MPLS协议.docx

1、MPLS协议MPLS-协议MPLS Multiple Protocol Label Switching多协议标签交换MPLS是一种标签转发技术，它采用无连接的控制平面和面向连接的数据平面，无连接的控制平面实现路由信息的传递和标签的分发，面向连接的数据平面实现报文在建立的标签转发路径上传送。从实际来讲，它应该属于OSI的2.5层，即不是数据链路层也不是网络层,为数据链路层和网络层提供服务。MPLS封装模式：1.帧模式。帧模式封装直接在报文的二层头部和三层头部之间增加一个MPLS标签头，以太网和PPP采用这种封装格式。2.信元模式。ATM中使用信元模式。MPLS Header(4B)LABELEX

2、PSTTL| 20b |3b |1b | 8b |LABEL(20b):该标签用于报文转发。220=1024*1024=1,048,576EXP(3b) Experimental Use:承载IP报文中的优先级。(IP头部中的TOS）S(1b)Bottom of Stack:用来表明是否为最后一个标签。（MPLS标签可以多层嵌套）TTL（8b):用来防止报文环路。（类似IP头部的TTL，只有帧封装的MPLS有这个字段）以太网中的Type标识二层后面的报文类型：Ethernet 0x0800 IPv4 0x8847 MPLS单播报文0x8848 MPLS多播报文PPP链路中的Protocol标识

3、二层后面的报文类型：0x8021IPv40x8281MPLS单播报文0x8283MPLS多播报文MPLS网络模型常见概念：LER Label EdgeRouter：位于MPLS域边用于连接IP网络或其他非MPLS网络的交换机或ATM交换机称为LER。LER负责从IP网络接收IP报文并给报文打上标签，然后送到LSR，同样，也负责从LSR接收带标签的报文并去掉标签然后转发到IP网络。LSR Label Switch Router：位于MPLS域内的交换机。负责按照标签进行转发。LSP Label Switch Path：报文在MPLS域内进行转发时经过的路径。MPLS要依靠IGP建立LSP。FEC

4、 （Forwarding Equivalence Classes） 转发等价类在转发过程中以等价方式处理的一组数据分组（目的地址前缀相同的数据分组），通常为其分配唯一的标签。NHLFE（Next Hop Label Forwarding Entry)下一跳标签转发表项在进行标签转发时用到。NHLEF包含了：1.报文下一跳2.标签操作（Push 压入 ,Swap 替换,Pop 弹出)FTN (FEC To NHLFE) FEC到NHLEFFEC代表同一类报文，NHLFE包含了下一跳和操作信息等内容。只有FEC和NHLFE关联起来，才能实现对于同一类报文进行特定的标签转发。（当LER将一个不带MP

5、LS标签的IP报文转发给MPLS LSR时需要使用FTN）ILM （Incoming Label Map) 入标签映射ILM将每个入标签映射到NHLFE。（当LSR转发带有标签的报文时使用ILM）PHP（Penultimate Hop Popping)倒数第二跳弹出使得标签在倒数第二跳LSR上弹出，最后一跳LSR（分配了一个特殊标签3）收到此报文即是传统的报文（因为最后一跳收到的标签对转发来讲没有任何意义，为了提高效率则有了）。MPLS结构模块1.控制平面（Control Plane） 路由协议模块（Routing Protocol）：传递路由信息并生成路由信息表。 路由信息表（Ip Rout

6、ing Table) 标签分发协议模块（Label Distribution Protocol）：完成标签交换，建立标签转发路径。2.数据平面（Data Plane） IP 转发表（IP Forwarding Table) 标签转发表（Label Forwarding Table）MPLS转发流程：收到普通IP报文时（Incoming IP Packets)，如果是普通IP转发，则查找IP路由表转发，如果需要标签转发，则按照标签转发表转发；当收到带有标签的报文时（Incoming Labeled Packets)时，如果需要按照标签转发，则根据标签转发表转发，如果需要转发到IP网络，则去掉标签

