mpls学习知识点总结.docx

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mpls学习知识点总结

MPLS基本概念

1.转发等价类

FEC（ForwardingEquivalenceClass，转发等价类）是MPL曲的一个重要概念。

MPLSS1

一种分类转发技术，它将具有相同特征（目的地相同或具有相同服务等级等）的报文归为一类，称为FEG属于相同FEC的报文在MPL制络中将获得完全相同的处理。

目前设备只支

持根据报文的网络层目的地址划分FEG

2.标签

标签是一个长度固定、只具有本地意义的标识符，用于唯一标识一个报文所属的FEG一个

标签只能代表一个FEC

图1-1标签的封装结构

Layer2header

Label

L，一

Layer3haader

Layer3data

如图1-1所示,标签封装在链路层报头和网络层报头之间的一个垫层中。

标签长度为4个字

节，由以下四个字段组成：

Label:

标签值，长度为20bits，用来标识一个FEG

Exp：

3bits,保留，协议中没有明确规定，通常用作服务等级。

S:

1bit,MPLS^持多重标签。

值为1时表示为最底层标签。

TTL:

8bits，和IP报文中的TTL意义相同，可以用来防止因环路而产生的无限传播。

3.标签交换路由器

LSR（LabelSwitchingRouter,标签交换路由器）是具有标签分发能力和标签交换能力的设备，是MPL制络中的基本元素。

4.标签边缘路由器位于MPLSR络边缘、连接其他网络的LSR称为LER（LabelEdgeRouter,标签边缘路由器）

5.标签交换路径

属于同一个FEC的报文在MPL制络中经过的路径称为LSP（LabelSwitchedPath,标签交

换路径）。

LSP是从MPLSR络的入口到出口的一条单向路径。

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如图1-2所示,LSRB为LSRA的下游LSR,相应的，LSRA为LSRB的上游LSR

图1-2标签交换路径

LSRBLSRC

6.标签转发表

与IP网络中的FIB（ForwardingInformationBase，转发信息表）类似，在MPL制络中，

报文通过查找标签转发表确定转发路径。

7.控制平面和转发平面

MPLS^点由两部分组成：

控制平面（ControlPlane）:

负责标签的分配、路由的选择、标签转发表的建立、标签交换路径的建立、拆除等工作；

转发平面（ForwardingPlane）:

依据标签转发表对收到的分组进行转发。

LSP建立与标签的发布和管理

1.LSP建立

LSP的建立过程实际就是将FEC和标签进行绑定，并将这种绑定通告相邻LSR以便在LSR

上建立标签转发表的过程。

LSP既可以通过手工配置的方式静态建立，也可以利用标签分发协议动态建立。

⑴手工配置的方式静态建立LSP建立静态LSP需要用户在报文转发路径中的各个LSR上手工配置为FEC分配的标签。

建立静态LSP消耗的资源比较少，但静态建立的LSP不能根据网络拓扑变化动态调整。

因此，静态LSP适用于拓扑结构简单并且稳定的小型网络。

（2）利用标签发布协议动态建立LSP

标签发布协议是MPLS勺信令协议，负责划分FEG发布标签、建立维护LSP等。

标签发布协议的种类较多，有专为标签发布而制定的协议，如LDP（LabelDistributionProtocol,

标签分发协议），也有扩展后支持标签发布的协议，如BGPRSVP-TE本文只介绍LDP协议。

2.标签的发布和管理

标签发布方式分为：

DU对于一个特定的FEC下游LSR自动为该FEC分配标签，并主动将标签分发给上游LSR

DoD对于一个特定的FEC,上游LSR请求下游LSR为该FEC分配标签，下游LSR收到请求后，为该FEC分配标签并向上游LSR通告该标签。

目前，设备只支持DU^签发布方式。

MPLSa据转发过程

1.标签转发表构成

标签转发表由以下三部分构成：

NHLFE（NextHopLabelForwardingEntry,下一跳标签转发项）：

描述对标签执行的操作，用于指导MPLSf^文的转发。

FTN（FECtoNHLFEmap,FEC到NHLF咬项的映射）：

用于在Ingress节点将FEC映射到NHLF段项。

LSR接收到不带标签的报文后，查找对应的FIB表项。

如果FIB表项的Token

值不是Invalid，则该报文需要进行MPLS专发。

LSR根据Token值找到对应的NHLFE^项，以便确定需要执行的标签操作。

ILM（IncomingLabelMap,入标签映射）：

用于将入标签映射到NHLF段项。

LSR接收到带有标签的报文后，查找对应的ILM表项。

如果ILM表项的Token值非空，则找到Token值对应的NHLFEH项，以便确定需要执行的标签操作。

FTNILM通过Token与NHLF/联。

2.MPLS数据转发

图1-7MPLS转发过程示意图

如图所示，MPL制络中报文的转发过程为：

（1）Ingress（RouterB）接收到不带标签的报文，根据目的地址判断该报文所属的FEC查

找FIB表，获取Token值。

Token值不是Invalid，则找到Token值对应的NHLF咬项。

根据NHLFE^项为报文添加标签（40）,并从相应的出接口（Ethernet1/2）将带有标签的报文转发给下一跳LSR（RouterC）。

（2）RouterC接收到带有标签的报文，根据报文上的标签（40）查找ILM表项，获取Token值。

Token值非空，则找到Token值对应的NHLF咬项。

根据NHLFE^项，用新的标签（50）替换原有标签，并从相应的出接口（Ethernet1/2）将带有标签的报文转发给下一跳LSR

（RouterD）。

（3）Egress（RouterD）接收到带有标签的报文，根据报文上的标签（50）查找ILM表项，

获取Token值。

Token值为空，则删除报文中的标签。

如果ILM表项中记录了出接口，则通过该出接口转发报文；否则，根据IP报头转发报文。

3.倒数第二跳弹出

MPLS网络中，Egress节点接收到带有标签的报文后，查找标签转发表，弹出报文中的标签后，再进行下一层的标签转发或IP转发。

Egress节点转发报文之前要查找两次转发表：

两次标签转发表，或一次标签转发表一次路由转发表。

为了减轻Egress节点的负担，提高MPL丽络对报文的处理能力，可以利用PHPPenultimateHopPopping，倒数第二跳弹出）功能，在倒数第二跳节点处将标签弹出，Egress节点只需查找一次转发表。

PHP在Egress节点上配置。

支持PHP的Egress节点分配给倒数第二跳节点的标签有以下两种：

标签值为0表示IPv4显示空标签（Explicit-null），这个值只有出现在标签栈底时才有效。

Egress为FEC分配IPv4显式空标签，并通告给上游LSR后，上游LSR用这个值替代栈顶原

来的标签，并将报文转发给Egress。

Egress收到标签值为0的报文时，不会查找标签转发

表，直接弹出标签栈，进行IPv4转发。

标签值3表示隐式空标签（Implicit-null），这个值不会出现在标签栈中。

当一个LSR发

现下游LSR通告的标签为隐式空标签时，它并不用这个值替代栈顶原来的标签，而是直接弹

出标签，并将报文转发给下游LSR（即Egress）。

Egress接收到报文后，直接进行下一层

的转发处理。

LDP

LDP是标签发布协议的一种，用来动态建立LSP。

通过LDP,LSR可以把网络层的路由信息映射到数据链路层的交换路径上。

1.LDP基本概念

LDP会话

LDP会话建立在TCP^接之上，用于在LSR之间交换标签映射、标签释放、差错通知等消息。

LDP对等体

LDP对等体是指相互之间存在LDP会话，并通过LDP会话交换标签—FEC^射关系的两个LSR

2.LDP消息类型

LDP协议主要使用四类消息：

发现（Discovery）消息：

用于通告和维护网络中LSR的存在；

会话（Session）消息：

用于建立、维护和终止LDP对等体之间的会话；

通告（Advertisement）消息：

用于创建、改变和删除“标签一FEC映射关系；

通知（Notification）消息：

用于提供建议性的消息和差错通知。

为保证LDP消息的可靠发送，除了发现消息使用UDP专输外，LDP的会话消息、通告消息和通知消息都使用TCP传输。

3.LDP工作过程

LDP主要包括以下四个阶段：

（1）发现阶段所有希望建立LDP会话的LSR都周期性地发送Hello消息，通告自己的存在。

通过Hello消息，LSR可以自动发现它的LDP对等体。

LDP对等体发现机制分为两种：

基本发现机制：

用于发现本地的LDP对等体，即通过链路层直接相连的LSR这种方式下，LSR周期性地向“子网内所有路由器”的组播地址224.0.0.2发送LDP链路Hello消息，以

