MPLS浅析

支持MPLS的路由器 — LSR        MPLS 转发路径 — LSP （LSP是单向的)

MPLS转发依据： 标签，打在二层和三层之间，标签的叠加意味着LSP链路可以叠加。记住：本地标签自己不用，是给别人看的

转发机制：类型于ARP寻址，把自己的标签（成为本地标签）通告给LSP上游路由器，并且寻求/获取下游路由器的标签（即远程标签）来作为转发标签

整条LSP上的LSR动作： 打上标签--换标签--换标签--...--去标签

分发标签的依据：FEC，转发等价类，说明什么样的数据会打上同样的标签，比如去往相同网络前缀的数据打上同一个标签。一般而言都是将IGP前缀与标签进行捆绑，每一台MPLS路由器都执行这样的动作。

如何分发标签：1）借助BGP协议为MPLS/×××分发标签  2）专门的分发标签的协议：LDP （IETF） TDP（Cisco私有）

MPLS应用： 1）××× 简化对等体模型 2）AToM 集成IP和ATM，在ATM中转发IP流量 3）流量工程TE

流量工程：IGP只选最佳路径，TE能使其即使不是最佳路径也走这条道，从而充分的利用链路，MPLS TE使用RSVP分发标签，可以实现FRR（快速重路由）

MPLS Vs IGP

IGP路由器 自己搜集链路信息 -- 发现建立邻居 -- 相互通告 -- 生成路由表RIB -- 网络收敛，开始转发数据包

MPLS路由器  自己将RIB中的IGP前缀与标签进行捆绑 -- LDP邻居相互通告 -- 从LIB中筛出LFIB -- 依据LFIB转发数据包

LSR的心里话：我跟你说，我为自己路由表中的10.0.0.0/8这条路由（网络前缀）打上标签33，如果你需要我帮你发送去往10.0.0.0/8的数据包，就把它打上标签33然后发给我！

记住：FEC是一类报文的总称，一般我们会涉及的两个FEC实例有两个：

1）目的地址为相同的IGP前缀的报文，比如凡是通过IGP路由去往10.1.1.0/24的数据包是一个FEC

2）目的地址为相同的BGP前缀，且BGP下一跳相同的报文

标签的分发是两个动作：先绑定再发出去，在IP网络中，绑定一般是每个IGP前缀分一个标签，然后将标签和前缀的“对应结果”通告给邻居LSR，记住是对应结果，而不仅仅是标签，这样邻居才知道如果你是某一目的地的下一跳，应该把粘上哪个标签发给你。

OSPF接收LSA形成LSDB，从LSDB中计算出最佳路由放入路由表RIB，选择的标准是Metric

LDP路由器接收Label信息形成LIB，从LIB中选出最佳路径（对应的Label）放入LFIB，选择的标准是符合IGP条目中的下一跳。

LFIB中有两列重要的信息：本地标签和出口标签，本地标签是本地产生，通告给LSR上游的标签（实际上大多采用主动分发模式，所有邻居都会收到，但是只有上游LSR理你），通过本地标签明确邻居发给自己是想去哪里；出口标签是下游LSR通告进来的标签，给数据包打的标签从这里面选。

标签的使用范围：IOS中只有LC-ATM是标签在接口范围内使用，其余的都是整台LSR共用标签。

基于路由器的标签范围，路由器各接口使用的标签值不得重复；而基于接口的标签范围则允许出现重复，因为各接口相互独立，但是数据包的转发就不能只依据标签值，而是接口和标签值，原因如下：

比如一台路由器的两个接口A和B都向上游LSR通告标签30，对应的却是不同的IGP前缀，这样上游LSR会很迷惑，因为标签对应的目的网络不唯一，但是用接口+标签就可以区分开来了。

标签分发模式 （IOS中只有LC-ATM用DOD，其余都是UD）

记住：在标签还没有分发之前，LSP就已经确定了，因为分发的依据是RIB，所以LSP就是IGP最优路径，只不过标签分发完成后LSP才真正形成。

<下游被动 DOD -- 你要我才给你>

比如我的RIB中写道：178.1.1.0/24 via 12.1.1.1 , serial 1/0 。我知道不管怎样，有去往178.1.1.0/24的数据包我就要发给下一跳12.1.1.1，从我的S1/0发出去。那么我就得问问下游的12.1.1.1 : 要把去往178.1.1.0/24的数据包发给你，我得打多少号标签？ 下游收到这样的查询之后才会把标签分发出去