7、后根据IP路由表转发。MPLS标签转发流程Ingress LER（入口LER）:根据目的地址前缀分析（查找IP转发表）决定给该报文封装哪个标签（PUSH）及应该从哪个接口转发给下一跳（查找标签转发表）。（FEC）LSR：查MPLS头部，用新标签来替换旧标签（SWAP），并向下一个LSR发送。Egress LER（出口LER）：查找标签转发表，弹出标签（POP），然后查找IP转发表转发IP报文 MPLS的环路检测：MPLS对于TTL处理的两种方式：1.IP报文在进入MPLS网络的时候MPLS头部的TTL拷贝IP TTL的值。（华为缺省下如此）2.在入口LER将MPLS头部的TTL统一设置为255

8、.不管两种处理方式如何变化，在MPLS域内只改变MPLS中的TTL，和IP中的TTL半毛钱关系都没有，当MPLS的TTL为0后会被丢弃。标签分发协议LDP概述：MPLS需要使用标签分发协议完成标签的分配控制和保持，常用的为LDP，LDP是用来LSR之间建立LDP Session并交换Lable/FEC映射信息的协议。LDP承载在TCP和UDP之上，端口号为646.LDP消息类型及作用：消息类型的4大类：Discovery Message:宣告和维护网络中一个LSR的存在。承载在UDP报文之上。Session Message：建立，维护和终止LDP Peers之间的LDP Session。承载在

9、TCP之上。Advertisement Message：生成，改变和删除FEC的标签映射。承载在TCP之上。Notification Message：宣告告警和错误信息。承载在TCP之上。简称消息类型作用DMHelloLDP发现机制中宣告本LSR并发现邻居 SMInitialization在LDP Session建立过程中协商参数KeepAlive监控LDP Session的TCP连接的完整性AMAddress宣告接口地址Address Withdraw撤消接口地址Label Mapping宣告FEC/Label映射信息Label Request请求FEC的标签映射Label Abort Re

10、quest终止未完成的Label RequestLabel Withdraw撤消FEC/Label映射Label Release释放标签NMNotification 通知LDP Peer错误信息 LDP发现机制：1.LDP基本发现机制：发现直接连接在同一链路上的LSR邻居。（无需明确指明LDP Peer）LSR通过周期性发送Hello Message表明自己的存在（封装在UDP报文中，目的端口646，目的IP地址为组播地址224.0.0.2），然后IP地址大的lSR作为主动方发起TCP连接，建立后LSR会继续发送Hello Message以便发现新的邻居和检测错误2.LDP扩展发现机制：发现非

11、直接连接的LSR邻居。LSR周期发送HElLO Message给特定的目的IP（需要手动指定LDP peer)，另外一个LSR将决定是否要回应该报文，如果要回应，则发送Hello Message给特定的LSR。 LDP Session建立和维护1.建立TCP连接之前，两个LSR会决定使用哪个地址建立TCP连接及确定主动方与被动方，然后由主动方建立连接。 选举原则：Hello Message中携带了Transport Address，则选Transport Address，如果无则选Hello Message中的源IP地址。（两个LSR都获得Hello Message获得对端用于建立TCP连接的

12、地址，比较两个地址，地址大的作为主动方发起TCP连接。）2.TCP连接建立后，由主动方发出Initialization Message携带会话协商参数，被动方则检查参数是否能接受，如果接受则发送Initialization Message给主动方，并随后发KeepAlive Message，直到双方都收到KeepAlive Message，会话建立成功；如果被动方不接受协商参数，则发送Error Notification Message给对方取消连接。LDP帧结构：IP HeaderTCP/UDPLDP HeaderLDP MessageVersionPDU LengthLSR-IDLabel

