29、多协议标签交换
MPLS（Multi--Protocol Label Switching,多协议标签交换)：提高路由器转发速度。与传统IP路由方式相比，MPLS在数据转发时，只在网络边缘分析P报文头，在网络内部采用更为高效的标（Label)转发，节约了处理时间。
MPLS位于数据链路层和网络层之间，可以向所有网络层提供服务。
通过在数据链路层和网络层之间增加额外的MPLS头部，基于MPLS头部实现数据快速转发。
MPLS概述
MPLS术语
MPLS域（MPLS Domain)：一系列连续的运行MPLS的网络设备构成了一个MPLS域。
LSR（Label Switching Router,标签交换路由器)：支持MPLS的路由器（实际上也指支持MPLS的交换机或其他网络设备)。
根据位置分类：
- 边沿路由器LER（Label Edge Router)
- 核心LSR(Core LSR)
根据对数据处理方式的不同进行分类：
- 入站LSR（Ingress LSR）：通常是向IP报文中压入MPLS头部并生成MPLS报文的LSR。
- 中转LSR（Transit LSR）：通常是将MPLS报文进行例如标签置换操作，并将报文继续在MPLS域中转发的LSR。
- 出站LSR（Egress LSR）：通常是将MPLS报文中MPLS头部移除，还原为IP报文的LSR。
FEC（Forwarding Equivalence Class,转发等价类)：是一组具有某些共性的数据流的集合，这些数据流在转发过程中被网络节点以相同方式处理。
- FEC可以通过多种方式划分，例如基于目的IP地址及网络掩码、DSCP等特征来划分。
- 数据属于哪一个LSP,由数据进入MPLS域时的Ingress LSR决定。
- MPLS标签通常是与FEC相对应的，必须有某种机制使得网络中的LSR获得关于某FEC的标签信息。
LSP（Label Switched Path,标签交换路径)：是标签报文穿越MPLS网络到达目的地所走的路径。
同一个FEC的报文通常采用相同的LSP穿越MPLS域，所以对同一个FEC,LSR总是用相同的标签转发。
需要注意的是，LSP是一个从“起点”到“终点”的单向路径，若需要双向数据互通，则需要在双方之间建立双向的LSP。
MPLS标签
IP报文进入MPLS域之前，会被入站LSR压入MPLS头部（又叫MPLS标签），形成一个MPLS标签报文。
一个标签报文可以包含一个或多个MPLS标签。
MPLS支持一层或多层标签头部，这些标签头部的有序集合被称为标签栈（Label Stack)。
当标签栈中存在多个标签时，这些标签的顺序是非常讲究的：
- 最靠近二层头部的标签是栈顶标签，标签中的S字段为0。
- 最靠近IP头部的标签是栈底标签，标签中的S字段为1。
标签是一个短而定长的、只具有本地意义的标识符。标签空间就是指标签的取值范围。
标签值的范围及规划如下：
LSR对标签的操作类型包括标签压入(Push)、标签交换(Swap)和标签弹出（Pop)。
MPLS转发
MPLS转发的本质就是将数据归到对应的FEC并按照提前建立好的LSP进行转发。
- 对于整个MPLS域，LSP是某一给定的FEC进入域和离开域的路径，可以看成是LSR的有序集合。
- 对于单台LSR,需要建立标签转发表，用标签来标识FEC,并绑定相应的标签处理和转发等行为。
MPLS体系结构
MPLS的体系结构由控制平面(Control Plane)和转发平面(Forwarding Plane)组成。
控制平面：
- 负责产生和维护路由信息以及标签信息。
- 控制平面包括IP路由协议和路由信息表，标签分发协议和标签信息表。
转发平面：
- 也称数据平面(Data Plane),负责普通IP报文的转发以及带MPLS标签报文的转发。
- 转发平面包括IP转发信息表和标签转发信息表。
LSP建立
当网络层协议为IP协议时，FEC所对应的路由必须存在于LSR的IP路由表中，否则该FEC的标签转发表项不生效。
LSR用标签标识指定FEC,所以该FEC的数据被发送至LSR时，必须携带正确的标签，才能被LSR正确的处理。