<下游主动 UD -- 你不要我也给你> 

不要也给，意味着不区分上下游，是LSR邻居我就发，所以每一台LSR都会收到一些标签信息。LSR收到这些标签信息以后要根据RIB判断出哪一个标签是IGP路由的最佳下一眺发给自己的，然后选出来放进LFIB中。

标签的保留（IOS中只有LC-ATM用CLR，其余都是LLR）

LLR 自由模式 收到的标签信息我都留着，一旦路由发生变化我马上就能知道换什么标签转发，自由模式对网络变化的适应力强，但是占用资源

CLR 保守模式 我只留着最优的标签信息，路由变动我再去请求，保守模式节省资源但是收敛延迟大

创建标签过程

独立于LSP    有对应的路由条目就打上标签，这样LSP建立速度快，但是可能到这一跳LSP还没建好就有数据包传过来（MPLS是PHB行为），这种情况下只能按IGP进行路由，如果IGP还没有（比如还没有收敛）就只能丢弃数据包了。

非独立于LSP  打标签要求相对严格，路由条目必须标记为连接状态（像RIP那样Possibly Down的就不行），且收到IGP下一跳的标签信息，我才会对这个数据包打标签。也就是说我觉得自己能转发，下游邻居也跟我打招呼了说转发没问题，我才能安心的用标签。

PS：接收到带有未知标签的数据包，IOS的处理方式是丢弃

在IOS部署MPLS一定要启用CEF，因为CEF交换是唯一一种可以用于标记报文的IP转发模式。

CEF也只能为IP报文添加标签，在入站LSR开始

CEF对MPLS的支持，另一方面表现在可以递归查找路由表，这对BGP很重要，指向同一个BGP下一跳的报文会带有相同的一层标签，顶部再打一层标签用于IGP路径对应的LSP

LDP协议  LDP是IETF定义的标签分发协议，其组成部件和路由协议无出其右

以Hello建立维护邻接关系，以LDP ID表明路由器身份，以组播地址224.0.0.2通告信息，用UDP 646端口传送发现消息（即Hello），用TCP 646端口建立LDP会话，保证后续消息可靠传输，LDP会话不一定直连，比如通过 MPLS/××× 中的TE隧道建立。

LDP ID和RouterID基本一样，手动指定优先级最高，自动选举是最高环回和接口IP，有一点不用的是，手动指定的时侯如果加了关键字Force，即使已经选定了LDP ID也会立即更改，没加的话就是重启后生效。

LDP标签过滤  远程标签的接收是强制性的，因为这些标签通告出来的时候信息已经绑定好，不接收就没法选出最优的。就一台LSR而言，只能控制本地标签的通告，即通过过滤决定将哪些标签信息通告出去。

记住：所谓的LDP只能在入站过滤，就是只能控制本地标签的通告，因为数据包的入站口 = 标签分发的出站口

三层×××方案：（二层×××是通过FR，ATM中的虚链路来实现，为×××覆盖模型）

三层×××希望采用对等模型，ISP和客户交互链路选择信息，以最优的路径中继客户站点之间的数据，不需要客户的参与，同时可以融合多种物理介质和链路，成本上也具有很大优势。

对等模型最大的问题出在用户的隔离上，所有的用户路由会集中在ISP的同一个路由表中，要实现真正意义上的×××有些困难。

×××用户处于成本考虑很可能在使用私有地址，一旦有×××用户使用相同的地址段，P网路由器很容易出现混淆，因为都是在一张路由表中维护；如果要求每个×××用户都使用相同的地址段，必然导致路由表的庞大，一旦超出IGP的承载范围，就只能用BGP实现，同时路由器的性能也会因此受到更大的挑战。

