rfc2105.txt

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通常来说，一个标签交换将试图把它带所有路由输入输出标签的TIB安置到它能被抵达的地
方，以使所有的分组能被简单的标志交换所转发。所以标签配置是由拓扑（路由）推动的，
而不是由通信来决定的，即一个FIB输入端口的存在促成标签配置，而不是由于数据分组的
抵达而促成标签配置。

使用粘在路由上的标签而不是粘在流上的标签，也意味着没有必要对所有流执行流分类步骤
去决定是否给一个流分配标签。这样反过来又简化了所有方案，并且当出现通信模式改变时
可以使其更强壮和稳定。

注意到当标签交换被用于支持基于目的地的路由时，标签交换不会完全排除执行正常网络层
转发的需要。首先，在一个先前没有标签的分组上加一个标签需要正常的网络层转发。这个
功能可以由第一跳路由器来实现，或者由在能够参与标签交换的路径上第一个路由器来实
现。另外，不管什么时候一个标签交换在单个标签里集成了一个路由集合（例如，通过使用
分层路由技术的方法）且这些路由没有共享一个下一跳，交换都需要为携带标签的分组执行
网络层协议。但是可以观察到的是路由集成的位置数要比必须做转发判决的位置数要少，而
且更通常的是集成仅被应用于一个标签交换所维护的一子集路由，所以通常分组转发的大多
数时间都是用标签交换算法。

4.2  路由层技术

IP路由体系结构模型把一个网络作为一些路由域的集合。在一个域里，路由是通过内部路
由（如OSPF）来提供的，而跨域的路由是由外部路由（如BGP）来提供的。但是在携带运输
通
信域（例如，由Internet服务提供商形成的域）里的所有路由器不是得维护内部路由提供
的信息就是得维护外部路由提供的信息。这样就造成了一些问题。首先大量的这些信息并不
是无关紧要的，所有这就增加了对路由器所需资源的额外要求。并且路由信息体积的增加也
增加了路由集中时间。反过来这些问题也降低了系统的全部性能。

标签交换允许减弱内部和外部路由的功能，以使在一个域边缘的标签交换只需要去维护外部
路由提供的路由信息，而同时域内部的所有交换则去维护域内部路由提供的信息（通常都比
外部路由信息少很多）。反过来说，这样做就减少了路由在非边缘交换上的加载，也缩短了
路由集中时间。

为了支持这种功能，标签交换允许一个分组不是携带一个标签而是携带组织为堆栈的一套标
签。标签交换既能在堆栈顶部交换标签或者推出标签，也能交换标签并推一个或更多标签进
入堆栈。

当不同域里的标签交换之间转发分组时，分组里的标签堆栈只包含一个标签。但是当在单个
域里转发分组时，分组里的标签堆栈就不只有一个标签，而是两个了（第二个标签是由域入
口边缘处的标签交换推入的。堆栈顶部的标签提供分组转发信息给一个合适的出口边缘处的
标签交换，同时堆栈里的下一个标签在这个出口交换处提供正确的分组转发信息。然后这个
堆栈被此出口交换和倒数第二个（相对于这个出口交换来说）交换推出。

这个场景中使用的控制器件和使用基于目的地路由的控制器件很相似。事实上，唯一关键
性不同在于这个场景中的标签绑定信息是分布在实际邻近标签交换之间以及在单个域里边
缘标签交换之间。另外也可以观察到后者（分布在边缘交换之间）一般都伴随一个非常小
的BGP外延（通过一个分立的标签绑定BGP特性）。

4.3  组播

组播路由的实质是生成树的概念。组播路由过程（如PIM）要建立这些树（带有作为叶子的
接收器件）负责，与此同时，组播转发要为转发在这些树之间的组播分组而负责。

为了支持一个有标签交换的组播转发功能，每个标签交换按如下方式将一个标签和一个组播
树粘到一起。当标签交换创建一个组播转发输入端口（既是为了一个共享树也是为了一个特
殊资源树）以及这个端口的输出接口列表时，交换也创建了本地标签（每个输出端口一
个）。此交换在它的TIB里创建一个输入端口并利用这个信息为每个输出接口进行配置（输
出标签，输出接口，输出MAC头），并放置一个本地产生的标签在输出标签域里。这样就在
一个组播树和标签之间创建了一个绑定。然后此交换在每个和输入端口相连的输出端口上发
布标签（和此接口相连）和树之间进行绑定的消息。

