MPLS基础知识

MPLS基础知识

MPLS基础：
1）、标签交换路由器LSR（Label Switching Router）：可以进行 MPLS 标签交换和报文转发的网络设备；
2）、MPLS域（MPLS Domain）：由 LSR 构成的网络区域；
3）、边缘路由器 LER（Label Edge Router）：位于 MPLS 域边缘、连接其它网络的 LSR；
4）、核心 LSR（Core LSR）：区域内部的 LSR；
5）、标签交换路径 LSP（Label Switched Path）：IP 报文在 MPLS 网络中经过的路径。
6）、入节点（Ingress）：LSP 的入口 LER；
7）、中间节点（Transit）：位于 LSP 中间的 LSR；
8）、出节点（Egress）：LSP 的出口 LER。
注：一条 LSP可以有 0 个、 1 个或多个中间节点，但有且只有一个入节点和一个出节点。

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MPLS体系结构：
MPLS 的体系结构由控制平面（Control Plane）（无连接）和转发平面（Forwarding Plane）（面向连接）组成。

1.首先根据路由协议构建路由信息数据库（这个是路由表）
2.路由信息数据库会生成转发信息数据库（这个不是路由表，是转发信息数据库）
3.LDP协议会根据路由信息数据库生成标签转发信息数据库，用于标签转发的LFIB表

数据包经过流程：当一个IP包到达LER时，首先查找FIB表，FIB表是根据路由表所生成的，通过dis fib命令可以看到FIB表里有目的地址/掩码，下一跳地址，flag，出接口以及tunnel-ID。
1、当一个IP包进入LER时，首先查看FIB表中的tunnel ID字段是否为0，如果是0，就根据FIB表中的下一跳地址，出接口等信息直接发送出去；如果不为0，就去查找LFIB表，然后根据标签进行转发。
2、当一个带有标签的数据包进入LER时，直接查找LFIB表，根据LFIB表中的信息进行交换转发。（FIB表相当于在2.5和3层之间的表；而LFIB表相当于2和2.5层之间的表）

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MPLS标签：
1、 转发等价类：将具有相同特征的报文归为一类，称为转发等价类 FEC（Forwarding Equivalence Class）。
2、 标签：标签（Label）是一个短而定长的、只具有本地意义的标识符，用于唯一标识一个分组所属的 FEC。
3、 MPLS报文格式：

1）、Label：20比特，标签值字段，用来标识一个FEC。
2）、EXP：3比特，用于扩展。现在通常用做CoS（Class of Service），其作用与Ethernet802.1p的作用类似。
3）、S：1比特，MPLS支持多重标签。值为1时表示为最底层标签。
4）、TTL：8比特，和IP分组中的TTL意义相同，可以用来防止环路。
4、 标签操作类型：
标签压入（Push）、标签交换（Swap）和标签弹出（Pop）。
5、 标签分发协议：
1）、LDP
2)、RSVP-TE
3）、MP-BGP
4）、静态

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LSP的建立：
MPLS 需要为报文事先分配好标签，建立一条 LSP，才能进行报文转发。标签由下游分配，按从下游到上游的方向分发。（LSP是一个单向的路径）
1、 LDP邻居建立原理：
1）、首先运行LDP协议的设备每隔4s（大概）向MA网络中发送hello报文，报文的源地址为出接口地址，目的地址为224.0.0.2，使用UDP协议，源目端口都为646（所有路由器都监控这个地址）；
2）、发现邻居之后，就发送初始化报文，协商能力（是以mpls lsr-id为源目地址，从发现了邻居之后，都是单播报文）这个时候为TCP协议，主动发起端源端口为随机高端口，目的端口为TCP 646（对端回包端口就反过来）；
3）、相互之间发送地址信息报文，包括自己所有直连地址；
4）、相互之间发送标签映射信息报文，针对自己和已经收到的FEC分配标签，并将标签信息以单播方式发送给邻居（注意：华为只为主机路由分配标签）；
5）、将自己生成的标签和收到的标签都放入标签信息数据库里（dis mpls ldp lsp）；
6）、根据标签信息数据库生成标签转发信息表（LFIB，dis mpls lsp），所有的数据是查找这个表进行标签转发的。
2、 RSVP-TE：（Resource Reservation Protocol Traffic Engineering）是对 RSVP 的扩展，用于基于约束的 LSP 的建立和删除。
3、 MP-BGP：支持为 MPLS ××× 业务中私网路由和跨域 ××× 的标签路由分配标签。

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MPLS详细转发过程：
1、NHLFE（也叫LFIB表）：下一跳标签转发表项 NHLFE（Next Hop Label Forwarding Entry）用于指导 MPLS报文的转发；NHLFE 包括： Tunnel ID、出接口、下一跳、出标签、标签操作类型等信息。
2、FTN：FEC 到一组 NHLFE 的映射称为 FTN（FEC-to-NHLFE）；通过查看 FIB 表中 Tunnel ID 值不为 0x0 的表项，能够获得 FTN 的详细信息。FTN 只在 Ingress存在。
3、ILM：入标签到一组下一跳标签转发表项的映射称为入标签映射 ILM（Incoming Label Map）；ILM 包括： Tunnel ID、入标签、入接口、标签操作类型等信息；ILM 在 Transit 节点的作用是将标签和 NHLFE 绑定。通过标签索引 ILM 表，就相当于使用目的 IP 地址查询 FIB，能够得到所有的标签转发信息。
4、Tunnel ID：Tunnel ID 的长度为 32 比特，只是本地有效。
5、具体报文转发流程：
1）、当一个IP包到达LER时，首先查找FIB表，FIB表是根据路由表所生成的，通过dis fib命令可以看到FIB表里有目的地址/掩码，下一跳地址，flag，出接口以及tunnel-ID。
2）、当一个IP包进入LER时，首先查看FIB表中的tunnel ID字段是否为0，如果是0，就根据FIB表中的下一跳地址，出接口等信息直接发送出去；如果不为0，就去查找LFIB表，然后根据标签进行转发。
3）、当一个带有标签的数据包进入LER时，直接查找LFIB表（内容与ILM表一样），根据LFIB表中的信息进行交换转发。

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MPLS环路检测方法：
1、IGP防环机制（控制层面）
2、TTL（数据层面）

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MPLS对TTL的处理模式：
1、 Uniform 模式（默认模式）：
当收到一个IP包时，首先将IP报文中的TTL减1，然后再copy到MPLS的TTL中，然后在MPLS域中传递的时候，每经过一跳，都会减去MPLS中的TTL值，到了出MPLS域的时候（如次末跳弹出），就将MPLS中的TTLcopy回IP的TTL中，已达到防环的机制。
2、 Pipe 模式：
当收到一个IP包时，首先将IP的TTL减1，然后不会copyIP的TTL到MPLS的TTL，会直接给MPLS的TTL置为255，IP的TTL还是保持原来的不变，当出MPLS域的时候，才开始继续IP的TTL值。