MPLS協(xié)議原理與配置 華為數通HCIP

MPLS:多協(xié)議標簽交換技術（工作在二層與三層之間）IETF確定MPLS協(xié)議作為標準的協(xié)議MPLS采用短而定長的標簽進行數據轉發(fā)，大大提高了硬件限制下的轉發(fā)能力；而且MPLS可以擴展到多種網絡協(xié)議（如IPv6,IPX等）MPLS協(xié)議從各種鏈路層協(xié)議（如PPP、ATM、幀中繼、以太網等）得到鏈路層服務，又為網絡層提供面向連接的服務。MPLS能從IP路由協(xié)議和控制協(xié)議中得到支持，路由功能強大、靈活，可以滿足各種新應用對網絡的要求作用：加快IP網絡轉發(fā)速度缺點：硬件不行，F(xiàn)IB,現(xiàn)今應用:MPLSVPNMPLSTE:流量工程MPLS概述MPLS基本網絡結構（工作在運行商）KTA?RTDipm?SPFArea0MPLS基本網絡結構（工作在運行商）KTA?RTDipm?SPFArea0MPLS昭增ipI&HIPfiS iPffiS ■dPLtStI円？文路由器的角色：LER（LabelEdgeRouter）:標簽邊界路由器，在MPLS網絡中，具備標簽分配功能，用于標簽的壓入或彈出，并且同時連接IP與MPLS網絡的路由器，如上圖中的RTB，RTD。入站LER:負責對接收到的IP報文壓入標簽出站LER:負責給離開MPLS網絡的報文彈出標簽LSR（LabelSwitchedRouter）:標簽交換路由器，在MPLS網絡中，具有標簽分配和標簽轉發(fā)能力的路由器，用于標簽的交換，如圖中的RTC

LSP(LabelSwitchedPath):標簽交換路徑，即到達同一目的地址的報文在MPLS網絡中經過的路徑(單向路徑)入節(jié)點(Ingress):LSP的入口LER中間節(jié)點(Transit): 位于LSP中間的LSR出節(jié)點(Egress):LSP的出口LERFEC(ForwardingEquivalentClass)：轉發(fā)等價類，一般指具有相同轉發(fā)處理方式的報文。在MPLS網絡中，到達同一目的地址(網絡前綴相同的IP地址)的所有報文就是一個FEC (FEC:華為默認32位的主機路由)FEC的劃分方式非常靈活，可以是以源地址、目的地址、源端口、目的端口、協(xié)議類型或VPN等為劃分依據的任意組合MPLS體系結構：LSP建立到分發(fā)標簽的最終過程IP^jou^ingPnctc匚□控制平面RoutngInformaton

E叱i；RIB；i控制平面Ljb@lDistributionProtocolLaselInformationBase(LBJFcny/andingInfcrn^aiionBase(FIB)轉發(fā)平面LmbelFQrvrsrdng

