MPLS.docx
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MPLS
MPLS：
Multiprotocollabelswitch
如果要开启MPLS，一定要开启CEF，因为CEF交换是唯一一种可用于标记报文的IP转发模式。
关于两个平面
控制平面：
交换路由信息和标签
数据平面：
转发数据
注意：
MPLS技术是2.5层的，这里指的是报文格式，有时候我们会看到二层三层MPLS，指的是二层MPLSVPN和三层MPLSVPN
MPLS有两种模式
1.帧模式：
除ATM网络以外的其他网络--------这个是我们关心的
2.信元模式：
在ATM网络中使用
帧模式MPLS
MPLS的标签格式
其中
label字段：
20比特。
即标签值的范围是0~1048575
EXP字段：
3比特，用来做QoS的
S字段：
1比特，如果是1表示栈底（栈底表示最后一个标签），如果是0表示下面还有一个label
TTL字段：
8比特，注意：
此字段的值是从IPv4包头中的TTL字段复制下来的，就是用来防环的，因为在转发数据包的时候，不会检查IP包头，所以把这个值从IP包头里转移到MPLS包头里
标签最多打几个？
理论上是无数个，但会受到链路MTU的影响
MPLS编码
你如何知道所要转发的报文是一个MPLS报文呢？
在数据链路层协议字段中附加新的值，以说明在第2层头部后面的是一个带有MPLS标签的报文。
第2层封装类型
第2层协议标识名称
值（16进制）
PPP
PPP协议字段
0281
以太网/802.3
LLC/SNAP封装
以太类型值
8847
HDLC
协议
8847
帧中继
NLPID（网络级别协议ID）
80
LSR（LabelSwitchRouters）----标签交换路由器
LSR就是一台运行MPLS的路由器
⏹入站LSR------接受尚未打标签的报文，在报文前端打标签（标签栈）然后发送
⏹出站LSR------接收带标签的报文，移除标签后再发送报文。
入/出站LSR都是边缘LSR
⏹链路中LSR------链路中间LSR接收带标签报文，对其操作，再转发
链路中LSR执行的操作如下：
提取，添加和交换。
标签交换路径LSP
实际上，LSP是报文在穿越MPLS网络，或者部分MPLS网络时的路径。
一条LSP中的第一台LSR是入站LSR，最后一台LSR是出站LSR，其他的都是链路中LSR。
LSP是单向的，所以用箭头说明方向
入站LSR不一定是LSP上的第一台LSR，出站LSR也不一定是LSP上的最后一台LSR。
比如嵌套LSP。
转发等价类FEC
FEC是一组胡一系列沿相同路径转发，并按相同规则执行的数据流。
所有属于同一个FEC的报文都拥有相同的标签。
对于BGP而言，标签分发不是根据BGP前缀，而是根据BGP下一跳。
标签分发
标签对邻近的LSR来说是本地有效地。
在整个网络中，标签没有全局意义。
没有任何一种IGP被修改来分发标签，而是有专门的标签分发协议来完成该项任务。
而BGP是用在MPLSVPN中分发标签的。
标签分发协议
●标记分发协议TDP--------思科私有
●标签分发协议LDP--------公有
●资源预留协议RSVP---------给MPLSTE使用
●边界网关协议BGP--------给MPLSVPN使用
其中，TDP和LDP其实差不多，只是公私有的区别。
但是，现在思科上默认也是LDP。
对于IGP中的每一条前缀，LSR都会为其分配标签，同时将该标签分发给所有的LSR邻居。
接收到的标签叫远程标签。
LSR会把远程标签和本地标签储存在LIB（标签信息库）中。
路由表被用来确定IPv4前缀的下一跳是谁。
LSR会根据这样的信息来创建LFIB（标签转发信息库）。
并依据LFIB来做MPLS报文的转发。
MPLS模式
⏹标签分发模式
⏹标签保留模式
⏹LSP控制模式
标签分发模式------------------------如何分发标签
⏹下游被动（DoD）分发标签模式
⏹下游主动（UD）分发标签模式
在DoD中，每一台LSR都会向其LSP中的下一跳请求捆绑于特定FEC的标签。
在UD中，每一台LSR会主动向其邻接的LSR分发捆绑的标签。
在DoD中，LIB只显示一个远程捆绑的标签，而在UD中，可以看到很多个。
在CiscoIOS中，除LC-ATM接口，都是用UD，LC-ATM是用DoD。
标签保留模式------------------------如何保留标签
⏹自由的标签保留（LLR）模式
⏹保守的标签保留（CLR）模式
在LLR中，LSR将所有收到的远程标签保存在LIB中。
而在CLR中，运行该模式的LSR不会在LIB中保存任何远程捆绑标签，除了为特定的FEC是用的与下一跳LSR关联的远程捆绑标签以外。
LLR模式可以很快适应路由变化，CLR只保留很少的标签，提高了路由器内存的可用性。
在CiscoIOS中，LC-ATM接口是用CLR模式，其他所有接口类型是用LLR模式。
LSP控制模式------------------------如何创建标签
⏹独立于LSP的控制模式
⏹非独立于LSP的控制模式
在独立于LSP的控制模式中，每一台LSR一旦发现一个FEC，就会为其创建一个本地捆绑标签。