当标签交换收到一个组播树和从另一个标签交换来的标签之间绑定时，并且如果另一个交换
时上游邻居（相对于组播树来说），本地交换就把在绑定里携带的标签放进和这个树相连的
TIB输入端口的输入标签器件里。

当一组标签交换通过一个多路子网互连时，组播的标签分配过程必须在这些交换里进行调
整。在所有别的情况时，组播标签的分配过程应该和用基于目的地路由的标签分配过程一
致。

4.4  灵活路由（清晰路由）

基于目的地路由的基本特性之一是从一个分组得来的用来转发这个分组的唯一信息是目的
地地址。虽然这个性质使可高度升级的路由成为可能，但它也限制了对分组采用实际路径施
加影响的能力。这也反过来限制了在多路连接中均分通信量的能力，即将负载从利用率高的
连接移开，并移到利用率低的连接上。对于支持不同级别服务的Internet服务提供商（ISP）
来说，基于目的地的路由也限制了他们分立与这些级别所使用的连接相关联的不同级别的能
力。今天，一些ISP使用帧中继或ATM来消除由基于目的地路由所强加的限制。因为灵活的
标签粒度，所以标签交换能不使用帧中继或ATM就消除这些限制。

为了沿与基于目的地路由所决定的路径不同的路径提供转发，标签交换的控制器件在标签交
换里安装标签绑定，这些标签交换不相应于基于目的地路由的路径。

5. ATM上的标签交换

因为标签转发范例是基于标志交换的，并且ATM转发也是基于标志交换的，那么标签交换技
术就能通过实现标签交换的控制器件而很容易地被应用于ATM交换机上。

标签交换所需的标签信息能被携带在VCI域里。尽管VPI域的大小限制了它所参与的网络的
大小，但是如果需要两层标记的话，那么VPI域也能被使用。然而对大多数一层标记来说，
VCI
就足够了。

为了获得必需的控制信息，交换应该能（最低程度上）平等参与到网络层路由协议（如
OSPF，BGP）中。但是如果此交换必需去执行路由信息集合，接着必需去支持基于目的地
路由的话，则此交换应当也能对一些通信片段执行网络层转发。

在ATM交换上支持带标签交换的基于目的地路由功能可能需要交换不是去维护一个，而是维
护几个粘在一个路由（或者是有相同下一跳的一组路由器）上的标签。必须要做的是避免从
不同上游标签交换到达的分组发生交错，并且并发地发送到同一个下一跳。依照需求的下游
标签分配和上游标签分配方案都能被用做标签分配以及在ATM交换机上的TIB维护过程。

所以，ATM交换能支持标签交换，但是最低限度它需要实现网络层路由协议，以及在此交换
上的标签交换控制器件，可能也需要支持一些网络层转发。

在ATM交换机上实现标签交换能够简化ATM交换和路由的集成，即一个能标签交换的ATM
交换
可以对邻近路由显现成一个路由。这样就提供了一个可行的，更可升级性的选择给这个覆盖
模型，并且也移去了对ATM地址、路由和发送信号方案的需要。因为在4.1节里形容的基于
目的地转发方式是由拓扑学推动的，而不是由通信量推动的，所以这种对ATM交换方法的应
用不会增加很多的安装费用，也不会依靠数据流的寿命。

在ATM交换机上实现标签交换不会排除在同一个交换上支持一个传统ATM控制平面（如
PNNI）的能力。标签交换和ATM控制平面这两种组成器件都能在“夜间行船”（Ships In the 
Night）模式（具有VPI/VCI空间和别的参与资源导致器件之间没有相互作用）下运行。