InformationBssc(LFIBj控制平面：負責產生和維護路由信息以及標簽信息路由信息表RIB(RoutingInformationBase):由IP路由協(xié)議生成，用于選擇路由標簽分發(fā)協(xié)議LDP(LabelDistributionProtocol):負責標簽的分配、標簽轉發(fā)信息表的建立、標簽交換路徑的建立、拆除等工作標簽信息表LIB(LabelInformationBase):由標簽分發(fā)協(xié)議生成，用于管理標簽信息轉發(fā)平面：即數據平面(DataPlane)，負責普通IP報文的轉發(fā)以及帶MPLS標簽報文的轉發(fā)轉發(fā)信息表FIB(ForwardingInformationBase):從RIB提取必要的路由信息生成，負責普通IP報文的轉發(fā)標簽轉發(fā)信息表LFIB(LabelForwardingInformationBase):簡稱標簽轉發(fā)表，由標簽分發(fā)協(xié)議建立LFIB，負責帶MPLS標簽報文的轉發(fā)MPLS路由器上，報文的轉發(fā)過程：當收到普通IP報文時，查找FIB表：如果TunnelID(隧道id)為0x0，則進行普通IP轉發(fā)如果TunnelID為非0x0，則查找LFIB表，進行MPLS轉發(fā)當收到帶標簽的報文時，查找LFIB表：如果對應的出標簽是普通標簽，則進行MPLS轉發(fā)如果對應的出標簽是特殊標簽，如標簽3,則將報文的標簽去掉，進行IP轉發(fā)MPLS數據報文結構：MPLS標簽封裝在鏈路層和網絡層之間，可以支持任意的鏈路層協(xié)議MPLS標簽共分4個字段：（4字節(jié)）Label:20bit,標簽值域，是一個短而定長的、只有本地意義的標識，用于唯一標識去往同一目的地址的報文分組Exp:3bit,用于擴展?，F(xiàn)在通常用做CoS（ClassofService），當設備發(fā)生阻塞時，優(yōu)先發(fā)送優(yōu)先級高的報文S:1bit,棧底標識。MPLS支持多層標簽，即標簽嵌套。S值為1時表明為最底層標簽，為0表明不是最底層標簽TTL:8bit,和IP報文中的TTL（TimeToLive）意義相同，防環(huán)（MPLS作為傳輸協(xié)議，IP作為乘客協(xié)議）管道模式（pipe）:TTL值從IP進入MPLS,IP報文的TTL不會復制到MPLS;從MPLS離開IP,MPLS報文的TTL不會復制到IP中；MPLS網絡路由器對外界不可見，MPLS外部用戶無法通過TTL感知到MPLS網絡統(tǒng)一模式（uniform）:TTL值從IP進入MPLS，將IP報文的TTL復制到MPLS；從MPLS離開IP，將MPLS報文的TTL復制到IP中標簽空間是指標簽（label）的取值范圍（0T048575:2'20-1）0?15:特殊標簽女口：標簽0,顯式空標簽，用于快速轉發(fā)，收到時直接看IP路由表；；；EXP為了支持MPLSQOS---IPQOS防止QOS策略斷裂，路由器直接彈出標簽（用來保持MPLSQOS服務的完整性）標簽3,隱式空標簽，用于倒數第二跳彈出，減少LER（最后一跳）路由器工作壓力16?1023:靜態(tài)LSP和靜態(tài)CR-LSP共享的標簽空間1024及以上：LDP、RSVP-TE、MP-BGP等動態(tài)信令協(xié)議的標簽空間CoS(ClassofService)CR-LSP(Constraint-basedRoutedLabelSwitchedPath)RSVP-TE(ResourceReservationProtocol-TrafficEngineering)MP-BGP(MultiProtocolBorderGatewayProtocol)LSP建立：

建立方式：1?靜態(tài)LSP:用戶通過手工方式為各個轉發(fā)等價類分配標簽建立轉發(fā)隧道特點：不使用標簽發(fā)布協(xié)議，不需要交互控制報文，資源消耗比較小不能根據網絡拓撲變化動態(tài)調整，需要管理員干預適用于拓撲結構簡單并且穩(wěn)定的網絡（靜態(tài)路由+靜態(tài)LSP）配置原則：前一節(jié)點出標簽的值等于下一個節(jié)點入標簽的值LSRID:用來在網絡中唯一標識一個MPLS路由器缺省沒有配置LSRID，必須手工配置。為了提高網絡的可靠性，推薦使用LSR某個Loopback接口的地址作為LSRID酉己置命令：mplslsr-idlsr-id節(jié)點角色：入節(jié)點（Ingress）:LSP的入口LER中間節(jié)點（Transit）: 位于LSP中間的LSR出節(jié)點（Egress）:LSP的出口LERKTAIngressRTB RTGTr-ansit TransitOSPFArea0KTAIngressRTB RTGTr-ansit TransitOSPFArea0100-1.1.1/32 : \ 10-0.11J.1/32 ■ ! 100.1.1.1/32 ■ \ 100.1.1.1/32；OutLsbel=100 : ; OutLabaI=ZOO ； ; OumLabel=500 : -OutL=ib?l=Null ；；InLabel=IMufll ； : InLa-bel^WO ； : InLabeH=Z00 ； :InLabel=300 ；RTD-100-1-1>1/31EgressIMPLS網館在全局下開啟MPLS協(xié)議:mplslsr-idx.x.x.x(—般為lookback口地址)mpls在MPLS域的所有節(jié)點與相應的接口上開啟MPLS協(xié)議：interface+接口mpls在Ingress配置：static-lspingress(lsp-name)destination+ip-address+maskoutgoing-interface接口nexthop-addressout-label(out-label)在Transit配置：static-lsptransit(lsp-name)incoming-interface接口in-labelinlabel)outgoing-interface接口nexthop-addressout-label(outlabel)在Egress酉己置：static-lspegress(lsp-name)incoming-interface接口in-labelin-label)displayfib1.1.1.132verbose查看標簽轉發(fā)表2.動態(tài)LSP:通過標簽發(fā)布協(xié)議動態(tài)建立轉發(fā)隧道動態(tài)LSP通過LDP協(xié)議實現(xiàn)對FEC的分類、標簽的分配及LSP的建立和維護等操作特點：組網配置簡單，易于管理和維護支持基于路由動態(tài)建立LSP，網絡拓撲發(fā)生變化時，能及時反映網絡狀況LDP鄰居發(fā)現(xiàn)：通過UDP發(fā)送Hello報文，端口號646W.1.12.1 10.1.U.2MPLS路由器通過周期性地發(fā)送LDP鏈路Hello消息(LDPLinkHello)，實現(xiàn)LDP鄰居的發(fā)現(xiàn)，并建立本地LDP會話為了能使開啟LDP協(xié)議的設備快速發(fā)現(xiàn)鄰居，LDP的Hello消息使用UDP封裝。UDP是無連接的協(xié)議，為了保證鄰居的有效性和可靠性，Hello消息周期發(fā)送，發(fā)送周期為5s,使用組播224.0.0.2作為目的IP地址，意思是“發(fā)送給網絡中的所有路由器”LDP的Hello消息中，攜帶有TransportAddress字段，該字段與設備配置的LSRID一致，表明與對端建立鄰居關系時所使用的IP地址。如果該字段IP地址是直連接口IP地址，則直接建立鄰居關系；如果該字段地址是LoopBack接口IP地址，保證該接口IP地址路由可達，才能建立鄰居關系LDP鄰居建立：

