27.1-MPLS-基础

MPLS（Multi-Protocol Label Switching）即多协议标签交换。

根据自己的标签来交换数据，MPLS的标签加在第二层和第三层之间，所以MPLS不管是什么样的二层和三层协议，都可以根据自己的标签进行转发。

优势：1.根据自己的标签来交换数据，MPLS的标签加在第二层和第三层之间，所以MPLS不管是什么样的二层和三层协议，都可以根据自己的标签进行转发。

2.可以更好的集成ATM网络。

ATM是异步传输，和IP的结合比较麻烦，需要大量手工配置，而和MPLS连接相对简单。

3.运营商网络核心设备无需全部运行BGP只需在边缘设备即可。

4.MPLS-VPN，容易的VPN配置无需用户进行配置，只需提供一条用户到运营商链路即可。

5.MPLS-TE流量工程，使得流量负载更分散，而不是只走最优路由分配的标签。

虚假的优势：加快转发速度，由于ASIC（专用集成电路）帮助进行转发流量，其实使用标签交换并没有增加转发速度。

现代设备动辄100G的处理能力，处理IP包头并不是什么问题。

IP CEF交换介绍CEF是基于拓扑的转发模型，预先将路由信息加入Forwarding Information Base中，动态更新邻接表中的第2层重写信息，因此可以快速查找路由选择信息（IP邻接关系，下一跳IP 地址，MAC地址）。

以往的快速交换缓存是按需创建，第一个去往目的地的报文必须在进程内使用CPU进行交换，耗费大量时间，特别是路由器拥有较多目的地的时候。

而IP CEF不再按需进行交换，是预先创建好的。

也就是说只要有网络前缀，同时就会更新到CEF表中。

在CEF中有FIB表和邻接表FIB（forwarding information base）：CEF表项，保存有标签信息，在数据传输第一跳路由上被查询邻接表用于学习邻居MAC地址，使用ARP协议进行IP地址映射。

优势，既有了路由表为什么还要CEF转发？CEF表维护着从路由表中提炼出来的核心信息，包括IP前缀、下一跳和出站接口。

它能够立即决策出递归前缀。

所谓水平的高低，只在于对基本概念的理解有多清晰...一、数据包的查询转发方式对于MPLS来说，3层以上不进行任何查询，只查询标签，是2.5层的查询。

只做标签的转换，对于包类型以及目的地址完全不关心。

针对第一个数据包的处理方式1、有类查询和无类查询：前者是查主类网络或子网或默认，后者是一个比特一个比特的匹配，对每个目标网段都会匹配一遍整个路由表，比较耗时耗资源2、递归查询3、最长匹配针对后续数据包的处理方式Cache转发：只对穿越的流量起作用，对本地产生的流量不起作用。

会形成Cache表项，并会不定时刷新CEF：整个CEF表项是一个4层的树形结构，以IPV4地址中每8个比特划分一层，故查询时最多只需要查四次就能查到所需要的信息。

可以针对源/源和目的/流做负载均衡策略优于路由，当接口应用了策略时，数据包会先查策略再查路由。

当网络拓扑发生变化时，策略执行将有一些问题，比如环路问题。

因此，上述这些均不适用于核心骨干网的数据转发。

MPLS：形成需要CEF，需要路由条目，但是查询不需要路由，不需要查询目标地址。

数据包封装时只关心出入口的标签，不关心是否要进行ARP的查询，是否要封装以太网类型通通不需要考虑。

二、MPLS总体架构1、控制层面：路由协议、产生标签的协议(tdp/ldp),负责产生路径信息2、数据层面：标签转发信息库LFIB数据控制层和转发层1.路由器：Control Plane:路由协议，例：OSPFData Plane:转发表，例：FIB2.MPLS路由器：Control Plane:OSPFIP Routing TableLDP(标签转发协议)Data Plane:FIBLFIB(标签转发表)重要：通过IP Routing Table和LDP协议的协作，产生了LFIB表。

LDP的每个标签都是基于路由表中的每个前缀分配的介绍MPLS的标签1、含义：插入2.5层标签之后的数据包，其实就相当于其他路由协议的条目2、两种模式（在不同的底层链路上的解决方案）(1)帧模式(frame mode):在二三层之间插入一个32比特的MPLS标签(2)信元模式(cell mode):运行在ATM上时用ATM头作为MPLS的标签3、标签格式Label(0-19)20比特，可以产生大于10万条标签–1048575(100万？)EXP(20-22)3比特，实验位，通常用于QOS 。

注意当栈底位不为1的时候，认为是标签的数据包。

在数据帧的2.5层加的，可以累加多层标签。

路由器只处理第一层标签，只有当上层标签弹出，才会处理下一个标签。

多少层标签没有特定，但是最多也就4到6层，通常只用2层就够了。

S位：1个比特，栈底位，置1代表最后一个标签，当一个数据包中的标签剥离到最后一个标签时这个位为1.TTL:8个比特，防环，直接取自封装时的IP包中的TTL值，当标签弹出时再将TTL还原回去。