通常，该行为发生在发现路由表中存在某FEC前缀的时候。
会有一个问题，在于一些LSR会在LSP还未端到端创建完成之前就开始标记要转发的报文了，这样可能导致报文不能正确地转发。
在非独立于LSP的控制模式中，LSR只会在它意识到它是某FEC的出站LSR，或者该LSR从其下一跳接收到某FEC的标签绑定的时候，才会为特定FEC创建本地捆绑标签。
CiscoIOS使用独立于LSP的控制模式。
运行IOS的ATM交换机默认使用非独立于LSP的控制模式。
最后可以看出，CiscoIOS使用下游主动地标签分发，自由的标签保留和独立于LSP的标签控制模式。
标签操作：
●移除------顶部标签被移除。
报文的转发依靠标签栈中余下的标签，或者将其作为无标签的报文进行转发
●交换------顶部标签被移除，同时用一个新的标签代替被移除的标签
●添加------顶部标签被一个新的标签所代替（交换），并且在代替的标签上层会再增加（添加）一个或多个标签
●未标记/无标签------标签栈被移除，并且报文将按照无标签的方式转发
●聚合------标签栈被移除，并且对该IP报文进行IP查找
CiscoIOS对未知标签采取丢弃报文的行为
保留的标签
0~15都是保留的标签。
3----隐式空标签
出站LSR在不想为某FEC分配标签的时候就可以分配隐式空标签给该FEC。
该行为使得上游LSR执行标签移除操作。
入站LSR使用隐式空标签来告知倒数第二跳路由器，它不再发送正常的标签，而是用标签3来代替。
结果导致出站LSR只会接收到IP报文。
在一条LSP的终点使用隐式空标签的行为称为倒数第二跳移除（PHP）。
使用隐式空标签并不是必须将标签栈中的所有标签都移除，只有一个标签会被移除。
尽管隐式空标签也使用了一个标签值为3的标签，但是标签3永远不会出现在MPLS报文的标签栈中。
PHP在Cisco的IOS中是默认行为。
在IPv4-over-MPLS的环境中，CiscoIOS只为直接连接的路由和聚合的路由条目通告隐式空标签。
0----显式空标签
刚才的隐式空标签有个缺点，就是只有一个标签的时候，当这一个标签被移除的时候，标签里面的EXP字段也被移除了，那对它具有的QoS特性就无法实施了。
显式空标签就是来解决这个问题的。
出站LSR向倒数第二跳LSR通告显式空标签。
结果出站LSR就可以收到带标签的报文，并且该报文的前端标签的值为0。
LSR仅仅是移除显式空标签，不会通过LFIB进行标签查找来转发报文。
然后执行另外一种查找，但是好处是可以得到EXP位，从而获得该报文的QoS信息。
IPv6报文的显式空标签值为2
1----路由器报警标签
该标签可以出现在标签栈中任何位置，除了栈底以外。
该标签位于栈顶的时候，向LSR发出警告说该报文需要特别注意。
收到带该标签的报文的时候，报文就不会通过硬件传输，但是会通过软件进程进行传输。
一旦携带该标签的报文被转发，标签1被移除，然后LSR在LFIB中标签栈中的下一个标签进行查找，并执行相应的标签操作，然后会把标签1再添加到标签栈的顶部，完成后，报文才会被转发出去。
14----OAM报警标签
用于错误检测、定位和监控实施。
CiscoIOS不会使用标签14。
它会执行MPLSOAM，但不是通过标签14来实现的。
为保留的标签
标签值从16~1048575（202-1）。
在CiscoIOS中，默认范围是16~100000。
可以通过命令mplslabelrangeminmax修改。
showmplslabelrange
标签分发协议
路由表中所有IGP前缀的捆绑标签分发都是通过LDP来实现的，而路由表中所有BGP路由的捆绑标签分发都是BGP自身完成的。
LDP有以下4大主要功能：
⏹运行LDP的LSR发现
⏹会话的建立和维护
⏹标签映射通告
⏹使用通知来进行管理
两台运行了LDP的LSR，首先通过hello信息发现对方，接下来，通过TCP连接建立一个会话。
LDP就在这个TCP连接中在两个LDP对等体之间通告标签映射信息。
hello消息：
目的地址224.0.0.2，UDP端口646
在启用LDP的链路发送，即配置了mplsip的接口
发送间隔5s，保持间隔15s
修改mplsldpdiscovery{hello{holdtime|interval}seconds
查看：
showmplsldpdiscovery[detail]
当两个LDP对等体的LDP保持时间配置得不同的话，会选择其中较小的值。
并且，CiscoIOS可能会对已配置过的LDPhello间隔进行重写，IOS会选择较小的LDPhello间隔，而不是已经修改过的hello间隔。
LDP标识符/LDPID
6字节字段。
LDP会话是在两台LSR的IP地址之间建立起来的TCP连接。
通常这些地址都是LSR的路由器标识符的IP地址。
可以修改，使用命令
mplsldpdiscoverytransport-address{interface|ip-address}
PECE间的路由协议
⏹直连路由
在PE路由器的routerbgp进程中通过addressfamilyipvvrfvrf-name来配置通过VRF接口指向CE路由器的BGP会话以及参数。
直连路由重分布进BGP
routerbgp1
…
!
