標記交換

標籤交換（tag switching）是由Cisco公司於1996年提出的，它是一種利用附加在IP數據分組上的標籤（tag）進行快速轉發的IP交換技術 ^[1]  。由於標籤短小，所以根據標籤建立的轉發表也就很小，這樣就可以快速簡便地查找轉發表，從而大大提高了數據分組的傳輸速度和轉發效率。

與IP交換不同，標籤交換不是基於數據流驅動的，而是基於拓撲驅動的，即在數據流傳送之前預先建立二層的直通連接，並將選路拓撲映射到直通連接上。標籤交換所基於的二層技術不侷限於ATM，還可以為幀中繼、802.3等。

標籤是數據分組上附加的一個字段，在標籤交換中，對三層分組頭進行分析後，將其映射到一個固定長度、無結構的值中，這個值就叫做標籤。在傳統的數據分組存儲轉發過程中，路由器基於複雜的分組頭信息進行分析和選路，並且一個數據分組在它所經過的所有的路由器上都要進行獨立的分組頭分析和選路，使轉發速度減慢。在標籤交換中，路由器只根據簡單的標籤來決定數據分組的下一跳，與數據分組頭相比，標籤信息簡單，因此採用標籤交換大大提高了數據分組的轉發速度。

轉發等價類（FEC:forwarding equivalence class） ^[2]  是一組具有相同特性的數據分組，這一組數據分組以相似的方式在網絡中轉發，FEC可被看做是具有相同選路決策的一類數據分組。

標籤邊緣路由器（TER：tag edge routers）位於標籤交換網絡的邊緣。它負責給進入到標籤交換網絡的數據分組加上標籤，並負責將離開標籤交換網絡的數據分組的標籤去除，對數據分組進行第三層轉發。

標籤交換路由器 ^[3]  （TSR：tag switch routers）位於標籤交換網絡內部，負責根據標籤來轉發數據分組。TSR接收來自TER的TDP消息，並根據這些消息所攜帶的信息建立自己的標籤信息庫（TIB:tag information base）。在標籤交換網絡中，只依據標籤進行數據分組的轉發。

TSR主要由轉發組件和控制組件組成。

TIB存儲着有關數據分組按照標籤轉發的相關信息，這些信息包括輸入端口號、輸出端口號、輸入標籤、輸出標籤、目的網段地址等。TIB中的這些信息由TDP協議負責控制更新。

給一個轉發等價類分配一個標籤，被稱之為標籤綁定（tag bindings），標籤綁定的信息也被稱為標籤關聯信息或標籤映射信息。標籤交換設備（TSR、TER）使用TDP向其相鄰節點通知標籤關聯信息和更新標籤信息庫。

TDP的基本功能是在相鄰TSR之間支持標籤關聯信息的分發、標籤轉發路徑的請求和釋放。TDP不能替代傳統的路由協議，而是與標準的網絡層路由協議（OSPF,BGP等）相結合，協同工作來實現相應功能。

標籤交換網絡主要由TSR和TER設備組成，在標籤交換網絡上運行的協議有傳統的路由協議 ^[4]  和TDP。標籤交換的過程可分為以下4個步驟。

（1）當一個要轉發的數據分組進入標籤交換網絡時，TER和TSR使用標準的路由協議（OSPF,BGP等）來確定數據分組的轉發路由，並將這些轉發路由信息存入FIB。TSR根據FIB的內容產生標籤，並將標籤關聯信息通過TDP協議分發。相鄰TSR接收到TDP信息後會建立標籤信息庫TIB.

（2）當一個TER接收到一個要轉發的數據分組時，TER會分析網絡層數據分組頭，實現可應用的第三層增值服務，從FIB中為這個數據分組選擇一個可用路由，給數據分組加上一個標籤後，將其轉發給下一個TSR。

（3）在標籤交換網中，TSR接收到加有標籤的數據分組，不用再次分析數據分組頭，而是隻使用標籤基於TIB對數據分組進行快速地交換。

（4）加有標籤的數據分組到達網絡邊緣的TER時，TER會去掉標籤，然後把數據分組交給上層應用，從而完成數據分組在標籤交換網絡中的傳送。

標籤的分配可以使用獨立的標籤分發協議，也可以使用其他協議。無論採用哪一種方法來發布標籤相關信息，都存在一個標籤分配的順序問題。在一個標籤交換網絡中，按照數據分組的轉發方向，把TSR分為上游TSR和下游TSR。如果標籤分配先滿足下游TSR，然後再給上游TSR分配標籤，則稱為下游分配方法；如果標籤分配先滿足上游TSR，然後再給下游TSR分配標籤，則稱為上游分配方法；此外還存在一種下游按需分配方法。

綜上，標記交換是一種新的 IP 交換方案，它給每個 IP 信息包加了一個標記。標記交換機（可以是路由器，也可以是 ATM 交換機）然後根據標記進行信息包交換，而不是根據始發 IP 的目的地址。IP 地址和標記之間的映射維持是通過單獨的標記分佈協議（TDP）來實現的。它已演變為稱為MPLS的工業技術標準。