6. 服务质量

需要两种机制提供一定的服务质量以使分组通过一个路由器或一个标签交换。首先我们需要
把分组区分成不同的级别。其次我们需要保证分组的处理是能够提供给每个级别的分组合适
的QOS特征（带宽，遗失，等等）。

在分组第一次被区分后标签交换提供了一种简单的方法给分组标上属于一个特定级别的记
号。最初的区分是通过使用携带在网络层或更高层头里的信息来完成的。一个对应于分级结
果的标签将被应用到这个分组上。然后标好标签的分组就能被标签交换路由器在路由器的路
径里有效处理而不需要再做区分。实际分组的时间计划和队列主要是正交的，这里的关键在
于标签交换能使用简单的逻辑去发现识别分组应该怎样被预定的状态。

用于QOS目的的标签交换地准确使用很大程度上依靠于怎样运用QOS。如果使用RSVP去要
求一个级别分组确定QOS的话，那么分配一个相应于每个RSVP交谈的标签给一个标签交换
上所安装的状态就将是必要的。这可以通过TDP或RSVP的外延来完成。

7  标签交换移植策略

因为标签交换是执行在一对邻近的标签交换之间的，并且也因为标签绑定信息能分布在一成
对的基础之上，所以能够以一种相当简单的增强模式引入标签交换。例如，一旦一对邻近的
路由器被改变成标签交换的话，每一个交换都把预定分组标记到另一个交换上，这样就能使
另一个交换使用标签交换。因为标签交换和路由器使用同一个路由协议，所以标签交换的引
入不会影响路由器。事实上，在一个路由器看来，一个连接到这个路由器上的标签交换就起
了一个路由器的作用。

随着越来越多的路由器被升级为可以使用标签交换，标签交换所提供的功能范围也在扩展。
例如，一旦在一个域里的所有路由器都升级到可以支持标签交换的话，那么开始使用路由层
技术的功能就将成为可能。

8. 总结

在这篇文档里我们形容了标签交换技术。标签交换没有被局限到一种特定网络层协议上，它
是一种多协议解决方案。标签交换的转发器件应该是足够简单以促进高性能的转发，并可以
在高性能的转发硬件如ATM交换机上得以实现。控制器件应该是足够灵活的以便支持广泛的
路由功能，诸如基于目的地的路由、组播路由、层次路由技术、以及清晰定义路由。通过允
许粘有标签的宽泛转发粒度，我们提供了可升级和功能丰富的路由。将宽泛的转发粒度和把
控制器件发展为与转发器件基本无关的能力结合在一起就能产生一个解决方案以便能
完美地引入新的路由功能以便符合迅速发展计算机网络环境的要求。

9. 安全考虑
本文档不讨论安全问题

10 知识产权考虑

Cisco系统可以寻求本文档所发布之部分或全部技术的专利或别的知识产权保护。如果任何
从
本文档里派生的标准为授予Cisco系统一个或多个专利所保护的话，Cisco打算公布这些专
利
并授权这些专利能被合理且无差别条件使用。

11. 致谢

感谢Anthony Alles, Fred Baker, Paul Doolan, Dino Farinacci, Guy Fedorkow, Jeremy 
Lawrence, Arthur Lin, Morgan Littlewood, Keith McCloghrie, and Dan Tappan为本工
作所做的重要贡献。

12. 作者地址

   Yakov Rekhter
   Cisco Systems, Inc.
   170 Tasman Drive
   San Jose, CA, 95134

   EMail: [e-mail]

   Bruce Davie
   Cisco Systems, Inc.
   250 Apollo Drive
   Chelmsford, MA, 01824

   EMail: [e-mail]

   Dave Katz
   Cisco Systems, Inc.
   170 Tasman Drive
   San Jose, CA, 95134

   EMail: [e-mail]

   Eric Rosen
   Cisco Systems, Inc.
   250 Apollo Drive
   Chelmsford, MA, 01824

   EMail: [e-mail]

   George Swallow
   Cisco Systems, Inc.
   250 Apollo Drive
   Chelmsford, MA, 01824

   EMail: [e-mail]

RFC2105——Cisco Systems' Tag Switching Architecture Overview 
Cisco 系统的标签交换体系结构纵览


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