MPLS基本原理課件

MPLS基本原理ISSUE1.0Page1本課程主要介紹MPLS協議原理以及標簽的轉發(fā)和分配，最后介紹LDP標簽分發(fā)協議。Page2目標學習完此課程，您將會：掌握MPLS產生背景掌握MPLS基本概念和原理掌握標簽的轉發(fā)和分配掌握LDP協議原理Page3第1章MPLS簡介第2章標簽與標簽棧第3章標簽的轉發(fā)和分配第4章LDP的簡介Page4MPLS

MPLS——Multi-ProtocolLabelSwitchingMulti-Protocol

支持多種三層協議，如IP、IPv6、IPX、SNA等LabelSwitching

給報文打上標簽，以標簽交換取代IP轉發(fā)Page5起源：為了將IP與ATM結合面向無連接的控制平面面向無連接的轉發(fā)平面IP面向連接的控制平面面向連接的轉發(fā)平面ATM面向無連接的控制平面面向連接的轉發(fā)平面MPLSPage6傳統IP轉發(fā)分析IP頭映射到下一跳分析IP頭映射到下一跳分析IP頭映射到下一跳每一跳分析IP頭，效率低QoS難于部署，而且效率低所有路由器都要知道整個網絡的所有路由Page747.147.247.3IP47.1.1.112312123IP47.1.1.1IP47.1.1.1IP47.1.1.1IP的hop-by-hop逐跳轉發(fā)IP的逐跳轉發(fā)，在經過的每一跳處，必須進行路由表的最長匹配查找（可能多次），速度緩慢。DESTOUT接口47.1.0.0147.0.0.0147.1.1.01Page8ATM的交換過程虛通路連接(VCC)虛通道連接(VPC)VP

交換VC

交換VC

交換NNINNIVPI=2

VCI=44VPI=1

VCI=1VPI=26

VCI=44VPI=20

VCI=30UNIUNI面向連接，有N2問題靠鏈路層選路，基于VPI/VCI或標簽業(yè)務質量有保證，可保證實時業(yè)務Page9LabelSwitchedPath(LSP)47.147.247.3123121233IP47.1.1.1IP47.1.1.1MPLS的標簽轉發(fā)，通過事先分配好的標簽，為報文建立了一條標簽轉發(fā)通道（LSP），在通道經過的每一臺設備處，只需要進行快速的標簽交換即可（一次查找）。Page10結合ATM與IP優(yōu)點的技術+XR=XRouterATMswitchMPLSRouterMPLS——多協議標簽交換Layer3路由--可伸縮性和靈活性Layer2交換--高可靠性和流量工程管理

控制與轉發(fā)完美分離，控制層面秉承IP的靈活性，轉發(fā)層面則秉承了ATM的可靠性Page11MPLS基本概念LSR：LabelSwitchRouterLER：LabelEdgeRouterLSP：LabelSwitchPathLERLERLERLERLSRLSRLSRMPLS域IPMPLSLSPPage12MPLS基本工作過程CoreLSRIPIPL1IPL2IPL3IP傳統IP轉發(fā)傳統IP轉發(fā)標簽轉發(fā)邊緣LSR邊緣LSRPage13MPLS的優(yōu)點以短的、固定長度的標簽代替IP頭作為轉發(fā)依據，提高轉發(fā)速度IP與ATM更好地結合提供增值業(yè)務，同時不損害效率VPNTEQOSPage14第1章MPLS簡介第2章標簽與標簽棧第3章標簽的轉發(fā)和分配第4章LDP的簡介Page15通常，MPLS包頭有32Bit，其中有：20Bit用作標簽（Label）3個Bit的EXP,用于MPLSQoS1個Bit的S,用于標識是否是棧底(s=1表明是棧底)，表明MPLS的標簽可以嵌套。8個Bit的TTL理論上，標簽?？梢詿o限嵌套，這一精妙設計為VPN/TE等各種MPLS業(yè)務提供了基礎MPLS封裝格式與標簽Page16MPLS封裝格式與標簽ATM和FR的MPLS封裝有兩種：shim封裝(又叫Frame模式)：與其他鏈路層類似信元模式：直接利用VC（ATM是VPI/VCI，FR是DLCI）作為標簽Page17MPLS兩種封裝模式以太網報頭/PPP報頭Lablel三層數據以太網/SONET/SDH分組ATM報頭Label三層數據幀模式ATM分組信元模式的ATM分組VPI/VCI三層數據Page18MPLSTTL處理把整個MPLS域看做一跳IPTTL--MPLSTTL＝255MPLSTTL--IPTTL--入口LERLSR出口LER把MPLSTTL計入IPTTLIPTTL--MPLSTTL＝IPTTLMPLSTTL--MPLSTTL--IPTTL＝MPLSTTL入口LERLSR出口LERPage19標簽棧理論上，標簽?？梢詿o限嵌套，從而提供無限的業(yè)務支持能力。這是MPLS技術最大的魅力所在。Page20第1章MPLS簡介第2章標簽與標簽棧第3章標簽的轉發(fā)和分配第4章LDP的簡介Page21標簽轉發(fā)基本概念FEC（ForwardingEquivalenceClass）：轉發(fā)等價類，在轉發(fā)過程中以等價的方式進行處理的一組數據的集合。將具有相同特性的報文導入到同一條LSPNHLFE（NextHopLabelForwardingEntry）：描述標簽操作下一跳標簽操作類型：push/pop/s

