MPLS多协议标签交换
MPLS：多协议标签交换—ISP使用
一、早期数据交换技术
包交换：依赖报文中的IP地址进行数据转发–三层设备基于IP地址转
发数据
标签交换：基于2.5层的标签号进行数据转发；
MPLS—多协议—无论网络层（3层）运行何种协议，2.5均可运行标签交换；
包交换的技术：
1、原始的路由-----流量进入路由器后，路由器基于目标IP地址查询路由表，再基于目标ip
或下一跳ip查询ARP来获取对端mac
2、natflow -----一次路由多次交换-----传统的路由；当流量进入路由器后查询完路由表及ARP后，生成cache；再之后相同IP间的互访仅基于cache查询；
3、CEF—快速交换—cisco私有—无需路由直接交换----将路由器表和ARP表转换为FIB（路由表）和ADJ（ARP）表，FIB和ADJ均为二进制表，实际使用时被结合；
FIB—转发信息数据库-----目标ip地址及出接口—解决递归
ADJ—邻居表-----源目MAC
二、MPLS当下的主要应用：
1）解决BGP的路由黑洞问题
2）MPLS VPN
3）MPLS TE（流量工程）
使用MPLS的前提是设备基于CEF工作：
1）启动CEF后，表格可以被ASIC（硬件芯片）直接调用
2）CEF解决了递归的问题，便于MPLS生成标签转发表格
CEF工作后生成FIB表，只有FIB可以存储标签表
控制层面：交互路由信息；进行标签号的分发；
数据层面：根据路由表转发用户数据报文；基于标签号进行数据转发
路由表
1）FIB表—转信息数据库
2）LIB表—标签信息数据库（本地和邻居关于所有学习到的路由条目生成的标签号）
3）LFIB表–标签转发信息数据库----将FIB表和LIB进行结合
数据层面：普通的数据包将基于FIB表转发；若数据包中存在标签号基于LFIB进行转发；
三、MPLS数据的封装
MPLS的数据封装于2层和3层间，故称为2.5层
MPLS的数据包格式：
前20位为标签号：存在2^20个号码，其中0-15号保留；
21-23位为8个优先级，用于QOS；
25-32位TTL----当标签号被压入时，将复制3层报头的TTL值，然后每经过一个路由器减1，当标签号弹出时，复制回IP报头中；
第24位为栈底位—为1标示本信息为最后一层标签信息；最多可以存在3层标签；
一层标签为普通MPLS，主要用于解决BGP的路由黑洞；
二层标签为MPLS VPN使用；
三层标签为MPLS TE使用；
使用MPLS后，二层若依然为以太网封装，那么类型号将变化：
0x8847 MPLS单播
0x8848 MPLS 多播
四、名词注解：
1.MPLS domain–MPLS工作的范围
2.LSR（P路由器）：标签交换路由器 查看数据包中的标签号然后基于LFIB表进行转发
3.Edge LSR（PE路由器）：边界标签路由器；在数据层面时，MPLS 域的第一跳路由器负责标签的压入，最后一跳负载弹出；
CE 客户端路由器，不工作于MPLS域，使用FIB表转发流量；
五、MPLS的工作过程：
当控制层面使用路由协议传递路由条目后，路由器上使用TDP/LDP为FIB表中每一条存在的路由条目均分配一个标签号，装载于LIB表中，同时传递给邻居，LIB中还记录邻居传递到本地标签号；之后路由器基于本地的FIB和LIB表生成LFIB—标签转发表—标签号的最佳路径对应；
数据层面工作时，第一跳路由器负责标签的压入，中间路由器基于标签号转发流量，最后一跳路由器负责标签的弹出；
注：入标签号为本地分配的标号，出标签为下一跳（下游）分配的标签号；
存在上下游路由器概念，基于数据层面定义；
六、MPLS的优化： PHP次末跳 -----倒数第二跳；默认执行
最后一跳路由器在默认情况下需要查看LFIB表后再查看FIB表，然后转发数据；PHP可以使倒数第二跳在已知出接口、下一跳等信息时便将标签号弹出，然后基于出接口转发流量；导致最后一跳路由器仅查看FIB表；
最后一跳路由器，将本地直连路由传递给邻居时使用标号3来告知对方为倒数第二跳；
非直连路由正常分配标签号；
注：pop 标示仅弹出最上层标签—仅仅只是倒数第二跳； untagged 弹出所有标签—意味了离开MPLS domain；
七、配置
1、单播路由协议
2、CEF
3、开启MPLS ----在标签号需要经过的所有接口上
4、（可选，建议配置）–修改MTU值； 链路两端一致；
普通MPLS–1504 MPLS VPN–1508 MPLS TE-1512
r1(config)#interface s1/1
r1(config-if)#mtu ?
<64-17940> MTU size in bytes 修改接口MTU值
r2(config)#interface s1/1
r2(config-if)#mpls ip 开启某个接口的MPLS协议
MPLS协议在工作时，存在两种封装：
| TDP | LDP |
|---|---|
| CISCO私有 | 公有 |
| TCP/UDP 711 | TCP/UDP 646 |
| hello包基于UDP传输，标签信息基于TCP传输 | hello包基于UDP传输，标签信息基于TCP传输 |
r2(config)#mpls label protocol ? 修改封装协议
ldp Use LDP
tdp Use TDP (default)
协议开启后，邻居间使用hello包建立邻居关系，生成邻居表：
r2#show mpls ldp neighbor 存在RID，RID的选举规则同OSPF一致
注：RID同时作为了建立TCP会话的源目ip地址；若存在环回，那么默认使用环回作为RID，此时就必须将环回宣告到路由协议中–必须可达；
r2(config)#mpls ldp router-id serial 1/1 ? 修改RID为S1/1口的地址
force Forcibly change the LDP router id 立即生效
重启设备后生效
当邻居关系建立后，邻居间会将基于FIB表生成的标签号传递给邻居，保存于LIB表中：
r2#show ip cef detail 查看FIB表
r2#show mpls ldp bindings 查看LIB表
之后将LIB表和FIB表进行结合，生成LFIB表，基于该表格进行标签流量转发；
r2#show mpls forwarding-table
使用普通的MPLS来解决BGP的路由黑洞问题：
MPLS将为FIB表中的路由条目分配标签号；但通过BGP学习的条目不分配；而是在访问BGP目标时，压入到达下一跳地址的标签号，来通过中间未运行BGP协议的网络到达下一跳处；