MPLS操作.docx

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MPLS操作

目录

第1章MPLS体系结构1-1

1.1MPLS简介1-1

1.2MPLS基本概念1-1

1.3MPLS体系结构1-3

1.3.1MPLS网络结构1-3

1.3.2标签报文的转发1-4

1.3.3LSP的建立1-4

1.3.4LSP隧道与分层1-6

1.4MPLS与其它协议的关系1-7

1.4.1MPLS与路由协议的关系1-7

1.4.2RSVP对MPLS的扩展1-7

1.5MPLS应用1-8

1.5.1基于MPLS的VPN1-8

1.5.2基于MPLS的流量工程1-8

第2章MPLS基本能力配置2-1

2.1MPLS基本能力配置2-1

2.1.1配置LSR的ID2-1

2.1.2激活LDP协议2-1

2.1.3使能接口LDP功能2-2

2.1.4触发网段路由建立LSP2-2

2.1.5LDP环路检测控制2-3

2.1.6设置接口LDP会话保持参数2-4

2.2MPLS显示和调试2-5

2.3MPLS典型配置举例2-5

第3章BGP/MPLSVPN配置3-1

3.1BGP/MPLSVPN简介3-1

3.1.1VPN概述3-1

3.1.2BGP/MPLSVPN模型3-2

3.1.3BGP/MPLSVPN实现3-5

3.1.4多角色主机3-7

3.2BGP/MPLSVPN配置3-7

3.2.1定义BGP/MPLSVPN3-7

3.2.2进入协议地址族视图3-10

3.2.3配置PE-CE间路由交换3-11

3.2.4配置PE-PE间路由交换3-13

3.3BGP/MPLSVPN显示和调试3-14

3.4BGP/MPLSVPN典型配置举例3-14

3.4.1BGP/MPLSVPN综合组网举例3-15

3.4.2Extranet组网举例3-22

3.4.3Hub&Spoke组网举例3-27

3.4.4CE双归属组网举例3-33

3.4.5多角色主机组网举例3-40

3.5BGP/MPLSVPN故障诊断与排除3-42

第1章MPLS体系结构

1.1MPLS简介

MPLS（MultiprotocolLabelSwitching）是多协议标签交换的简称，它用短而定长的标签来封装分组。

MPLS从各种链路层（如PPP、ATM、帧中继、以太网等）得到链路层服务，又为网络层提供面向连接的服务。

MPLS能从IP路由协议和控制协议中得到支持，同时还支持基于策略的约束路由，路由功能强大、灵活，可以满足各种新应用对网络的要求。

这种技术早期起源于IPv4（InternetProtocolversion4），但其核心技术可扩展到多种网络协议，包括IPv6（InternetProtocolversion6）、IPX（InternetPacketExchange）、Appletalk、DECnet、CLNP（ConnectionlessNetworkProtocol）等。

MPLS最初是为提高路由器转发速度而提出的，但是由于其固有的优点，它的用途已不仅仅局限于此，还在流量工程（TrafficEngineering）、VPN、QoS等方面得到广泛的应用，从而日益成为大规模IP网络的重要标准。

1.2MPLS基本概念

1.转发等价类（FEC）

FEC（ForwardingEquivalentClass）是MPLS中的一个重要概念。

MPLS实际上是一种分类转发技术，它将具有相同转发处理方式（目的地相同、使用转发路径相同、具有相同的服务等级等）的分组归为一类，称为转发等价类。

属于相同转发等价类的分组在MPLS网络中将获得完全相同的处理。

2.标签

标签是一个长度固定、只具有本地意义的短标识符，用于唯一标识一个分组所属的转发等价类（FEC）。

在某些情况下，例如要进行负载分担时，对应一个FEC可能会有多个标签，但是一个标签只能代表一个FEC。

3.标签分配和分发

在MPLS体系中，下游LSR（LabelSwitchRouter）决定标签与FEC的绑定关系，并通知上游LSR。

即，标签由下游指定，分配的标签按照从下游到上游的方向分发。

4.标签分发方式

MPLS使用的标签分发方式有两种：

●下游自主标签分发（DownstreamUnsolicited，DU）：

对于一个特定的FEC，LSR无须从上游获得标签请求消息即进行标签的分配与分发。

●下游按需标签分发（Downstream-on-Demand，DoD）：

对于一个特定的FEC，LSR获得标签请求消息之后才进行标签分配与分发。

具有标签分发邻接关系的上游LSR和下游LSR必须对使用哪种标签分发方式达成一致。

5.标签保持方式

标签保持方式分为两种：

自由标签保持方式和保守标签保持方式。

举例说明：

假设存在两台LSR，分别是路由器Ru和Rd。

对于一个特定FEC，如果Ru收到了来自Rd的标签绑定，当Rd不是Ru的下一跳时，如果Ru保存该绑定，则认为Ru使用的是自由标签保持方式；如果Ru丢弃该绑定，则认为Ru使用的是保守标签保持方式。