address-familyipv4vrfcust-one
redistributeconnected
neighbor10.10.2.1remote-as65001
neighbor10.10.2.1activate
exit-address-family
!
⏹静态路由
iproutevrfcust-one10.88.1.1255.255.255.25510.10.2.1
向BGP中重分布静态路由
routerbgp1
…
!
address-familyipv4vrfcust-one
redistributeconnected
redistributestatic
exit-address-family
!
⏹RIP版本2
在PE路由器上只存在一个RIPv2进程。
需要在每一个VRF的特定地址族中进行配置。
确保为RIP配置了default-metric命令。
否则，没有路由能从BGP中重分布进RIP。
ipvrfcust-one
rd1:
1
route-targetexport1:
1
route-targetimport1:
1
!
routerrip
noauto-summary
!
address-familyipv4vrfcust-one
redistributebgp1
network10.0.0.0
default-metric2
version2
exit-address-family
!
routerbgp1
…
!
address-familyipv4vrfcust-one
redistributeconnected
redistributerip
exit-address-family
!
⏹EIGRP
在PE路由器上为VRF配置的EIGRP应该在地址族IPv4vrf中进行。
因为VPN用户之间通常都是用不同的EIGRPAS号码，所以有一条新的EIGRP命令用户为特定VRF指定自治系统号码。
!
routereigrp1
noauto-summary
!
address-familyipv4vrfcust-two
redistributestaticmetric64200025511500
redistributebgp1metric3004000025511500
network10.10.0.00.0.255.255
noauto-summary
autonomous-system33
exit-address-family
!
address-familyipv4vrfcust-one
redistributebgp1metric3004000025511500
network10.0.0.0
noauto-summary
autonomous-system42
exit-address-family
!
⏹eBGP
eBGP也可以作为一种PE-CE路由协议。
在PE的地址族中routerbgp进程的ipv4vrf中，需要将CE路由器配置为eBGP邻居，并且建起激活。
routerbgp1
neighbor10.200.254.5remote-as1
neighbor10.200.254.5update-sourceLoopback0
!
address-familyvpnv4
neighbor10.200.254.5activate
neighbor10.200.254.5send-communityextended
exit-address-family
!
address-familyipv4vrfcust-one
redistributeconnected
neighbor10.10.2.1remote-as65001
neighbor10.10.2.1activate
exit-address-family
⏹OSPF
需要配置带有VRF关键字的OSPF进程命令。
确保在routerospf进程的redistributebgp命令中使用了subnets关键字。
而将ospf重分发进bgp的时候，要保证redistribute命令配置了适当的match参数，以便可以只重分布合适的ospf路由类型。
ipvrfcust-one
rd1:
1
route-targetexport1:
1
route-targetimport1:
1
!
interfaceLoopback1
ipvrfforwardingcust-one
ipaddress10.99.1.1255.255.255.255
!
routerospf42vrfcust-one
router-id10.99.1.1
log-adjacency-changes
redistributebgp1metric10subnets
network10.10.2.00.0.0.255area0
!
routerbgp1
bgplog-neighbor-changes
neighbor10.200.254.5remote-as1
neighbor10.200.254.5update-sourceLoopback0
!
address-familyvpnv4
neighbor10.200.254.5activate
neighbor10.200.254.5send-communityextended
exit-address-family
!
address-familyipv4vrfcust-one
redistributeconnected
redistributeospf42vrfcust-onemetric10matchinternalexternal1external2
exit-address-family
⏹MPLSVPN配置
需要注意的是MP-BGP的配置。
其中在address-familyvpnv4中激活bgp；在address-familyipv4vrfvrf-name中把PE-CE路由重分布进MP-BGP。
而且也需要把MP-BGP重分布进PE-CE的路由协议中。
routerospf10vrfA
router-id2.2.2.2
log-adjacency-changes
redistributebgp4444subnets
network12.1.1.20.0.0.0area0
!
routerbgp4444
bgprouter-id2.2.2.2
nobgpdefaultipv4-unicast
bgplog-neighbor-changes
neighbor4.4.4.4remote-as4444
neighbor4.4.4.4update-sourceLoopback0
!
address-familyvpnv4
neighbor4.4.4.4activate
neighbor4.4.4.4send-communityextended
exit-address-family
!
address-familyipv4vrfA
redistributeospf10vrfA
nosynchronization
exit-address-family
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