應用MPLS VPN技術構建遠程教育網絡

摘要MPLS VPN是MPLS技術的重要應用之一，在分析MPLS VPN核心技術及其模型的基礎上，給出了基于MPLS VPN技術的遠程教育網絡的特點和構建方法，描繪了其發展前景及對現代遠程教育的影響和意義。

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A

現代遠程教育在很大程度上是建立在計算機網絡與通信技術基礎之上的，遠程教育網絡技術平臺的選取直接影響著遠程教育的發展。傳統的DDN、FR專線組網的技術方法存在著成本高、維護管理復雜、功能有限等缺點，而MPLS VPN是一項新的虛擬專用網技術，它不是傳統租用專線的方法，而是利用公共IP網絡來構建虛擬專用網絡，從而實現數據、圖像、語音及視頻等多種業務寬帶連接。其接入靈活、易于管理、方便擴展、性價比高，從而更適用于遠程教育網絡平臺的建立。

1 MPLS VPN簡介

MPLS即多協議標記交換(Multi-Propocol Label Switching)，由IETF(Internet Engineering Task Force)提出，是一種在開放的通信網上利用標簽或標記來引導數據實現高速、高效傳輸的新技術，是新一代的IP高速骨干網絡交換標準。MPLS主要可以用來解決各種網路問題，如網絡速度、服務質量、可擴展性等，以網絡速度為例，它可以縮短數據包傳送的延遲時間，從而提高網絡傳輸的速度，所以使網絡更適合視頻、圖像等大容量數據信息的傳遞。

MPLS VPN是指采用MPLS技術構建的虛擬專用網絡，MPLS VPN與IPsec VPN等傳統的VPN是不相同的，傳統的VPN大多需要數據封裝和加密技術，其通常是通過GRE等隧道協議來實現在公網上傳送私有網絡之間的數據，而MPLS VPN則不需要封裝和加密，它依靠MPLS的轉發機制，MPLS為網絡中的數據包分配標記，數據包的轉發依賴于標記的交換。MPLS網絡含有以下基本元素:(1)標記邊緣路由器(LER:Label Edge Router)，即網絡的邊緣節點;(2)標記交換路由器(LSR:Label Switching Router)，即網絡的核心節點，其在網絡中提供高速交換功能;(3)標記交換路徑(LSP:Label Switched Path)，即MPLS節點之間的路徑。LSP即是公共網絡上的隧道，MPLS VPN通過LSP將私有網絡統一起來，所以采用MPLS技術來構建VPN，可以實現在公共IP網絡上建立起企業自己的IP專用網絡，用來傳輸數據、語音、視頻等信息，從而高效率、高質量地為用戶提供多種業務服務。

2 構建基于MPLS VPN技術的遠程教育網絡

2.1 基于BGP擴展的MPLS VPN結構模型

MPLS VPN按擴展方式可分為BGP擴展和LDP擴展VPN，按骨干邊緣路由器的參與與否可分為二層和三層VPN.三層MPLS BGP VPN是現在相對成熟點的技術。其結構模型如圖1所示:

圖1基于BGP擴展的MPLS VPN模型

MPLS VPN沒有傳統VPN那樣需要點對點的物理專有線路，也不象Ipsec VPN要通過公網建立隧道。從結構模型圖中可以看出，基于BGP擴展的MPLS三層VPN有以下幾個主要組成部件:

CE(Custom Edge，用戶網邊緣設備):用戶Site中直接與服務提供商相連的邊緣設備，這些設備一般都是路由器。每個Site可擁有一個或多個CE路由器，每個CE路由器可連接到一個或多個PE路由器上，CE路由器只能與它相鄰的PE路由器建立對等路由關系，并相互傳播路由信息。

PE(Provider Edge，骨干網邊緣設備):PE設備直接與用戶Site中的CE設備相連，PE負責存儲VRF(Virtual Routing Forwarding Table，虛擬路由轉發表)，為每個直接與其相連的站點維護一個虛擬路由轉發表，且將每個用戶的連接映射到一個特定的VRF。

PRouter(Provider Router，骨干網核心路由器):PRouter在骨干網中不與CE直接相連。

VPN Site(VPN用戶站點):VPN Site是VPN中的一個孤立的IP網絡，該網絡內部互聯，通過骨干網絡與其它Site相連。

在此VPN模型中，數據轉發步驟如下:(1)當PE路由器收到CE路由器通過某個子接口傳送的一個VPN分組時，PE路由器需要查找該子接口對應的VRF表，從該表中找到相應的VPN標簽、初始外層標簽及出口PE路由器的輸出接口;(2)分配到兩層標簽之后，VPN分組通過輸出接口發送到相應的LSP隧道上的首個PRouter，骨干網中的PRouter會根據外層標簽逐跳轉發VPN分組，到最后一個PRouter給出外層標簽后，將僅包含有VPN標簽的分組轉發給出口PE路由器;(3)出口PE路由器依據VPN標簽，查找MPLS路由表，獲得相應的輸出接口，通過該接口將VPN分組發送給對應的CE路由器，最終實現了整個數據的轉發過程。