一旦用复杂的过滤和路由策略来实现隔离，维护的开销很大，而且VRF几乎不可避免，可扩展性很有限，每添加一个用户，就要在承载网中的每一台路由器上添加新的VRF。如果隔离用专有路由器来实现，隔离是相对容易些，但是成本上可能就接受不了。

目前最好的三层×××方案就是MPLS/×××

1.P路由器不运行BGP，且只进行标签转发。

2.只在PE路由器上维护VRF路由表，VRF中只添加×××路由，且与接口关联，即只有从VRF接口进入PE的数据包才会通过VRF CEF表转发。

3.RD 只需在PE上设定，准确来说，RD用来标记一个VRF路由表，而不是一条×××，在×××路由通过M-BGP传递的过程，IPv4前缀和RD组合成的×××v4前缀可以保证唯一匹配，从而实现路由转发，这样就解决了<重叠的私有地址在P网中传输>的问题。

RD只对应一个VRF，但可能对应多条×××，像是总公司和两个子公司分别建立×××，形成Hub-and-Spoke拓扑，那么这3个场点设定的一个RD就对应了两条×××。

4.RT RT是BGP的扩展属性，用于在×××所连接的各场点实现路由控制，可以说是为BGP传递××× v4路由而服务的。

需要指明的是：

RT和RD格式相同，也只需在PE中部署，但是数值上并没有什么联系，RD在NLRI中标示，而RT在BGP的扩展属性中标识。

VRF的名字只有本地意义，RD才是区分的关键，一条×××两端的站点使用相同的RD，表明是一伙儿的。

RD是硬性的，有RD才能将整个路由表分隔开，才能形成VRF，才能使IP前缀在M-BGP网络中传输的时候以×××v4的形式保证唯一匹配，正常转发，有RD才能形成×××，至于形成几条，那要看具体拓扑。

RT是策略性的，×××已经通过RD架设好，RT要决定数据的走向。RT可以实现×××内通信和×××间的通信，决定PE是否接收或者发送属于这个VRF的路由。

那么×××间的通信是如何实现的? RT是在VRF进程下配置的，所以也只能控制该VRF的路由，export 1:100，就意味着凡从我这个VRF发出的数据包都会标记上1:100，import 1：200，就意味着凡是给我的数据包得标记有1：200我才会收，否则我就丢弃。

MPLS/××× 数据转发

MPLS/×××一般只用BGP的一个AS，PE间运行i-BGP，在PE上必须要做的一次重发布是将BGP路由导入CE（因为×××对端的路由是通过BGP传递的），而将CE的路由导入到P网当中是否需要重发布就要看PE和CE运行的路由协议了，如果是eBGP，则不必重发布，会自动通告，而如果是IGP，重发布就是必要的了。

PE从CE那里获得路由（这一步不受RT控制，都不涉及BGP），打上RD注入相应的VRF路由表，依据RT判断是否可以将该路由导出，若允许则在扩展属性中表明，即打上RTs发送出去。

在P网络中依据标签转发，P网络并不运行BGP，不过出于网络扩展的目的，可能会设置一个RR用来反射×××v4路由，或者设多个RR实现冗余，分担×××v4条目，通常情况下RR不负责实际流量的转发，只有在自己是路由下一跳的时候才会修改标签。

顶部IGP标签让P路由器转发给正确的PE，根据倒数第二跳移除的原则，到达PE时已经没有改IGP标签，意味着叠加的那一条LSP的结束，而×××标签对应的LSP直到发送给正确的CE才是终结。

到达对端PE以后，查看数据包中标记的RT，判定是否可以接受标有这样RT的路由，若允许则放入VRF路由表中，再通告给CE。

MPLS/××× 在P网中的转发需要双标签，即两条LSP叠加在一起。位于顶部的是IGP标签，通过LDP或者TE的RSVP分发，用于在所有P和PE路由器上一跳一跳转发，×××两端的PE分别是这条LSP的入站和出站LSR。位于底部的是×××标签，唯一对应着一个×××v4前缀，PE路由器通过MP-iBGP通告该标签，原理是一样的，距离可能远点。×××标签用于找到对应的VRF以及IP路由条目，然后转发给对应的CE。