ACK^SYNLabelMapoingNotificationJmtallizatonIbiitializaton+KeepaliveACK^SYNLabelMapoingNotificationJmtallizatonKeeoaliveLDP協(xié)議主要使用四類消息：Keeoalive1?發(fā)現(xiàn)(Discovery)消息：用于通告和維護網絡中鄰居的存在，如Hello消息會話(Session)消息：用于建立、維護和終止LDP對等體之間的會話，如Initialization消息、Keepalive消息通告(Advertisement)消息：用于創(chuàng)建、改變和刪除FEC的標簽映射口Address消息、LabelMapping消息通知(Notification)消息：用于提供建議性的消息和差錯通知，周期15s一次(holdtime45s)LDP鄰居建立過程如圖所示：兩個LSR之間互相發(fā)送Hello消息Hello消息中攜帶傳輸地址，雙方使用傳輸地址建立LDP會話傳輸地址較大的一方作為主動方，發(fā)起TCP連接如圖所示，RTB作為主動方發(fā)起TCP連接，RTA作為被動方等待對方發(fā)起連接TCP連接建立成功后，由主動方RTB發(fā)送初始化消息，協(xié)商建立LDP會話的相關參數LDP會話的相關參數包括LDP協(xié)議版本、標簽分發(fā)方式、Keepalive保持定時器的值、最大PDU長度和標簽空間等被動方RTA收到初始化消息后，如果RTA接受相關參數，則發(fā)送初始化消息，同時發(fā)送Keepalive消息給主動方RTB如果被動方RTA不能接受相關參數，則發(fā)送Notification消息終止LDP會話的建立主動方RTB收到初始化消息后，接受相關參數，則發(fā)送Keepalive消息給被動方RTA如果主動方RTB不能接受相關參數，則發(fā)送Notification消息給被動方RTA終止LDP會話的建立當雙方都收到對端的Keepalive消息后，LDP會話建立成功。LDP會話建立成功后，進行FEC的創(chuàng)建與標簽的分發(fā)標簽空間：基于平臺：給同一個FEC所有鄰居發(fā)布的標簽值一致基于接口：給同一個FEC所有鄰居發(fā)布的標簽值不一致標簽的發(fā)布方式：主前向上萌主動同上游迪肯標簽主動向上游SB告標簽10Q.1.1.1/32主前向上萌主動同上游迪肯標簽主動向上游SB告標簽10Q.1.1.1/32\ !: i:dOC.1.1.1/32；:1C3.1.1.1/d2::jLtLabehl^?;^□tLabd=1QZ6;-Out.=bel=d02?：PlAL^sel=Mdl-;lnUbd=Null!;InLabel=1B27I:InLabd=1D^I;lrtUbd=1D25:100.1.1.1/32RTA收到請束話RTB收到請求后PTC收到請求石RTD