当要求LSR能够迅速适应路由变化时，可使用自由标签保持方式；当要求LSR中保存较少的标签数量时，可使用保守标签保持方式。

6.标签的结构

标签的封装结构如图1-1所示。

图1-1标签的封装结构

标签位于链路层包头和网络层分组之间，长度为4个字节，包括4个域：

●Label：

标签值，长度为20bits，用于转发的指针。

●Exp：

保留，用于试验，长度为3bits。

●S：

MPLS支持标签的分层结构，即多重标签，长度为1bit。

取1时表示是最底层标签。

●TTL：

生存时间（TimeToLive），与IP分组中的TTL意义相同，长度为8bits。

7.标签在分组中的位置

标签在分组中的封装位置如图1-2所示：

图1-1标签在分组中的封装位置

1.3MPLS体系结构

1.3.1MPLS网络结构

如图1-3所示，MPLS网络的基本构成单元是标签交换路由器LSR（LabelSwitchingRouter）。

由LSR构成的网络叫做MPLS域；位于区域边缘和其它用户网络相连的LSR称为边缘LSR（LER，LabeledEdgeRouter）；位于区域内部的LSR则称为核心LSR。

核心LSR可以是支持MPLS的路由器，也可以是由ATM交换机等升级而成的ATM-LSR。

分组被打上标签后，沿着由一系列LSR构成的标签交换路径LSP（LabelSwitchedPath）传送，其中，入口LER被称为Ingress，出口LER被称为Egress。

图1-1MPLS基本原理

1.3.2标签报文的转发

在入口LER（Ingress），进入网络的分组根据其特征被划分成转发等价类FEC。

一般情况下，可根据IP地址前缀或主机地址来划分FEC。

属于相同FEC的分组在MPLS域中将经过相同的路径（即LSP）。

LSR对到来的FEC分组分配一个短而定长的标签，然后从相应的接口转发出去。

在LSP沿途的LSR上都已建立了输入/输出标签的映射表（该表中的元素称为下一跳标签转发条目，NextHopLabelForwardingEntry，简称为NHLFE）。

对于接收到的标签分组，LSR只需根据标签从表中找到相应的NHLFE，并用新的标签替换原来的标签，然后对标签分组进行转发，这个过程称为输入标签映射ILM（IncomingLabelMap）。