2.2 遠程教育網絡的構建

通過以上對基于BGP擴展的MPLS VPN結構模型的分析，可以很清楚地看到使用MPLS VPN來構建遠程教育網絡相比過去而言容易多了，我們所做的工作只是將用戶網邊緣路由器連入運營商的骨干網邊緣路由器。現假設一個學校要在全國的一些省市設立若干個遠程教學點，基于以上技術模型構建的遠程教育網絡圖如圖2所示:

圖2基于MPLS VPN技術構建的遠程教育網絡

在圖2中是以教學總站點和其中一個省的遠程教學分站點為例，我們只需把學校本部中心點和各個遠程教學分點的邊緣路由器分別接入本地區的運營商的邊緣路由器，就可以實現一個安全高效的虛擬專用網。省級中心站點和分站點是通過各自的客戶邊緣路由器直接接入骨干網運營商的邊緣路由器，地市級分站可以通過本地的運營商接入省級站點的虛擬專用網。在這個虛擬專用網中，各個教學點的網絡并不需要運行MPLS，往往運行的還是IP協議。CE的物理接入方式也由運營商的PE路由器來識別和配置。以上連接完成以后，省內的各個站點就可以進行安全高效的通信:網上數字圖像傳真、IP電話、多點視頻會議、VOD點等等。省級與省級、省級與總站點都有可以很容易的實現這些功能。由于不需要在CE路由器上配置，所以對于客戶來說是透明的。這就使得新的站點的加入異常的簡單，因而基于MPLS技術的虛擬專用網具有很大的擴展性，這一點對于不斷發展和變化的遠程教育網絡來說是至關重要的。

3 基于MPLS VPN技術的遠程教育網絡對遠程教育的影響和意義

現代遠程教育的發展表現出了很突出的特點，總的來說是規模大、分布廣。如現在的廣播電視大學，人數規模上百萬，遠程教學點遍布全國幾乎所有市和部分縣鎮。很多大學以及中小學也借助資源優勢紛紛開展遠程教育。這些工作臺的開展都依賴于計算機網絡和通信技術，但現在的遠程教育網絡大多采取租用專線的方法，如DDN專線、FR等，雖然也能實現網上遠程教育，卻存成本過高、功能受限、效率不佳的致命缺點。基于MPLS VPN技術的遠程教育網絡可以很好的解決這些問題，對遠程教育的發展產生積極的影響。

(1)長期困擾遠程教育網絡建設的成本問題得到解決，這將會極大的促進遠程教育的發展。傳統的租用專線的方法表現在成本上主要是月租費可觀，接入設備昂貴。如電大系統，地市級的租用DDN專線連到省級的，不到1M的速率僅是每月的租金達兩三千元，要想提高帶寬費用還要相應增加。這對于遠程教學點特別是學員較少教學點來說其經濟能力是難以承受的。而且隨著節點的增加，組網和管理都會趨于復雜化，這嚴重制約了遠程教育的發展。

MPLS VPN采用MPLS技術，在公共IP網絡上構建企業IP專用虛擬網，遠程接入使用的是公網(如Internet、ATM)，所以，用戶只需要付端口月租費，這僅僅是接入本地運營商的費用。用戶端設備采用低端路由器即可，租用中國網通或中國電信公司相應vpn端口可以提供任意速率帶寬。這樣可以節約大量資金，從而專注于教學內容的提供。

(2)MPLS提供了電信、計算機、有線電視網絡三網融合的基礎，在MPLS VPN總部及各分節點增加設置相就的視頻、語音網關設備就可以徹底實現數據、語音、視頻三網合一。這樣在教程教育網絡上就不會再受到帶寬的限制，高質量低成本的實現遠程會議系統、虛擬教室等先進的遠程教學方式，使師資等資源不再受地域的限制。

(3)基于MPLS VPN技術的遠程教育網絡是在公網上建立的一個封閉的網絡，MPLS的標記交換路徑(LPS)具有與FR和ATM VCC相似的安全性，所以我們可以更好的進行資源融合和共享建設，諸如財務等方面的安全要求高的遠程辦公也更加靈活和方便。

MPLS VPN相對來說還是一項新技術，與傳統技術相比具有多方面的優勢，發展前景是樂觀的，網通公司已提供了完整MPLS VPN解決方案和服務。我們相信，基于MPLS VPN技術的遠程教育網絡會給中國現代遠程教育帶來新的機遇。

參考文獻

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