鏈路層封裝類型等

FTN（FECtoNHLFE）：將FEC映射到NHLFEILM（IncomingLabelMap）：將MPLS標簽映射到NHLFEPage22標簽操作LSR出口LER分析IP頭FEC綁定LSPFTN->NHLFEILM->NHLFEILM->NHLFE分析IP頭映射到下一跳ILM->NHLFE入口LERLSR標簽操作：push標簽操作：swap標簽操作：swap標簽操作：popABCDA:…加上標簽L1E1B10.0.1.0/24其他標簽操作Push發(fā)送接口下一跳NHLFEFECPage23標簽轉發(fā)在MPLS域中只依據標簽和標簽轉發(fā)表通過轉發(fā)單元進行轉發(fā)標簽操作：pop…L1L2L3E0CL1其他標簽操作（Swap）發(fā)送接口下一跳NHLFE入標簽B，C:分析IP頭FEC綁定LSPFTN->NHLFEILM->NHLFEILM->NHLFE分析IP頭映射到下一跳ILM->NHLFE入口LERLSRLSR標簽操作：push標簽操作：swap標簽操作：swapABCDPage24標簽轉發(fā)Egress將標簽去掉，繼續(xù)轉發(fā)…POPDL3其他標簽操作發(fā)送接口下一跳NHLFE入標簽D:分析IP頭FEC綁定LSPFTN->NHLFEILM->NHLFEILM->NHLFE分析IP頭映射到下一跳ILM->NHLFE入口LERLSRLSR標簽操作：push標簽操作：swap標簽操作：swap標簽操作：popABCDPage25倒數第二跳彈出(PHP)

在最后一跳，最外層的標簽已經沒有意義，因此可以在倒數第二跳將標簽彈出，減少最后一跳的負擔。如果只有一層標簽，則最后一跳直接進行IP轉發(fā)；否則，對內層標簽做標簽轉發(fā)。分析IP頭映射到下一跳標簽操作：pop分析IP頭FEC綁定LSPFTN->NHLFEILM->NHLFEILM->NHLFE入口LERLSRLSR出口LER標簽操作：push標簽操作：swapPage26第1章MPLS簡介第2章標簽與標簽棧第3章標簽的轉發(fā)和分配第4章LDP簡介Page27LSP信令協議信令協議，用于在LSR之間分配標簽，建立LSP：LDP:LabelDistributionProtocol,CR-LDP:ConstrainedRoute

LDP，Direct-LDP:定向LDP,用于L2VPNRSVP-TE：MPLSTEMP-BGP:PIM:Page28LDPLDP（LabelDistributionProtocol）標簽分發(fā)協議，

