基于IPv6的标签分发协议的研究与实现

摘要

随着Internet新应用的不断推出和应用范围的扩张，网络通信不仅包括单纯的文本信息还包括大量的多媒体信息，如语音、图像、视频等。这在实时性和传输质量方面对网络提出了更为严格的要求。然而IPv4网络仅提供尽力而为的服务，实际应用表明它根本满足不了高实时性、低时延的多媒体业务需求。　　 IPv6是一个崭新的网络协议，最终将替代现行的IPv4协议。IPv6能从多方面解决IPv4网络面临的严峻问题，但是IPv6的普通报文转发依然不能提供面向连接的可靠服务。显然，在多媒体业务激增的时代，需要在IPv6中拓展新的面向连接的交换协议。MPLS(多协议标签交换)作为一个工作在2.5层的协议，仅使用具有本地意义的标签交换，能快速转发数据包，并且提供面向连接的服务。过去的几年里，MPLS在IPv4骨干网上充分地发挥了面向连接和快速转发的优势。它为多种上层应用业务提供低时延高可靠性的服务，特别在多媒体业务中，发挥着举足轻重的作用。　　 应用在IPv6中的MPLS技术是一个很好的解决无连接服务的方案。但目前只有少数公司投入到基于IPv6的MPLS技术的研究，而且绝大部分设计方案仅支持静态LSP(标签交换路径)的配置，没有深入到动态LSP的研究当中。　　 本文首先从MPLS的工作原理入手，对基于IPv6的MPLS技术的可行性和设计思想进行详细分析。介绍了基于IPv6网络的MPLS技术特点和带标签报文的转发过程，详细阐述了LDP(标签分发协议)的技术标准和实现原理。从理论设计到实际应用方面，借鉴了基于IPv4的LDP协议，提出了专用于IPv6网络的动态标签分发协议LDPv6。　　 其次，对于LDPv6的设计，从LDPv6基本概念开始，依次研究了LSR(标签交换路由器)之间的交互过程、对等体的本地和远端发现、会话的建立与维护、标签的分发与保持、以及倒数第二跳弹出和环路检测等。通过对LDP协议的深入理解，设计了LDPv6的报文格式、TLV封装、消息类型，消息的处理流程等。　　 再次，依据LDPv6协议标准，系统的分析了软件结构，并设计了软件主流程。在设计部分，通过深入的研究，本文把整个软件框架分解为多个功能相对独立的小模块，以便简化设计难度和缩短设计周期。随后给出了定时器、信令收发模块、PDU(协议数据单元)模块和发现模块的设计方案，并且在基于Comware v5系统的开发平台分别予以实现。　　 最后，本文从用户的角度设计了用于配置LDPv6各种功能的命令行，使用某公司的MSR路由器进行简单的组网测试。测试结果表明，本文对LDPv6的设计基本实现了LDPv6的功能，符合预期要求。