《MPLS基礎(chǔ)知識(shí)》課件

MPLS基礎(chǔ)知識(shí)MPLS是多協(xié)議標(biāo)簽交換(Multi-ProtocolLabelSwitching)的縮寫(xiě)，它是一種數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)。MPLS概述定義多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它在IP數(shù)據(jù)包中添加標(biāo)簽，以提高數(shù)據(jù)傳輸效率和可靠性。工作原理MPLS使用標(biāo)簽來(lái)識(shí)別數(shù)據(jù)包的目的地，并通過(guò)標(biāo)簽交換路由器（LSR）進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)，避免了傳統(tǒng)路由器中的查找過(guò)程。優(yōu)勢(shì)MPLS可以提高網(wǎng)絡(luò)性能、簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理，并提供更高的安全性。MPLS特點(diǎn)1高帶寬MPLS可以有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。2低延遲MPLS采用標(biāo)簽交換技術(shù)，可以減少數(shù)據(jù)包的處理時(shí)間，降低網(wǎng)絡(luò)延遲。3高可靠性MPLS提供多種機(jī)制，如快速重發(fā)和故障診斷，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。4可擴(kuò)展性MPLS可以靈活地?cái)U(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，滿足不斷增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求。MPLS體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)MPLS網(wǎng)絡(luò)通常包含標(biāo)簽交換路由器LSR和邊界網(wǎng)關(guān)路由器ASBR，用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽交換和路由。標(biāo)簽交換路由器LSR負(fù)責(zé)接收和轉(zhuǎn)發(fā)帶有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)包，根據(jù)標(biāo)簽表進(jìn)行標(biāo)簽交換。邊界網(wǎng)關(guān)路由器ASBR連接到非MPLS網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)將IP數(shù)據(jù)包封裝成標(biāo)簽數(shù)據(jù)包，或?qū)?biāo)簽數(shù)據(jù)包解封裝成IP數(shù)據(jù)包。MPLS層次結(jié)構(gòu)1網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)IP地址管理、路由選擇和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。IP協(xié)議位于此層，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從源地址路由到目標(biāo)地址。2鏈路層負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立和維護(hù)數(shù)據(jù)鏈路。MPLS標(biāo)簽位于此層，用于將數(shù)據(jù)包封裝并標(biāo)識(shí)其目的地。3物理層負(fù)責(zé)物理介質(zhì)的傳輸，如光纖、銅纜等。負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的發(fā)送端口傳輸?shù)浇邮斩丝?。MPLS標(biāo)簽標(biāo)簽格式MPLS標(biāo)簽由3個(gè)字節(jié)構(gòu)成，每個(gè)字節(jié)代表不同的意義。第一個(gè)字節(jié)是標(biāo)簽值（LabelValue），用于標(biāo)識(shí)不同的標(biāo)簽。第二個(gè)字節(jié)是實(shí)驗(yàn)位（Experimental），用于未來(lái)擴(kuò)展。第三個(gè)字節(jié)是標(biāo)簽棧深度（LabelStackDepth），表示標(biāo)簽棧的長(zhǎng)度。MPLS標(biāo)簽堆棧標(biāo)簽堆棧多個(gè)標(biāo)簽組成一個(gè)標(biāo)簽堆棧，每個(gè)標(biāo)簽包含不同的信息，例如下一跳地址和路徑信息。標(biāo)簽堆棧用于記錄數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)的路由路徑。標(biāo)簽入棧當(dāng)數(shù)據(jù)包進(jìn)入MPLS網(wǎng)絡(luò)時(shí)，LSR會(huì)根據(jù)路由信息為數(shù)據(jù)包添加標(biāo)簽，并將標(biāo)簽壓入標(biāo)簽堆棧。標(biāo)簽出棧數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，經(jīng)過(guò)不同LSR時(shí)，LSR會(huì)根據(jù)標(biāo)簽堆棧中的信息進(jìn)行標(biāo)簽的出棧操作，最終到達(dá)目的地。MPLS轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制1標(biāo)簽查找路由器查找標(biāo)簽，決定下一步轉(zhuǎn)發(fā)方向。