MPLS的最基本信令協議，用于標簽的分發(fā)建立LSPLDP與IP動態(tài)路由協議（例如RIP）十分相像，都具備如下的幾大要素：報文（或者叫消息）鄰居的自動發(fā)現和維護機制一套算法，用來根據搜集到的信息計算最終結果。LDP采用TCP作為傳輸協議。Page29LDP的消息類型在LDP協議中，存在4種LDP消息：發(fā)現（Discovery）消息用于通告和維護網絡中LSR的存在。會話（Session）消息用于建立，維護和結束LDP對等實體之間的會話連接。通告（Advertisement）消息用于創(chuàng)建、改變和刪除特定FEC-標簽綁定。通知（Notification）消息用于提供消息通告和差錯通知。Page30LDPsession建立過程鄰居發(fā)現：通過互發(fā)hello報文(UDP/port:646/IP:224.0.0.2）建立TCP連接：由地址大的一方主動發(fā)起。(TCP/port:646)會話初始化：由Master發(fā)出初始化消息，并攜帶協商參數。由slave檢查參數能否接受，如果能則發(fā)送初始化消息，并攜帶協商參數。并隨后發(fā)送keepalive消息。master檢查參數能否接受，如果能則發(fā)送keepalive消息。相互收到keepalive消息，會話建立。期間收到任何差錯消息，均關閉會話，斷開TCP連接MMMMMPage31HelloandKeepalive？Hello：Per-LinkKeepalive跟蹤接口與鏈路有關Keepalive：Per-NeighborKeepalive不跟蹤接口與鏈路無關Page32標簽分配和管理標簽分配模式DoD:downstream-on-demand下游按需標簽分發(fā)DU:downstreamunsolicited

下游自主標簽分發(fā)標簽控制模式有序（Ordered）獨立（Independent）標簽保持方式保守模式(Conservative)自由模式(Liberal)上游與下游：在一條LSP上，沿數據包傳送的方向，相鄰的LSR分別叫上游LSR(upstreamLSR)和下游LSR（downstreamLSR）。下游是路由的始發(fā)者。Page33標簽分發(fā)模式：DoDLSR1LSR2LSR3上游LSR向下游LSR發(fā)送標簽請求消息（包含FEC的描述信息）下游LSR為此FEC分配標簽，并將綁定的標簽通過標簽映射消息反饋給上游LSR

上游下游路由觸發(fā)171.68.1.0/24171.68.4.0/24請求到目的地址171.68.10/24的標簽請求到目的地址171.68.1.0/24的標簽請求到目的地址171.68.10/24的標簽請求到目的地址171.68.1.0/24的標簽分配到171.68.10/24的標簽為20分配到171.68.1.0/24的標簽為20分配到171.68.10/24的標簽為18分配到171.68.1.0/24的標簽為18Page34標簽分發(fā)模式：DU下游LSR在LDP會話建立成功，主動向其上游LSR發(fā)布標簽映射消息上游路由器保存標簽，存放到標簽映射表中上游下游路由觸發(fā)到171.68.10/24可以使用標簽20到171.68.1.0/24可以使用標簽20171.68.1.0/24171.68.4.0/24到171.68.10/24可以使用標簽18到171.68.1.0/24可以使用標簽18Page35標簽控制模式：有序上游下游標簽請求標簽請求標簽請求標簽映射標簽映射標簽映射只有收到它的下游返回的標簽映射消息后才向其上游發(fā)送標簽映射消息Page36標簽控制模式：獨立上游下游標簽請求標簽請求標簽請求標簽映射標簽映射標簽映射不管有沒有收到它的下游返回的標簽映射消息都立即向其上游發(fā)送標簽映射消息Page37標簽保持方式－保守LSR3保守方式（Conservativeretentionmode）只保留來自下一跳鄰居的標簽，丟棄所有非下一跳鄰居發(fā)來的標簽。優(yōu)點：節(jié)省內存和標簽空間。缺點：當IP路由收斂、下一跳改變時LSP收斂慢LSR1LSR2LSR4LSR5172.16.2/24mappinglabel20mappinglabel30mappinglabel17mappinglabel16不是到172.16.2/24的下一跳鄰居發(fā)來的標簽，丟棄Page38標簽保持方式－自由LSR3自由方式（Liberalretentionmode）保留來自鄰居的所有發(fā)送來的標簽優(yōu)點：當IP路由收斂、下一跳改變時減少了lsp收斂時間缺點：需要更多的內存和標簽空間。LSR1LSR2LSR4LSR5172.16.2/24mappinglabel20mappinglabel30mappinglabel17mappinglabel16不是到172.16.2/24的下一跳鄰居發(fā)來