MPLS

思维导图

·MPLS产生的原因及应用场景
·MPLS基本网络结构
·MPLS的数据平面和转发平面
·MPLS数据报文结构
·MPLS工作原理及过程
·标签配置协议
·LSP的具体建立过程
·特殊的MPLS标签
·LDP协议
·MPLS的基本配置（Cisco）

一.MPLS产生的原因及应用场景

互联网发展初期，由于当时硬件技术限制，路由器采用最长匹配算法，逐条转发数据包，成为网络数据转发的瓶颈，实现快速路由成为了当时研究的热点，此时MPLS便作为一种可以大大提高转发能力的一项技术出现在网络领域。
因为后期硬件的不断发展，很多厂商都开发出了基于硬件的快速转发，MPLS在数据转发方面的优点不再突出，但其位于二层和三层之间的特性，使得MPLS可以完成许多复杂的通信，典型代表即为MPLS-v*n

MPLS常被称作是2.5层协议，因为其头部是添加在二层头部和三层头部之间

二.MPLS基本网络结构

MPLS的基本思路：将从网络上接收到的数据报文，增加上MPLS头部，再在MPLS网络上进行传输

MPLS中的一些专业术语
LSP（Label Swich Path）：标签交换路径，即到达同一目的地址的报文在MPLS网络中经过的路径
FEC（Forwarding Equivalence Class）：转发等价类，一般指具有相同转发操作的报文，到达同一目的地址的所有报文就是一个FEC
Ingress：进入MPLS网络的设备节点
Egress：离开MPLS网络的设备节点
Tranist：MPLS网络中的传输节点
LSR：位于MPLS网络的中心，不与非MPLS网络相连，LSR提供标签交换和标签分发功能
LER：位于MPLS网络边缘，与非MPLS网络相连，LER设备需要提供标签映射，移除和标签分发功能

上图中，假设RTA往RTE发送数据
RTB为Ingree节点，RTD为Egress节点，RTC为Transit节点。RTC为LSR，RTB和RTD为LER

三.MPLS的数据平面和转发平面

控制平面用来计算路径，转发平面根据控制平面得来的路径进行转发
1.路由表是由各种路由协议根据一定的算法计算出来的，指示到达各个目的网段的最优路径。
2.路由转发表，是根据路由表得来的
3.标签转发表是由标签分配协议根据一定的规则生成的，而这些规则通常都有一个重要的特点，那就是他们依赖IP路由协议的计算结果，即路由转发表

四.MPLS数据报文结构

·Label（20bit）：标签，是一个短而定常的，只有本地意义的标识，用于标识去往同一目的地址的报文分组
·Exp（3Bit）：用于区分QOS
·S（1Bit）：标签可以进行嵌套，可有多个MPLS头部，标识MPLS头部，若为1标识是最后一个MPLS头部
·TTL（8Bit）：与IP报头中的TTL类似

五.MPLS工作原理及过程

1.MPLS标签的识别
报文抵达路由器后，设备解析完报文的链路层头部以后，需要区分出内部载荷的是MPLS标签还是普通的网络层封装包，以正确地处理该报文，在各种链路层协议中都有一个标识位，以指明报文网络层所采用的协议类型，根据标识位可以判断是否存在MPLS报头

2.MPLS传输过程
（1）MPLS边界路由器（打标签），在接收到普通IP数据包后，查找路由表，如果发现有关联的标签转发表，那么将对该报文开启MPLS转发，即给这个MPLS报文加上一个MPLS头部，MPLS头内的标签值就是对应的标签转发表的OUT标签
（2）中间传输路由器，根据MPLS头部进行转发
（3）MPLS边界网络路由器（弹出标签），在报文即将离开MPLS网络时，OUT标签为NULL时，表示到达了最下游路由器，此时就要执行标签弹出，再根据路由表进行查询对数据包进行转发

六.标签配置协议

1.标签分发模式：LSR设备何时可以分发标签所遵循的原则
DOD：下游按需分配，上游请求，下游发送
DU：下游自主标签分配，下游主动向上游通告标签

2.标签控制模式：LSR设备可以为哪些FEC分配标签的原则
有序模式：需要等待收到它下游LSR发送过来的Label mapping消息才能对应FEC分配标签
独立模式：不管是不是最下游，还是没收到来自下游的标签，都会向上游传送标签

3.标签保持方式：LSR收到下游LSR的Label Mapping消息以后确定是否记录Label Mapping消息所携带的标签信息的原则
保守方式：LSR只保留来自该FEC下一跳的LSR邻居发送来的标签信息，而对于其他LSR邻居发送来的标签信息不作记录，节省空间和资源，但是发生故障时收敛比较慢
*方式：无论是否该EFC的下一跳LSR发布过来的标签，LSR都予以记录

七.LSP的建立

图解：
·RTD向RTC通告到X网络Label=D，RTC是RTD的上游路由器
·传递的是目的网络和标签的关系

建立LSP的方式：
·静态LSP：用户通过手工方式为各个转发等价类标签建立转发隧道
·动态LSP：通过标签分布协议动态建立转发隧道。一般是通过LDP协议实现对FEC的分类，标签的分配及LSP的建立和维护操作支持基于路由动态的建立和维护操作，支持基于路由动态的建立LSP，网络拓扑发生变化时，能及时反映网络状况

八.特殊的MPLS标签

·OUT标签值为3：倒数第二跳弹出标记，即发送该数据包之间把MPLS报头弹出，最后一跳路由器收到数据报文之后直接进行IP报文的检查即可，不再是先检查MPLS报文，再检查IP报文，浪费系统资源，造成边界路由器压力过大
·OUT标签值为0：表示该标签必须被弹出

九.LDP协议

·LDP会话建立

（1）发现消息：用于LDP邻居的发现和建立
（2）会话消息：用于LDP邻居会话的建立
（3）通告消息：用于LSR向LDP邻居宣告Label，地址等信息
（4）通知消息：用于向LDP邻居通知事件或者错误

·LDP建立LSP的过程

（1）IGP协议负责实现MPLS网络内路由可达，为FEC的分组提供路由
（2）LDP协议负责实现对FEC的分类，标签的分配以及LSP的建立和维护操作

·MPLS数据转发过程

进MPLS网络打标签，出MPLS网络弹标签，查IP路由表

十.MPLS的基本配置（Cisco）

1.开启MPLS功能
接口模式下 mpls ip

2.开启LDP
可以全局模式下，也可以接口模式下，接口模式下覆盖全局模式下
全局模式下/接口模式下 mpls label protocol ldp

3.查看MPLS接口
特权模式下 show mpls interface

4.查看LDP情况
特权模式下 show mpls ldp discovery detail

5.更改与其他邻居建立关系的router-id
全局配置模式下 mpls ldp router-id serial 3/0 force

6.更改Transport IP
接口模式下 mpls ldp discovery transport-address interface

7.查看LDP邻居
特权模式下 show mpls ldp neighbor

8.查看LFIB
特权模式下 show mpls forwarding-table

9.更改特殊标签
全局更改 mpls ldp explicit-null

10.关闭TTL繁殖
边缘LSR上使用，no mpls ip propagate-ttl