In?rees諂肓標簽Transit通昔標室Transit說肯標簽Egress標簽的發(fā)布方式：必須要協(xié)商DU（DownstreamUnsolicited,下游自主方式）：對于一個到達同一目地址報文的分組，LSR無需從上游獲得標簽請求消息即可進行標簽分配與分發(fā)DoD（DownstreamonDemand，下游按需方式）：對于一個到達同一目的地址報文的分組，LSR獲得標簽請求消息之后才進行標簽分配與分發(fā)華為設備默認采用DU的方式發(fā)布標簽：DU無需等待上游的請求消息，可以直接向鄰居分配標簽。在網絡拓撲發(fā)生變化時，采用DU方式可以快速反應為新的拓撲分發(fā)標簽，收斂時間相對于DoD方式較短修改配置：接口下：mplsldpadvertisementDU/DoD標簽的分配控制方式：:100.1.1.1/?2:;103.1.1.1/32:;ibb.J.1.1/32:]:100.1.1.1/?2:;103.1.1.1/32:;ibb.J.1.1/32:]ic-0.1.1.1/32:;Oj-tLaLel=1C27■：OutLa=el=132&；：OlzLabel=1025；:OutLabel=Null；：_lrLmbEl=IXull； :InLdb&l=10Z7； :n=1026； :In_5bsl=JaZ3；Indepen-den-t昌主網上游 目主向上Ef方式 分冏標霾 分發(fā)標簽自主向上游 10Q.1.1.1/32甘發(fā)標簽_. .RTB已存在下游分配」才向上肪總廚據RTE已存在下琦號屬100.1.1.U32的標輕「才向上站廿境標整RTDS10O.1.1.1/32的冊蒼點「庖上游曲發(fā)粧翹1M.1.1.1/32RIA FLTEIngress TransitRTCTransitRTDEgurass：標簽的分配控制方式：?Independent（獨立標簽分配控制方式）：本地LSR可以自主地分配一個標簽綁定到某個IP分組，并通告給上游LSR，而無需等待下游的標簽2.Ordered（有序標簽分配控制方式）：只有當該LSR已經具有此IP分組的下一跳的標簽，或者該LSR就是該IP分組的出節(jié)點時，該LSR才可以向上游發(fā)送此IP分組的標簽華為設備默認采用Ordered的方式分配標簽：采用Ordered方式，只有當該LSR已經具有此IP分組的下一跳的標簽時，才能向上游分發(fā)標簽，這樣是為了避免下游IP分組的標簽未分配或收斂時間較長，上游的標簽已分配，數據開始轉發(fā)造成的數據丟失（LSP斷鏈）

1.Egress：路由器主動為直連的32位主機路由以自己為出節(jié)點向上游分配標簽2.上游的鄰居收到：建立以自己為ingress的LSP建立以自己為transit的LSP最上游收到：建立以自己為ingress的LSP建立以自己為transit的LSP訪問：1.FIB:隧道id 0 :IP轉發(fā)入：null 出：1025入:自己分配的1026出:1025入：null 出：入：null 出：1025入:自己分配的1026出:1025入：null 出：1026入：自己分配的 出1026查看標簽轉發(fā)表2.查看標簽信息表（入標簽標簽轉發(fā)表標簽的保持方式：3?查看標簽信息表，查看FIB標簽的保持方式：標簽的保持方式：?Liberal（自由標簽保持方式）：對于從鄰居LSR收到的標簽映射，無論鄰居LSR是不是自己的下一跳都保留2.Conservative（保守標簽保持方式）：對于從鄰居LSR收到的標簽映射，只有當鄰居LSR是自己的下一跳時（最優(yōu)鄰居下一跳）才保留當網絡拓撲變化引起下一跳鄰居改變時：使用自由標簽保持方式，LSR可以直接利用原來非下一跳鄰居發(fā)來的標簽，迅速重建LSP,但需要更多的內存和標簽空間使用保守標簽保持方式，LSR只保留來自下一跳鄰居的標簽，節(jié)省了內存和標簽空間，但LSP的重建會比較慢華為設備默認采用自由標簽保持方式保存標簽為什么必須要協(xié)商標簽發(fā)布方式，而分配控制、保持不是必須：發(fā)布方式對上下游都有影響，而分配控制、保持只對自己有影響LDP建立LSP過程：

；"io6'l/IJ/32~'：；_?'l :100.1.1.1?32fvOO.'l'.rV32"：!{?Lit；"io6'l/IJ/32~'：；_?'l :100.1.1.1?32fvOO.'l'.rV32"：!{?LitLabel=1027;'OutL^b^l=1026;'OutLabel=1D2B;Out-mbml=Hull：；lrLabe=Null: ;lnLabel=1027: :InLsb==102S: :InL*7=1亞5:RTAngressLDPRTBTrarisIHtLDPOSPFArea0RTCLDPRTD1CQ.1.1.1/32Trainsii Egre-ssMPLS^l^IGP協(xié)議負責實現(xiàn)MPLS網絡內路由可達，為FEC的分組提供路由LDP協(xié)議負責實現(xiàn)對FEC的分類、標簽的分配以及LSP的建立和維護等操作MPLS數據轉發(fā)過程：I i:100.1.1.1/32::1911/.1/32;;10C.1.1.1/52iautL3sel=1J27|：OutLsb-=1025：IQutLa=el=1J25I:<3=L日b7=l\ull；!lnL3b^l=Njll；:InLab^l=1C'27:!JnLjbel=1DZ6_IIlr,=1025:RTAIngiiressRTB RTCTransit Tr^nsifaOSPF□EigrsssMPLS超在MPLS網絡中，數據包在每臺路由器上根據已分配的標簽