便链路层直接相连的LSR发现此LDP对等体。

扩展发现机制：

用于发现远端的LDP对等体，即不通过链路层直接相连的LSR这种方式下，

LSR周期性地向指定的IP地址发送LDP目标Hello消息，以便指定IP地址对应的LSR发现此LDP对等体。

（2）会话建立与维护

发现LDP对等体后，LSR开始建立会话。

这一过程又可分为两步：

建立传输层连接，即在LSR之间建立TCP连接；

对LSR之间的会话进行初始化，协商会话中涉及的各种参数，如LDP版本、标签发布方式、

Keepalive定时器值等。

会话建立后，LDP对等体之间通过不断地发送Hello消息和Keepalive消息来维护这个会话。

（3）LSP建立与维护

LDP通过发送标签请求和标签映射消息，在LDP对等体之间通告FEC和标签的绑定关系，从而建立LSP。

（4）会话撤销

在以下情况下，LSR将撤销LDP会话：

LSR通过周期性发送Hello消息表明自己希望与邻居LSR继续维持这种邻接关系。

如果

Hello保持定时器超时仍没有收到新的Hello消息，则删除Hello邻接关系。

一个LDP会话

上可能存在多个Hello邻接关系。

当LDP会话上的最后一个Hello邻接关系被删除后，LSR将发送通知消息，结束该LDP会话。

LSR通过LDP会话上传送的LDPPDU（LDPPDU中携带一个或多个LDP消息）来判断LDP会话的连通性。

如果在会话保持定时器（Keepalive定时器）超时前，LDP对等体之间没有

需要交互的信息，LSR将发送Keepalive消息给LDP对等体，以便维持LDP会话。

如果会话保持定时器超时，没有收到任何LDPPDULSR将关闭TCP连接，结束LDP会话。

LSR还可以发送Shutdown消息，通知它的LDP对等体结束LDP会话。

因此，LSR收到LDP对等体发送的Shutdown消息后，将结束与该LDP对等体的会话。

MPLS勺典型配置:

在VRF中定义的和VPN业务有关的两个重要参数是RT和RD,RT和RD长度都是

64bit。

RT是RouteTarget的缩写，RT的本质是每个VRF表达自己的路由取舍及喜好的方式，主

要用于控制VPN路由的发布和安装策略。

分为import和export两种属性，前者表示了我

对那些路由感兴趣，而后者表示了我发出的路由的属性。

当PE发布路由时，将使用路由所

属VRF的RTexport规则，直接发送给其他的PE设备。

对端PE接收路由时，首先接收

所有的路由，并根据每个VRF配置的RT的import规则进行检查，如果与路由中的RT属性match，则将该路由加入到相应的VRF中。

以下图为例：

SITE-1:

我发的路由是蓝色的，我也只接收蓝色的路由。

SITE-2:

我发的路由是黄色的，我也只接收黄色的路由。

SITE-3:

我发的路由是蓝色的，我也只接收蓝色的路由。

SITE-4:

我发的路由是黄色的，我也只接收黄色的路由。

这样，SITE-1与SITE-3中就只有自己和对方的路由，两者实现了互访。

同理SITE-2与

SITE-4也一样。

这时我们就可以把SITE-1与SITE-3称为VPNBLUE，而把SITE-2与

SITE-4称为VPNYELLOW。

RD是RouteDistinguisher的缩写，是说明路由属于哪个VPN的标志。

理论上可以为每个

VRF配置一个RD,通常建议为每个VPN的VRF都配置相同的RD,并且要保证这个RD全球唯一。

如果两个VRF中存在相同的地址，但是由于RD不同，这两个路由在PE间发布过程中也不会混淆，因为MPBGP把RD和路由一起发送，对端PE可以根据RD确定路由所属的VPN，从而把路由安装到正确的VRF