4、标签包的识别(了解)在2层的时候有个位，也就是type字段的值，已经被定义。

0800 是以太网普通包，当在以太网后面跟MPLS时，则字段值为8847（unicast）和8848(multicast)，意味着是MPLS 的包。

四、几个概念1、LSR (Label Switch Routers)和Edge LSR:MPLS路由器、边缘路由器。

入站LSR接受普通数据报文，然后打上MPLS的标签；出站LSR接收带MPLS的报文，然后移除MPLS标签，将报文发送到普通以太网中。

三种操作：添加标签，移除标签，交换标签。

2、LSP (label switch path),去往某一个路径，根据标签形成，路径是单向的。

3、LIB(Label information BASE)：标签信息库，包含LSR分配的标签，以及邻居标签与自己产生的标签之间的映射4、LFIB(Lable forwarding information Base)：标签转发信息库，只在执行标签交换时被查询。

它是MPLS的表，它的产生是基于CEF前缀，和路由表没有关系。

转发表的形成，首先由OSPF、RIP、BGP等协议产生路由条目，然后依照不同前缀产生不同标签，然后把标签告诉TDP或LDP的邻居。

6、FEC转发等价类：是MPLS中的一个重要概念。

是在MPLS网络中应用相同转发规则的数据报文流，通过标签栈和标签中的EXP字段所确定。

（既虽然源目地址和端口等都相同，但是EXP字段值不一样的，也不是一个FEC）//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、使用转发路径相同或具有相同服务等级等）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同一个MPLS网络中将获得完全相同的处理。

FEC的划分方式非常灵活，划分依据可以是源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议类型和VPN等的任意组合。

一般情况下，根据分组的网络层目的地址划分FEC。

理解Edge LSR开启CEF和MPLS后，以LDP或TDP形成邻接，进而形成自己的LFIB。

首先分发自己的标签给其他邻居或传递给其他邻居，邻居形成标签和我的绑定（确定这个标签该转向谁）。

当有数据需要转发时，路由器会查询LFIB，而不会再去查询CEF或者是路由表。

LFIB的产生是基于CEF，而不是路由表项。

五、标签的分配与分发(Assigning MPLS Labels to Packets)Cisco：TDP，私有。

后来被LDP取代LDP：公有的标签分发协议，专用于标签分发，支持所有IP路由协议//构成LFIB的的标签，可以不是由LDP分发。

在MPLS VPN中，标签由BGP分发；在MPLS TE 流量工程中，标签由RSVP分发三种LSR分发标签的模式●LSP控制模式●标签分发模式●标签保持模式LSP控制模式，细分2种，用来定义LSR什么时候来为一条路由创建标签。

//创建的标签是自己的本地标签，发给邻居后，邻居称其为远程标签。

MPLS并不为BGP路由条目分配标签。

需要MP-BGP独立于LSP的控制模式：独立于其他LSR创建本地标签捆绑，只要路由表中存在一条路由器，马上为其创建一个标签。

Cisco默认方式，非ATM网络使用。

非独立于LSP的控制模式：在路由表中存在的路由，还得从下一跳收到其标签的时候，才创建本地标签，然后发送给邻居。

ATM网络使用。

标签分发模式，细分2种，用来定义标签如何分发个邻居下游被动分发标签模式 DoD：每一台LSR从下一跳IP路由器请求标签。

默认ATM接口使用下游主动分发标签模式 UD：LSR会主动向邻接的LSR分发标签。

Cisco默认方式，非ATM网络使用。

//这里的上下游是指数据转发的上下游标签保持模式，细分2种，用来定义保存标签时保存多久。

自由的标签保留模式LLR：保持较多的标签，即使标签当前没有进入标签转发库。

因为网络拓扑的动态的，一但拓扑发生改变，新的下一跳标签可以非常迅速更新到路径。

Cisco默认方式，非ATM网络使用标签保留方式。

保守的标签保留模式CLR：只保存正在使用的标签，减少了路由器资源消耗。

ATM网络使用标签保留方式介绍MPLS如何转发标签标签的三种操作添加：在标签栈顶增加一个或多个标签交换：将位于标签栈顶的标签换成另外一个标签。

删除：将栈顶的标签删除掉。

在MPLS中，根据LFIB进行标签的查找和转发。

Show mpls forwarding-table//查看LFIB的部分详情信息,local表示收到的标签值，outgoing表示替换的标签值。

如果替换的标签值为aggregate表示是聚合路由，需要移除入站报文，通过IP查再来确定用哪个前缀来转发该报文。

对于MPLS来说，对于找不到标签的流量，会采取丢弃的动作。

//Untagged动作，是弹出所有标签栈，并且根据LFIB表提示的出接口和下一跳做转发。

//Aggregate动作则是弹出标签栈，同时再做进一步的IP查找。

通常是因为汇总路由产生。

缺设计实验保留的标签和未保留标签标签0-15是保留标签。

0是显示空null3是隐式空1是路由器报警14是OAM报警其它尚未定义3隐式空标签：最后一跳PE路由器告诉上一跳设备是隐式空标签，而不是正常的标签。

使用隐式标签告诉上一跳路由器不要打标签，这种行为叫倒数第二跳弹出，outgoing显示为P0P,永远不会显示为3，这就是叫隐式空标签的原因。

默认配置0显示空标签：在隐空标签中，标签移除后，标签中的EXP位的值也丢失了。

显示空标签可以保留EXP值，其优势是路由器可以通过查看EXP位来获得qos信息。

其它作用和隐式一样。

1路由器报警：不使用硬件转发，使用软件转发。

14OAM报警:用于错误检测，是实施和维护报警标签。