标记交换

通信技术术语

标记交换，也称为标签交换，是由 Cisco 系统公司推出的一种多层因特网交换技术，将路由技术与交换技术集成在一起。

基本概念

标签交换（tag switching）是由Cisco公司于1996年提出的，它是一种利用附加在IP数据分组上的标签（tag）进行快速转发的IP交换技术。由于标签短小，所以根据标签建立的转发表也就很小，这样就可以快速简便地查找转发表，从而大大提高了数据分组的传输速度和转发效率。

与IP交换不同，标签交换不是基于数据流驱动的，而是基于拓扑驱动的，即在数据流传送之前预先建立二层的直通连接，并将选路拓扑映射到直通连接上。标签交换所基于的二层技术不局限于ATM，还可以为帧中继、802.3等。

名词概念

标签

标签是数据分组上附加的一个字段，在标签交换中，对三层分组头进行分析后，将其映射到一个固定长度、无结构的值中，这个值就叫做标签。在传统的数据分组存储转发过程中，路由器基于复杂的分组头信息进行分析和选路，并且一个数据分组在它所经过的所有的路由器上都要进行独立的分组头分析和选路，使转发速度减慢。在标签交换中，路由器只根据简单的标签来决定数据分组的下一跳，与数据分组头相比，标签信息简单，因此采用标签交换大大提高了数据分组的转发速度。

转发等价类

转发等价类（FEC:forwarding equivalence class）是一组具有相同特性的数据分组，这一组数据分组以相似的方式在网络中转发，FEC可被看做是具有相同选路决策的一类数据分组。

标签边缘路由器

标签边缘路由器（TER：tag edge routers）位于标签交换网络的边缘。它负责给进入到标签交换网络的数据分组加上标签，并负责将离开标签交换网络的数据分组的标签去除，对数据分组进行第三层转发。

标签交换路由器

标签交换路由器（TSR：tag switch routers）位于标签交换网络内部，负责根据标签来转发数据分组。TSR接收来自TER的TDP消息，并根据这些消息所携带的信息建立自己的标签信息库（TIB:tag information base）。在标签交换网络中，只依据标签进行数据分组的转发。

TSR主要由转发组件和控制组件组成。

TIB

TIB存储着有关数据分组按照标签转发的相关信息，这些信息包括输入端口号、输出端口号、输入标签、输出标签、目的网段地址等。TIB中的这些信息由TDP协议负责控制更新。

TDP

给一个转发等价类分配一个标签，被称之为标签绑定（tag bindings），标签绑定的信息也被称为标签关联信息或标签映射信息。标签交换设备（TSR、TER）使用TDP向其相邻节点通知标签关联信息和更新标签信息库。

TDP的基本功能是在相邻TSR之间支持标签关联信息的分发、标签转发路径的请求和释放。TDP不能替代传统的路由协议，而是与标准的网络层路由协议（OSPF,BGP等）相结合，协同工作来实现相应功能。

工作原理

工作过程

标签交换网络主要由TSR和TER设备组成，在标签交换网络上运行的协议有传统的路由协议和TDP。标签交换的过程可分为以下4个步骤。

（1）当一个要转发的数据分组进入标签交换网络时，TER和TSR使用标准的路由协议（OSPF,BGP等）来确定数据分组的转发路由，并将这些转发路由信息存入FIB。TSR根据FIB的内容产生标签，并将标签关联信息通过TDP协议分发。相邻TSR接收到TDP信息后会建立标签信息库TIB.

（2）当一个TER接收到一个要转发的数据分组时，TER会分析网络层数据分组头，实现可应用的第三层增值服务，从FIB中为这个数据分组选择一个可用路由，给数据分组加上一个标签后，将其转发给下一个TSR。

（3）在标签交换网中，TSR接收到加有标签的数据分组，不用再次分析数据分组头，而是只使用标签基于TIB对数据分组进行快速地交换。

（4）加有标签的数据分组到达网络边缘的TER时，TER会去掉标签，然后把数据分组交给上层应用，从而完成数据分组在标签交换网络中的传送。

标签分配

标签的分配可以使用独立的标签分发协议，也可以使用其他协议。无论采用哪一种方法来发布标签相关信息，都存在一个标签分配的顺序问题。在一个标签交换网络中，按照数据分组的转发方向，把TSR分为上游TSR和下游TSR。如果标签分配先满足下游TSR，然后再给上游TSR分配标签，则称为下游分配方法；如果标签分配先满足上游TSR，然后再给下游TSR分配标签，则称为上游分配方法；此外还存在一种下游按需分配方法。

总结

综上，标记交换是一种新的 IP 交换方案，它给每个 IP 信息包加了一个标记。标记交换机（可以是路由器，也可以是 ATM 交换机）然后根据标记进行信息包交换，而不是根据始发 IP 的目的地址。IP 地址和标记之间的映射维持是通过单独的标记分布协议（TDP）来实现的。它已演变为称为MPLS的工业技术标准。

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