)、QoS保障 5G網(wǎng)絡(luò)、SDN環(huán)境、大規(guī)模數(shù)據(jù)中心互聯(lián)

怎么樣？是不是一口氣搞懂了MPLS和SR區(qū)別？

來源：中興文檔

編輯：未

轉(zhuǎn)載內(nèi)容僅代表作者觀點(diǎn)

不代表中科院物理所立場

如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原公眾號

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