RD并不会影响不同VRF之间的路由选择以及VPN的形成，这些事情由RT搞定。

PE从CE接收的标准的路由是IPv4路由，如果需要发布给其他的PE路由器，此时需要为这条路由附加一个RD。

在IPv4地址加上RD之后，就变成VPN-IPv4地址族了。

VPN-IPv4地址仅用于服务供应商网络内部。

在PE发布路由时添加，在PE接收路由后放在本地路由

表中，用来与后来接收到的路由进行比较。

CE不知道使用的是VPN-IPv4地址。

组网应用

2.1VRF与MPLS组合应用

下面以图3为例说明MPLSVPN与VRF的典型应用：

组网中两个用户站点SITE1和SITE2属于同一个VPN，在两个PE上分别配置VRF参数，其中VRFSITE1的RD=100:

1,importRT=100:

3,exportRT=100:

2,VRFSITE2的RD=100:

1,importRT=100:

2,exportRT=100:

3。

通过VRF的配置可见：

两个VRF的RD同为100:

1，说明他们属于同一个VPN;

VRFSITE1导入和导出的RT分别等于VRFSITE2导出和导入的RT,说明两个VRF分别可以接收对方的VPN站点内的路由；

PE连接CE的接口与VRF绑定，说明该接口是属于对于VRF的资源，其他VRF和公网是看不到的。

PE和CE之间可以运行OSPF、RIP2、EBGP和静态路由。

运营商网络要求为MPLS网络，在PE1和PE2之间建立LSP,同时PE1与PE2间通过MP-1BGP来传播VPN路由。

BGP和路由协议的相关配置请参考VRP操作手册和命令手册。

图3

VPNSITE1内的一条路由10.10/16被通告到VPNSITE2的过程如下：

PE1从接口S0/0上学习到由CE1通告的10.10.0.0/16的路由，由于S0/0是绑定到

VRF的接口，所以PE1把该路由安装到对应VRF的路由表中，并且分配该路由的本地标签，注意该标签是本地唯一的。

然后通过路由重新发布把VRF路由表中的路由重新发布到BGP中，此时通过附加VRF

表的RD、RT参数，把正常的IPv4路由变成VPN-IPv4路由，如10.10.0.0/16变成100:

1:

10.10.0.0/16,同时把exportRT值和该路由的本地标签值等信息一起通过MP-1BGP

会话通告给PE2。

PE2收到这条VPN-IPv4路由后，先根据RD确定该路由所属的VRF,然后去掉VPN-IPv4路由所带的RD值，使之恢复IPv4路由原貌，并且根据所属VRF配置的导入策

略（本地ImportRT与收到的exportRT是否一致）决定是否在本地VRF中安装此路由。

本例中导入策略允许，所以PE2把10.10.0.0/16路由添加到VRF路由表中，同时记录对应的标签。

PE2再通过CE和PE之间的路由协议，把10.10.0.0/16路由通过与VRF绑定的接口S0/1通告出去，CE2学习到这条路由后把该路由添加到路由表中。

同样的道理SITE2内的路由10.11.0.0/16也可以被CE1学到。

下面说明从CE2Ping10.10.0.0/16时数据报文的转发过程（假设PE1为该路由分配的

标签为10,从PE2到PE1的LSP标签分别为L1、L2）:

图4

首先Ping包从CE2发出，为IPv4报文，在图中用绿色方块标识。

当IP报文到达PE2时，PE2根据目的地址查找VRF的转发表，发现该路由出标签为10,同时该路由下一跳为PE1，而PE1对应的LSP标签为L1,于是PE2给报文分别打上10、L1作为内外层标签，进行MPLS转发。