从上面的描述可以看出，MPLS在网络入口处指定特定分组的FEC，后续路由器只需查找标签映射表转发即可，这个过程比常规的网络层转发要简单得多，从而提高了转发速度。

说明：

对于TTL的处理：

对分组打标签时，必须将原IP分组中的TTL值拷贝到标签中的TTL域。

LSR在转发标签分组时，对栈顶标签的TTL值减一。

标签出栈时，再将栈顶的TTL值拷贝回IP分组或下层标签。

但是，当LSP穿越由ATM-LSR或FR-LSR构成的非TTLLSP段时，域内的LSR无法处理TTL域。

这时，需要在进入非TTLLSP段时，对TTL进行统一处理，即一次性减去反映该非TTLLSP段长度的值。

1.3.3LSP的建立

LSP的建立是将FEC与标签进行绑定，并将这种绑定通告LSP上相邻LSR的过程。

这个过程是通过标签分发协议LDP（LabelDistributionProtocol）来实现的。

LDP是MPLS的控制和信令协议，它规定了LSR间的消息交互过程和消息结构，以及路由选择方式。

1.LDP的工作过程

LSR通过周期性地发送Hello消息来发现LSR邻居，然后与新发现的相邻LSR建立LDP会话。

通过LDP会话，相邻LSR间通告标签交换方式、标签空间、会话保持定时器值等信息。

LDP会话是TCP连接，需通过LDP消息来维护，如果在会话保持定时器值规定的时间内没有其它LDP消息，那么必须发送会话保持消息来维持LDP会话的存在。

图1-4为LDP标签分发示意图。

图1-1标签分发过程

在一条LSP上，沿数据传送的方向，相邻的LSR分别称为上游LSR和下游LSR。

例如，在图1-4中的LSP1上，LSRB为LSRC的上游LSR。

本章前面提到，标签的分发过程有下游自主标签分发DoD和下游按需标签分发DU两种模式，它们的主要区别在于标签映射的发布是上游请求还是下游主动发布。

下面分别描述这两种模式的标签分发过程：

（1）DoD（downstream-on-demand）模式

上游LSR向下游LSR发送标签请求消息（包含FEC的描述信息），下游LSR为此FEC分配标签，并将绑定的标签通过标签映射消息反馈给上游LSR。

下游LSR何时反馈标签映射消息，取决于该LSR采用独立标签控制方式还是有序标签控制方式。

采用有序标签控制方式时，只有收到它的下游返回的标签映射消息后，才向其上游发送标签映射消息；采用独立标签控制方式时，不管有没有收到它的下游返回的标签映射消息，都立即向其上游发送标签映射消息。

上游LSR一般是根据其路由表中的信息来选择下游LSR。

在图1-4中，LSP1沿途的LSR都采用有序标签控制方式，LSP2上的LSRF则采用独立标签控制方式。

（2）DU（downstreamunsolicited）模式

下游LSR在LDP会话建立成功，主动向其上游LSR发布标签映射消息。

上游LSR保存标签映射信息，并根据路由表信息来处理收到的标签映射信息。

2.基于约束路由的LDP

MPLS还支持基于约束路由的LDP机制（CR-LDP，Constrain-basedRoutingLDP）。

所谓CR-LDP，是指入口节点在发起建立LSP时，在标签请求消息中对LSP路由附加一定的约束信息。

这些约束信息可以是对沿途LSR的精确指定，此时称为严格的显式路由；也可以是对选择下游LSR时的模糊限制，此时称为松散的显式路由。

3.LSP的环路控制

在MPLS域中建立LSP也需要防止产生路径循环。

避免LSP路径循环有两种方式：

●最大跳数方式：

在传递标签绑定的消息中包含跳数信息，每经过一跳，该值就加一，当超过规定的最大值时就认为出现了环路，将终止LSP的建立过程。

●路径向量方式：

在传递标签绑定的消息中记录路径信息，每经过一跳，相应的路由器就检查自己的ID是否在此记录中，如果没有，就将自己的ID添加到该记录中，否则就认为出现了环路，将终止LSP的建立过程。

1.3.4LSP隧道与分层

1.LSP隧道

MPLS支持LSP隧道技术。

在一条LSP上，LSRRu和LSRRd互为上下游，但它们之间的路径可能并不是路由协议所提供路径的一部分，MPLS允许在LSRRu和LSRRd之间建立一条新的LSP，LSRRu和LSRRd分别是这条LSP的起点和终点。

这时，LSRRu和LSRRd间的LSP就是LSP隧道，它避免了采用传统的网络层封装隧道。

如果隧道经由的路由与逐跳从路由协议取得的路由一致，这种隧道就称为逐跳路由隧道；否则称为显式路由隧道。

图1-1LSP隧道

在图1-5中，LSP就是R2、R3间的一条隧道。

2.多层标签栈

当分组在LSP隧道中传送时，会有多层标签，称为标签栈。

在每一隧道的入口和出口处，进行标签栈的入栈和出栈操作，每发生一次入栈操作，标签就会增加一层。

MPLS对标签栈的深度没有限制。

标签栈按照“后进先出”（Last-In-First-Out）方式组织标签，MPLS从栈顶开始处理标签。

若一个分组的标签栈深度为m，则位于栈底的标签为1级标签，位于栈顶的标签为m级标签。

未打标签的分组可看作标签栈为空（即标签栈深度为零）的分组。

1.4MPLS与其它协议的关系

1.4.1MPLS与路由协议的关系

LDP通过逐跳方式建立LSP时，利用沿途各LSR路由转发表中的信息来确定下一跳，而路由转发表中的信息一般是通过IGP、BGP等路由协议收集的。

LDP并不直接和各种路由协议关联，只是间接使用路由信息。

另一方面，虽然LDP是专门用来实现标签分发的协议，但LDP并不是唯一的标签分发协议。

通过对BGP、RSVP等已有协议进行扩展，也可以支持MPLS标签的分发。

MPLS的一些应用也需要对某些路由协议进行扩展。

例如，基于MPLS的VPN应用需要对BGP进行扩展，以使BGP能传播VPN的路由信息；基于MPLS的流量工程（TE，TrafficEngineering）需要对OSPF或IS-IS协议进行扩展，以携带链路状态信息。

1.4.2RSVP对MPLS的扩展

资源预留协议RSVP（ResourceReservationProtocol）经扩展后可以支持MPLS标签的分发，同时，在传送标签绑定消息时还能携带资源预留的信息。