MPLS需要为报文事先分配好标签，建立一条LSP,才能进行报文转发。LSP分为静态LSP和动态LSP两种。
静态LSP
- 基本概念：
- 静态LSP是用户通过手工为各个FEC分配标签而建立的。
- 静态LSP不使用标签发布协议，不需要交互控制报文，因此消耗资源比较小。
- 通过静态方式建立的LSP不能根据网络拓扑变化动态调整，需要管理员干预。
- 应用场景：
- 适用于拓扑结构简单并且稳定的小型网络。
- 标签分配原则：
- 前一节点出标签的值等于下一个节点入标签的值。
动态LSP
- 基本概念：
- 动态LSP通过标签发布协议动态建立。
- 标签发布协议是MPLS的控制协议（也可称为信令协议)，负责FEC的分类、标签的分发以LSP的建立和维护等一系列操作。
- 常用标签发布协议：标签分发协议(LDP)
- 全称：Label Distribution Protocol
- 定义：LDP是多协议标签交换MPLS的一种控制协议，负责转发等价类FEC的分类、标签的分配以及标签交换路径LSP的建立和维护等操作。LDP规定了标签分发过程中的各种消息以及相关处理过程。
- 应用场景：LDP广泛地应用在VPN服务上，具有组网、配置简单、支持基于路由动态建立LSP、支持大容量LSP等优点。
标签转发
LSR处理报文时主要根据FTN、NHLFE和ILM。
Ingress LSR的处理
Transit LSR的处理
Egress LSR的处理
静态LSP配置命令
必须先配置LSR ID才能使能MPLS。MPLS全局和接口都要使能。
静态MPLS的标签取值范围：
- 入标签：16~1023
- 出标签：16~1048575
- 其实如果一整条链路都是静态LSP，入、出标签都只能在16~1023。因为前一个节点的出标签必须等于下一个节点的入标签，以确保 LSP 路径的连续性。
思考题
-
AC
-
B（入标签需要与上游设备的出标签相对应，不能随便设置）
实验案例
# 公共配置，配置lsr-id，并使能mpls。以R1为例
mpls lsr-id 1.1.1.1
mpls
目的为3.3.3.3的FEC
# R1作为入站lsr，配置一条名称为1-3的lsp
static-lsp ingress 1-3 destination 3.3.3.3 32 nexthop 12.1.1.2 out-label 200
# R2作为中转lsr，配置一条名称为1-3的lsp
static-lsp transit 1-3 incoming-interface g0/0/0 in-label 200 outgoing-interface g0/0/1 out-label 100
# R3作为出站lsr，配置一条名称为1-3的lsp
static-lsp egress 1-3 incoming-interface g0/0/0 in-label 100
# R3从g0/0/0接口收到标签为100的包，就将标签剥离
目的为1.1.1.1的FEC
# R3
static-lsp ingress 3-1 destination 1.1.1.1 32 nexthop 23.1.1.2 out-label 100
# R2
static-lsp transit 3-1 incoming-interface g0/0/01 in-label 100 outgoing-interface g0/0/0 out-label 300
# R1
static-lsp egress 3-1 incoming-interface g0/0/0 in-label 300
如果只配置了3.3.3.3的FEC，则在R1上ping 3.3.3.3时，去的包带标签，但回的包不带，使用普通的IP封装进行传送。
按理说，配置了1.1.1.1的 FEC后，回包就应该带上标签了吧，但是抓包发现，回包仍然没有带标签。
但实际情况是，无论是R1pingR3还是反过来，结果都是请求包带标签，回应包不带标签。
可能是我配置的问题，也可能本来就是这样。
浙公网安备 33010602011771号