2標(biāo)簽交換路由器基于標(biāo)簽交換數(shù)據(jù)包，無(wú)需查找路由表。3標(biāo)簽更新路由器可能更新標(biāo)簽，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。4標(biāo)簽剝離目的地路由器剝離標(biāo)簽，根據(jù)IP地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。MPLS轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制利用標(biāo)簽信息，無(wú)需查找路由表，提高數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)效率。MPLS通過(guò)標(biāo)簽交換，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)操作，減少網(wǎng)絡(luò)延遲。標(biāo)簽交換路由器LSR1核心設(shè)備LSR是MPLS網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)標(biāo)簽交換的核心設(shè)備，它負(fù)責(zé)接收和轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽幀。2標(biāo)簽操作LSR執(zhí)行標(biāo)簽操作，包括添加、刪除和修改標(biāo)簽，根據(jù)標(biāo)簽信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。3數(shù)據(jù)流管理LSR維護(hù)標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表，跟蹤不同流量的標(biāo)簽信息，保證數(shù)據(jù)流按照預(yù)定路徑轉(zhuǎn)發(fā)。邊界網(wǎng)關(guān)路由器ASBR連接MPLS網(wǎng)絡(luò)ASBR將MPLS網(wǎng)絡(luò)連接到傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)標(biāo)簽交換實(shí)現(xiàn)高效路由。標(biāo)簽生成與剝離ASBR負(fù)責(zé)生成標(biāo)簽，并對(duì)進(jìn)入MPLS網(wǎng)絡(luò)的流量進(jìn)行標(biāo)簽剝離，確保標(biāo)簽信息準(zhǔn)確無(wú)誤。路由信息交互ASBR負(fù)責(zé)將MPLS網(wǎng)絡(luò)的路由信息傳播到傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)，確保網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。安全控制ASBR可以執(zhí)行訪問(wèn)控制列表，實(shí)現(xiàn)流量過(guò)濾，保證MPLS網(wǎng)絡(luò)的安全性。MPLS控制平面路由協(xié)議控制平面主要負(fù)責(zé)路由協(xié)議的運(yùn)行，比如OSPF、IS-IS等，用于計(jì)算標(biāo)簽和建立標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表。標(biāo)簽分發(fā)LDP協(xié)議負(fù)責(zé)標(biāo)簽的分配和管理，確保不同LSR之間能夠正確地交換標(biāo)簽信息。MPLS數(shù)據(jù)平面標(biāo)簽交換標(biāo)簽交換路由器（LSR）根據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包根據(jù)標(biāo)簽堆棧中的標(biāo)簽進(jìn)行逐層剝離和轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)連接MPLS數(shù)據(jù)平面連接網(wǎng)絡(luò)中的LSR，形成數(shù)據(jù)傳輸路徑。MPLS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)類型、鏈路帶寬、流量模式等。設(shè)備選型選擇支持MPLS功能的路由器、交換機(jī)等設(shè)備。配置部署在設(shè)備上配置MPLS協(xié)議、標(biāo)簽分配、路由策略等。測(cè)試驗(yàn)證進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連通性測(cè)試、性能測(cè)試和安全性測(cè)試。維護(hù)管理監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)、故障診斷和性能優(yōu)化。IGP協(xié)議與MPLS內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGPIGP用于在自治系統(tǒng)AS內(nèi)部建立路由信息。多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLSMPLS在IP網(wǎng)絡(luò)之上添加標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。IGP協(xié)議為MPLS提供路由信息基礎(chǔ)。MPLS根據(jù)IGP的路由信息建立標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表。例如，OSPF和IS-IS是常用的IGP協(xié)議，它們可以與MPLS協(xié)同工作。標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議LDP標(biāo)簽分發(fā)LDP用于在MPLS網(wǎng)絡(luò)中分發(fā)標(biāo)簽信息，建立標(biāo)簽映射關(guān)系。