通过这种方法建立的LSP具有资源预留功能，沿途的LSR可以为该LSP分配一定的资源，使在此LSP上传送的业务得到保证。

RSVP的扩展主要是在其Path消息和Resv消息中增加新的对象，新增对象除了可以携带标签绑定信息外，还可以携带对沿途LSR寻径时的限制信息，从而支持LSP约束路由的功能。

扩展的RSVP还支持快速重路由，即在一定条件下LSP需要改变时，可以在不中断用户业务的同时，将原来的业务流重新路由到新建立的LSP上。

1.5MPLS应用

1.5.1基于MPLS的VPN

传统的VPN一般是通过GRE、L2TP、PPTP等隧道协议来实现私有网络间数据流在公网上的传送，而LSP本身就是公网上的隧道，因此，用MPLS来实现VPN有天然的优势。

基于MPLS的VPN就是通过LSP将私有网络在地域上的不同分支联结起来，形成一个统一的网络。

基于MPLS的VPN还支持不同VPN间的互通。

图1-1基于MPLS的VPN

图1-6给出了基于MPLS的VPN的基本结构。

CE（CustomEdge）是用户边缘设备，可以是路由器，也可以是交换机，甚至是一台主机；PE（ProviderEdge）是服务商边缘路由器，位于骨干网络；PE负责对VPN用户进行管理、建立各PE间LSP连接、同一VPN用户各分支间路由分派。

PE间的路由分派通常是用扩展的BGP协议实现的。

基于MPLS的VPN支持不同分支间的IP地址复用和不同VPN间互通，与传统的路由相比，VPN路由中需要增加分支和VPN的标识信息，这就需要对BGP进行扩展，以携带VPN路由信息。

1.5.2基于MPLS的流量工程

1.流量工程的作用

网络拥塞是影响骨干网络性能的主要问题。

拥塞的原因一般是网络资源不足，或者网络资源的负载不均衡，导致局部拥塞。

流量工程用来解决由负载不均衡导致的拥塞。

流量工程通过动态监控网络的流量和网络单元的负载，实时调整流量管理参数、路由参数和资源约束参数等，使网络运行状态迁移到理想状态，优化网络资源的使用，从而避免由于负载不均衡引起的拥塞。