MPLS报文到达P时，P根据MPLS转发表项把外层标签替换为L2继续转发。

MPLS报文到达PE1时，因为PE1是LSP的终点，所以外层标签被剥掉。

PE1根据露出的内层标签10判断出该报文是发往SITE1所属VPN的报文。

于是PE1剥掉内层标签向CE1转发IP报文。

CE1收到的是还原后的IP报文，后续处理与正常IP处理流程一样，这里不再赘述。

2.2VRFlite特性应用（即MCE的应用）

尽管VRF经常与MPLS一起使用，但VRF也可以脱离MPLS单独应用。

VRFlite就是典型例子。

VRFlite就是在CE设备上支持VRF。

图5所示为典型MPLSVPN组网中用户侧网络，一个企业分支内部的三个部门要求相

互隔离，分别通过一台CE连接到PE,形成一个VPN。

可见，该分支机构需要三台出口路由器，三条链路与PE连接；同时PE需要为一个企业用户提供三个接口，这将带来端口、链路资源的浪费，直接导致成本与支出的增加。

图5

针对这种情况，我们引入VRFlite特性来解决问题，即在CE上配置VRF特性。

具体组网如图6所示：

此时企业分支只需要一台CE路由器与PE相连，在CE上配置VRF,CE连接三个部门的接口分别与VRF绑定。

同时CE只需要一条物理链路与PE相连，并通

过链路的子接口分别与VRF绑定，完成CE与PE上对应VRF的逻辑连接。

PE与CE可以在各个VRF中运行动态路由协议完成VPN路由交换。

PE上的配置和图5中的一样，需要配置VRF和MP-IBGP。

图6

这种方案的优点有：

只需要一个CE,比多CE情况简化了网络的配置和管理;

PE与CE间只需一条物理链路；

节省了PE端口资源；

允许企业内部不同部门间的地址重叠；

MCE：

作原理

下面以图1-19为例介绍MCE对多个VPN的路由表项进行维护，并与PE交互VPN路由的过程。

图1-19MCE工作原理示意图

如图1-19所示，左侧私网内有两个VPN站点：

Site1和Site2，分别通过MCE设备接入MPLS骨干网，其中VPN1和VPN2的用户，需要分别与远端Site2内的VPN1用户和Site1内的VPN2用户建立VPN隧道。

通过配置MCE功能，可以在MCE设备上为VPN1和VPN2创建各自的路由转发表，并使用Vlan-interface2接口与VPN1进行绑定、Vlan-interface3与VPN2进行绑定。

在接收路由信息时，MCE设备根据接收接口的编号，即可判断该路由信息的来源，并将其维护到对应VPN

的路由转发表中。

同时，在PE1上也需要将连接MCE的接口（子接口）与VPN进行绑定，绑定的方式与MCE设备一致。

MCE与PE1之间通过Trunk链路连接，并允许VLAN2和VLAN3的报文携带VLANTag传输，从而使PE1在接收时可以根据报文所属VLAN判别该报文属于哪一个VPN,将报文在指定的隧道内传输。

3应用场合

VRF特性用于实现VPN的需求，可以与MPLS配合使用，也可以单独组网应用

4配置举例

4.1VRF与MPLS组合应用

图3所示的组网配置如下:

CE1配置：

#

sysnameCE1

#

domainsystem

#

controllerT33/0

usingt3

#

interfaceAux0

asyncmodeflow

#

interfaceEthernet0/0/*连接sitel内的网络*/

ipaddress10.10.0.1255.255.0.0

#

interfaceEthernet0/1

#

interfaceSerial3/0/0

link-protocolppp

ipaddress100.10.0.1255.255.0.0

#interfaceNULL0

#

interfaceLoopBack9

ipaddress28.40.1.1255.255.255.255

#

ospf1

import-routedirect

area0.0.0.0

network100.10.0.00.0.255.255

#

user-interfacecon0

idle-timeout00

user-interfaceaux0

user-interfacevty04

#

return

PE1配置：

#

sysnamePE1

#

mplslsr-id28.40.1.2

#/*公网运行MPLS*/

mpls

#

mplsldp

#/*VRF配置*/

ipvpn-instancesite1

route-distinguisher100:

1

vpn-target100:

2export-extcommunity

vpn-target100:

3import-extcommunity

#

domainsystem

#

controllerT33/0

usingt3

#

interfaceAux0

asyncmodeflow

#

interfaceEthernet0/0/*连接P的接口*/

ipaddress172.16.32.59255.255.0.0

mpls

mplsldpenable

#

interfaceEthernet0/1

#interfaceSerial0/0/*连接CE的接口*/

ipbindingvpn-instancesitel

link-protocolppp

ipaddress100.10.0.2255.255.0.0

#

interfaceNULL0

#interfaceLoopBack9

ipaddress28.40.1.2255.255.255.255

#

bgp100/*配置MP旧GP*/

undosynchronization

groupin100internal

peerin100connect-inte