建立連接LDP使用TCP連接建立鄰居關(guān)系，交換標(biāo)簽信息。標(biāo)簽映射LDP通過(guò)標(biāo)簽請(qǐng)求和分配，建立標(biāo)簽與下一跳地址的映射關(guān)系。資源預(yù)留協(xié)議RSVP帶寬保證RSVP確保數(shù)據(jù)流所需帶寬，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞影響關(guān)鍵應(yīng)用。路徑資源控制RSVP可以為數(shù)據(jù)流預(yù)留特定路徑，確保數(shù)據(jù)包按預(yù)期路徑轉(zhuǎn)發(fā)。支持QoSRSVP可結(jié)合QoS機(jī)制，優(yōu)先處理關(guān)鍵數(shù)據(jù)流，保障其性能。靈活配置RSVP提供靈活配置選項(xiàng)，適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和應(yīng)用需求。MPLS虛擬專用網(wǎng)VPN網(wǎng)絡(luò)隔離MPLSVPN可以將不同用戶的流量隔離，確保用戶之間的數(shù)據(jù)安全。靈活擴(kuò)展MPLSVPN可以根據(jù)用戶的需求靈活擴(kuò)展，支持各種網(wǎng)絡(luò)連接方式，滿足不同場(chǎng)景的應(yīng)用。安全可靠MPLSVPN采用多層安全機(jī)制，可以有效地防止數(shù)據(jù)泄露和攻擊，保障網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。MPLSVPN架構(gòu)MPLSVPN提供多種架構(gòu)選項(xiàng)，例如：CE/PE架構(gòu)、三層VPN架構(gòu)、四層VPN架構(gòu)等。CE/PE架構(gòu)是最常見(jiàn)的MPLSVPN架構(gòu)，它使用CE設(shè)備連接到PE設(shè)備，PE設(shè)備提供MPLSVPN服務(wù)。MPLSVPN架構(gòu)靈活多樣，可根據(jù)用戶的需求進(jìn)行選擇，以實(shí)現(xiàn)最佳的網(wǎng)絡(luò)連接和安全性。MPLSVPN路由傳播1VPN路由器接收并處理VPN路由信息。2路由協(xié)議通過(guò)路由協(xié)議，例如OSPF或BGP，交換VPN路由信息。3路由表更新更新路由表，包含VPN路由信息。4數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)根據(jù)路由表，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至目的地。MPLSVPN中，路由傳播機(jī)制是確保VPN數(shù)據(jù)包正確到達(dá)目的地的關(guān)鍵。VPN路由信息由VPN路由器接收并處理，通過(guò)路由協(xié)議交換給其他VPN路由器。MPLSVPN安全性1訪問(wèn)控制MPLSVPN通過(guò)訪問(wèn)控制列表ACL，控制用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源，提高安全級(jí)別。2數(shù)據(jù)加密加密VPN數(shù)據(jù)，防止信息泄露。用戶可以配置隧道加密，確保傳輸數(shù)據(jù)的安全性。3身份驗(yàn)證使用身份驗(yàn)證機(jī)制，確保用戶身份的真實(shí)性，防止非法用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。4攻擊防御MPLSVPN提供入侵檢測(cè)IDS和入侵防御IPS，防止網(wǎng)絡(luò)攻擊，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。MPLSQoS機(jī)制優(yōu)先級(jí)隊(duì)列MPLS支持優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，將流量分為不同級(jí)別，高優(yōu)先級(jí)流量?jī)?yōu)先處理。例如，語(yǔ)音和視頻流量可以設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)，以確保其延遲和抖動(dòng)最小。流量整形MPLS可以控制流量的速率，以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。通過(guò)限制流量速率，可以確保其他流量能夠正常運(yùn)行。帶寬分配MPLS允許為不同類型的流量分配不同的帶寬。例如，可以為重要業(yè)務(wù)流量分配更多帶寬，以確保其性能。MPLS快速重發(fā)1快速重發(fā)目的MPLS快速重發(fā)機(jī)制旨在提高數(shù)據(jù)傳輸效率，減少數(shù)據(jù)包丟失帶來(lái)的延遲。2機(jī)制原理當(dāng)標(biāo)簽交換路由器LSR檢測(cè)到數(shù)據(jù)包丟失時(shí)，會(huì)立即向發(fā)送方發(fā)送重發(fā)請(qǐng)求，無(wú)需等待超時(shí)機(jī)制。3應(yīng)用場(chǎng)景快速重發(fā)機(jī)制通常用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用，如語(yǔ)音、視頻等。MPLS負(fù)載分擔(dān)流量分流MPLS負(fù)載分擔(dān)可以將網(wǎng)絡(luò)流量分配到不同的路徑，提高網(wǎng)絡(luò)效率。鏈路利用率通過(guò)將流量分散到不同鏈路，可以提高鏈路的利用率，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞。故障恢復(fù)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，負(fù)載分擔(dān)機(jī)制可以將流量路由到其他路徑，保證網(wǎng)絡(luò)連接。優(yōu)化性能MPLS負(fù)載分擔(dān)可以提高網(wǎng)絡(luò)整體性能，降低延遲，提高數(shù)據(jù)傳輸速度。MPLS流量工程帶寬優(yōu)化MPLS流量工程可有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)利用率，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本。路徑選擇根據(jù)流量特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)狀況選擇最佳路徑，避免擁塞，提高網(wǎng)絡(luò)性能。優(yōu)先級(jí)控制為不同類型的流量分配不同的優(yōu)先級(jí)，確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。MPLS故障診斷MPLS故障診斷MPLS網(wǎng)絡(luò)的故障診斷需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、流量路徑、配置信息等進(jìn)行分析。常見(jiàn)的故障類型包括標(biāo)簽丟失、路由錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)擁塞等。故障診斷工具可以使用網(wǎng)絡(luò)分析工具、協(xié)議分析儀等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量分析和故障排查。還可以借助網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障報(bào)警。MPLS設(shè)備配置接口配置配置MPLS接口，設(shè)置標(biāo)簽堆棧、標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議等參數(shù)。路由配置配置標(biāo)簽交換路由器LSR的路由協(xié)議和標(biāo)簽分發(fā)規(guī)則。VPN配置配置虛擬專用網(wǎng)VPN，例如創(chuàng)建VPN實(shí)例，設(shè)置路由和訪問(wèn)控制。QoS配置配置MPLS服務(wù)質(zhì)量QoS，例如設(shè)置優(yōu)先級(jí)隊(duì)列和帶寬分配。安全配置配置MPLS安全性，例如設(shè)置身份驗(yàn)證和加密措施。監(jiān)控配置配置MPLS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，例如收集性能指標(biāo)和流量信息。MPLS網(wǎng)絡(luò)管理性能監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量、帶寬使用情況等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和瓶頸。安全管理配置訪問(wèn)控制策略，防止非法訪問(wèn)和攻擊，保障網(wǎng)絡(luò)安全。配置管理統(tǒng)一管理設(shè)備配置信息，方便維護(hù)和升級(jí)，確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行。故障診斷快速定位故障原因，并采取措施進(jìn)行修復(fù)，確保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)持續(xù)性。MPLS部署建議規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足帶寬需求，提高網(wǎng)絡(luò)效率。選擇設(shè)備選擇性能可靠的設(shè)備，支持MPLS功能，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜哂鄠浞?。網(wǎng)絡(luò)安全做好網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)，防止網(wǎng)絡(luò)攻擊，保護(hù)數(shù)據(jù)安全。逐步實(shí)施分階段逐步實(shí)施MPLS網(wǎng)絡(luò)，降低風(fēng)險(xiǎn)，確保平穩(wěn)過(guò)渡。MPLS應(yīng)用案例MPLS在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，為運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)帶來(lái)諸多優(yōu)勢(shì)。MPLS可用于構(gòu)建高性能、可靠的VPN網(wǎng)絡(luò)，滿足企業(yè)跨地域連接需求。MPLS還可用于構(gòu)建高帶寬、低延遲的網(wǎng)絡(luò)，滿足視頻會(huì)議、在線游戲等實(shí)時(shí)應(yīng)用的需求。此外，MPLS還可用于構(gòu)建智能網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)流量工程和QoS控制，提高網(wǎng)絡(luò)利用率和服務(wù)質(zhì)量。MPLS未來(lái)趨勢(shì)11.軟件定義網(wǎng)絡(luò)MPLS技術(shù)將與SDN相結(jié)合，提高網(wǎng)絡(luò)靈活性、可編程性和自動(dòng)化能力。22.網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化MPLS功能將逐步虛擬化，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活分配和快速部署。33.下一代網(wǎng)絡(luò)MPLS