2.用MPLS来实现流量工程的优点

现有的IGP协议都是拓扑驱动的，只考虑网络静态的连接情况，不能反映带宽和流量特性等动态状况，这正是导致网络负载不均衡的主要原因。

而MPLS具有的一系列不同于IGP的特性，正是实现流量工程所需要的：

●MPLS支持异于路由协议路径的显式LSP路由；

●LSP较传统单个IP分组转发更便于管理和维护；

●基于约束路由的LDP可以实现流量工程的各种策略；

●基于MPLS的流量工程的系统开销较其它实现方式更低；等等。

3.基于MPLS的流量工程的实现

用MPLS来实现流量工程时，先要根据物理网络的拓扑生成MPLS导出图，即由LSR、连接LSR的LSP、LSP属性这三种元素构成的派生拓扑图。

同时，将通过MPLS域的数据划分成若干主干流（TrafficTrunk）。

主干流一般定义为在MPLS域中，经过相同Ingress和Egress的所有单向流量。

主干流有许多属性，包括流量参数、路径选择和维护方式、优先级、可抢占性、资源亲和度等。

对资源也定义了一些属性，如资源级别、最大分配复用度等。

然后，以主干流的属性、资源的属性、网络的状态信息为生成约束路由的策略，来找出主干流的路径。

主干流的路径可以根据网络状态的变化动态调整。

第2章MPLS基本能力配置

NE16E/08E/05提供MPLS基本能力，各接口均支持基本MPLS转发功能，并支持LDP会话建立和LSP维护。

2.1MPLS基本能力配置

MPLS基本能力配置中，必须的配置项包括：

●配置LSR的ID

●激活LDP协议

●使能接口LDP功能

在基本能力配置中，可选的配置项包括：

●触发网段路由建立LSP

●LDP环路检测控制

●设置接口LDP会话保持参数

2.1.1配置LSR的ID

在配置其它MPLS命令之前，必须首先为LSR指定ID。

ID采用IP地址格式，并且要保证在MPLS域内唯一。

请在系统视图下进行下列配置。

表2-1指定LSRID

操作

命令

指定LSR的ID

mplslsr-idX.X.X.X

取消指定ID的配置

undomplslsr-idX.X.X.X

缺省情况下，未指定LSRID。

2.1.2激活LDP协议

要进行LDP的配置，首先要激活LDP协议并进入LDP视图。

请在系统视图下进行下列配置。

表2-1激活LDP协议并进入LDP视图

操作

命令

激活LDP协议并进入LDP视图

mplsldp

去活LDP协议

undomplsldp

缺省情况下，LDP协议未激活。

2.1.3使能接口LDP功能

要使接口具有MPLS功能，必须在接口视图下对该接口使能LDP。

使能后的接口可建立LDP会话、实现标签分组的转发。

请在接口视图下进行下列配置。

表2-1接口LDP使能

操作

命令

使能接口LDP功能

mplsldpenable

禁止接口LDP功能

mplsldpdisable

缺省情况下，禁止接口的LDP功能。

禁止接口LDP功能会删除LDP对等体，删除LSP隧道，关闭TCP连接，中断对等体LDP会话，停止发送Hello报文，停止标签分组的转发。

用户应慎用此命令

在不支持广播报文的链路层协议，如帧中继、ATM上，必须要使用命令frmapip或mapipinarp的broadcast关键字来配置广播属性，以支持广播和组播报文的传递。

经过以上基本配置后，路由器已经可以提供MPLS转发和LDP信令功能。

下面介绍MPLS的一些高级配置。

2.1.4触发网段路由建立LSP

配置触发网段路由建立LSP后，本地主机路由和网段路由都建立LSP。

请在LDP视图下进行下列配置。

表2-1触发网段路由建立LSP

操作

命令

触发网段路由建立LSP

lsptriggerall

恢复缺省设置

undolsptriggerall

缺省情况下，只触发本地主机路由建立LSP。

2.1.5LDP环路检测控制

在MPLS域中建立LSP也要防止路径循环。

防止LSP的路径循环有最大跳数和路径向量两种方式。

1.使能环路检测

用于控制在LDP信令过程中是否使用环路检测功能。

请在LDP视图下进行下列配置。

表2-1使能环路检测

操作

命令

允许进行环路检测

loop-detect

禁止进行环路检测

undoloop-detect

缺省情况下，允许环路检测。

2.设置环路检测最大跳数

当环路检测采用最大跳数方式时，可以规定跳数的最大值，超过该最大值即认为出现了环路，LSP建立失败。

请在LDP视图下进行下列配置。

表2-1设置环路检测最大跳数

操作

命令

设置环路检测的最大跳数

hops-counthop-number

恢复最大跳数的缺省值

undohops-count

缺省情况下，最大跳数为32。

3.设置路径向量的最大值

当环路检测采用路径向量方式时，也需要规定LSP的最大值。

这样，在以下条件之一时即认为出现了环路，LSP建立失败：

（1）路径向量记录表中已有本LSR的记录。

（2）路径的跳数超过这里设定的最大值。

请在LDP视图下进行下列配置。

表2-1环路检测使能

操作

命令

设置路径向量的最大跳数

path-vectorspv-number

取消路径向量最大值的设置

undopath-vectors

缺省情况下，路径向量最大跳数为32。

2.1.6设置接口LDP会话保持参数

接口上的LDP实体周期性的发出Hello报文来发现LDP对等体，已经建立的LDP会话也必须靠定期的消息来维持其存在（如果没有LDP消息报文，则须发送Keepalive报文）。

请在接口视图下进行下列配置。

表2-1设置接口LDP会话参数

操作

命令

设置接口LDP会话保持参数

mplsldptimer{keepalivekeepalive-holdtime|hellohello-holdtime}

恢复接口LDP会话缺省参数

undomplsldptimer{keepalive|hello}

Keepalive报文的缺省定时时间为60秒，Hello报文的缺省定时时间为15秒。

&说明：

对于ATM，接口相关配置命令只支持在point-to-point模式的ATM子接口下进行配置。

在不支持广播报文的链路层协议，如帧中继、ATM上，必须要配置broadcast属性，以支持广播和组播报文的传递。

2.2MPLS显示和调试

在完成上述配置后，在所有视图下执行display命令可以显示配置后LDP会话状态、隧道配置情况、所有LSP及状态等的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果；执行debugging命令可以对LDP的各种消息进行调试。

表2-1MPLS显示和调试

操作

命令

查看LDP及LSR信息

displaymplsldp

查看LDP使能的接口信息

displaymplsldpinterface

查看LDP会话状态和参数

displaymplsldpsession

查看LDP会话对等体信息

displaymplsldppeer

查看公网所有已经建立的LSP信息

displaymplslsp

查看私网所有已经建立的LSP信息

di