13、 Space2B 2B 4B 2BLSR-ID和Label Space共同来标识一个LDP Identifier。标签空间分类：基于平台的标签空间，基于接口的标签空间，其中帧封装的MPLS使用基于平台的标签空间，信元模式的MPLS使用基于接口的标签空间。MPLS标签只有本地意义，每台LSR设备都对自己分配的标签即入标签负责，确保自己为不同的FEC所分配的入标签不会相同，以确保属于不同FEC的报文抵达该设备后，匹配到唯一的与些FEC对应的标签转发表项进行转发，所以在LSR上的标签转发表的IN标签列均不会相同。相反，某一LSR上标签转发表的OUT标签值可能是来源于不同的下游LSR为不同的FEC分配

14、的标签，它们之间并无关联性。标签由设备随机生成。任何一台LSR设备只会将针对某一FEC的Label Mapping消息发送给该FEC的上游设备，而绝不会发送给下游设备。这样一来就可以确保只要路由表没有环路，MPLS的标签转发表也就不会有环路。LDP标签分发的两种方式：DU(Distribution Unsolicited)未经请求的标签分发：DU方式下，无需上游交换机请求，下游LSR根据某一触发策略向上注LSR发送相应网段的标签映射消息(Label Mapping Message).当前，DU标签分配方式应用更为普遍。DOD（Distribution On Demand)经过请求的标签分发：D

15、OD方式下，只有收到上游交换机请求特定网段的标签请求消息（Label Request Message)时，才发送标签映射消息（Label Mapping Message)给上游交换机。此种标签分发方式适用于那些需要由上游设备来动态决定FEC的划分方法，或者需要由上游设备来为各个FEC指定网络资源要求等类似的应用环境。DOD标签分发模式目前主要应用在流量工程技术中。LDP标签控制的两种方式：Ordered，有序方式：此模式下，LSR只可以主动地为那些自己是最下游LSR的FEC分配标签。上游的LSR需要等待收到它下游LSR发送过来的Label Mapping消息才能为对应的FEC分配标签，然后再发

16、送给更上游的LSR。可见，在这种标签控制模式下，针对某FEC的标签转发表将从其最下游的LSR开始，依次往上游逐个LSR形成该FEC的标签转发表项。（有序的标签分配模式使得MPLS的转发是端到端的，对那些不是直接接入MPLS网络的用户将无法进行MPLS转发）Independent，独立方式:此模式下，每个LSR随时可以向邻居发送标签映射。（此控制模式使得任何一个数据流在经过MPLS网络时，都可以进行MPLS转发，其最终的目的可能在一个非MPLS网络中）LDP标签保持的两种方式：Conservation，保守模式：DU标签分发方式时，LSR可能收到多个LDP Peers到同一网段的标签映消息，但只

17、会保留下一跳发来的标签，丢弃其余的标签。DOD标签分发方式时，LSR根据路由信息只向它的下一跳请求标签。优点：只需保留和维护用于转发数据的标签，节约标签空间。缺点：如果路由下一跳发生变化，必须重新从新的下一跳那里获得标签然后才能转发数据。Liberal，自由模式：DU标签分发方式时，保留所有LDP Peers发来的标签，无论该LDP Peer是否为到达目的网段的下一跳。DOD标签分发方式时，LSR会向所有LDP Peer请求标签。优点：路由发生变化时能快速建立新的LSP进行数据转发。缺点：缺点是需要分发和维护不必要的标签映射。LDP的环路检测：通过LDP路径向量法或LDP最大跳数法来实现。它们

18、通过两类TLV实现：Path Vector TLV和Hop Count TLV。如果使用这两类方法检测环路，那么在标签请求消息(Label Request Message)和标签映射消息(Label Mapping Message)都会有这两种TLV。LDP路径向量法：每个LSR在发送LRM或LMM时，把自己的LSR ID加入到TLV列表中，并且给路径长度值加1（初始为0），接收的LSR发现长度值达到预先最大值或者发现LSR ID列表中有自己的LSR ID，认为发现环路，发出通知消息，拒绝LSP建立。LDP最大路数法：每个LSR在发送LRM或LMM，都会给跳数值加1（初始为0，类似RIP），接收端发现路数达到预先的最大值，发出通知洗牌，拒绝LSP建立。