HCIP MPLS总结

一、MPLS--多协议标签交换

多协议：可以基于多种不同的3层协议来生成2.5层的标签信息；

包交换：包为网络层的PDU，故包交换是基于IP地址进行数据转发；就是路由器的路由行为；

原始的包交换：数据包进入路由器后，路由器需要查询本地的路由表（RIB-路由信息数据库），再基于下一跳或者目标ip查询本地的ARP表，才能进行数据的转发；

快速的包交换：一次路由多次交换；每个数据流中的第一个包将被基于原始包交换规则转发；过程中生成缓存列表，记录整个通讯过程，该数据流量剩余数据包仅查询缓存记录即可；

特快的包交换：无需路由，直接交换； CEF-cisco特快交换，为cisco私有技术；非cisco厂商设备均存在和cef转发机制相同的技术；

路由表、ARP –>转换为 FIB（转发信息数据库）表    流量转发过程中仅查询FIB表即可；

FIB的特点：在将路由器表转换过程中，存储递归查询结果；同时将新封装的二层地址进行绑定；

标签交换：数据包在进入到的MPLS的域内后，将在第2层和3层中间压入标签号；使得域内的路由器在转发该数据包时，基于2.5层的标签号仅需要查询本地的一张LFIB表（标签转发信息数据库）,最初在包交换仅支持原始交换时，标签的意义在于更快的查询；但随着包交换的加速，使用标签交换失去了快速查表的优势；

二、当下MPLS存在的意义

1、解决BGP的路由黑洞       2、MPLS  VPN         3、MPLS  TE 流量工程

另外：随着包交换的加速，使得今天的MPLS技术也开始基于FIB表工作；来提高MPLS的工作效率；

三、MPLS工作过程

控制层面：路由协议工作，生成RIB，流量的方向即为控制流量；

数据层面：设备基于路由表访问目标，产生数据流量；与控制层面方向相反；

1、控制层面

1）在没有MPLS时控制层面仅生成RIB（路由表）和FIB（转发信息数据库）；FIB是基于RIB生成；

2）MPLS协议会启动TDP（cisco私有）或LDP（公有），直连设备间将建立邻居关系；

LDP--  基于UDP和TCP的646端口工作；先使用udp发送组播hello包发现邻居，获取邻居ip地址，再和该直连邻居建立TCP的会话；邻居关系建立后；为了邻居关系间的稳定，一般使用设备的环回地址来建立tcp会话；建议设置环回地址为mpls协议的route-id，该id值将携带在组播收发的hello报文中，之后自动进行tcp会话建立；

总结：MPLS协议需要在直连邻居间使用router-id地址来进行TCP的会话；故前提条件为，route-id必须为设备真实使用的ip地址，建议为环回地址—稳定；    组播hello包在直连的物理接口上收发，来获取对端的router-id，自然也要求router-id值间路由可达；

因此正常在建立LDP的邻居关系间，路由协议已经收敛完成，RIB和FIB表已经生成；

3）MPLS在建立邻居关系后，生成邻居表；LDP协议再基于FIB表中学习到的路由条目生成标签号；cisco设备默认基于FIB表中所有学习到的路由条目生成标签号，华为设备默认仅基于FIB表中32位掩码的主机路由生成标签号；原因在于正常32位主机路由为ospf学习的环回接口，正常工程中只有BGP和MPLS  VPN才会基于环回通讯，使用标签转发；其他普通流量还是基于特快包交换来进行；反观cisco在启动MPLS以后，所有流量将基于标签转发，降低了转发效率（前提为默认）

4）标签号生成后，将存储于本地的LIB表-标签信息数据库；LIB表将在邻居间共享；

        LIB表中装载本地及邻居为每条路由分发的标签号；

5）运行MPLS协议的设备，将LIB和FIB进行结合，将标签号和最佳路径的关系映射生成LFIB表（标签转发信息数据库）

注：控制层面生成的表格

RIB --> FIB --> LIB --> LFIB   前两张表为路由协议工作后生成，后两张表为MPLS的LDP协议生成；

2、数据层面

1) 没有MPLS协议，基于FIB表正常转发即可

2) 名词：MPLS domain – MPLS的工作半径   

          edge LSR（PE）--边界标签交换路由器  工作mpls域的边缘，连接域外设备

LSR （P） -- 标签交换路由器   整体工作MPLS域内 

3) 当流量进入到第一台pe设备时， 在没有特快交换之前，路由器基于目标IP地址查询本地的RIB；之后还要在LIB表中对应才能确定流量是否应该压入标签，需要两张表的查询；在存在特快交换时，流量进入第一pe时，直接查询FIB表，表中关联标签号，将直接确定是否压入标签；流量再到P路由器，接收到流量中若存在标签基于LFIB表转发，若没有标签基于FIB表即可；流量从最后一台边界离开MPLS 域时将弹出标签；

存在标签号的流量，进入路由器时，入标签表应该为本地路由器分配的编号，出标签为本地的下游（下一跳）设备分配的标签号；  上下游的概念基于数据层面进行标定；

四、标签号 

标签被压入在2层与3层之间，称为2.5层

标签的格式---32位，4个字节

前20位为标签号，2^20个标签号；其中1-15号保留，作为特殊编号；

第20-222位exp，3位8个数，为优先级，用于QOS策略使用；

第23位为栈底位，该位为1标识该标签为最后一层标签；MPLS最大可以在一个数据包中封装3次标签；

普通的MPLS 一层标签    MPLS  VPN  两层      MPLS  TE  3层

TTL  生存时间   在第一次压入标签时，将当前数据包中的3层TTL复制到标签中；之后查询一次标签TTL减一，在最后一跳设备弹出标签时将2.5层的TTL复制到3层报头中；

五、MPLS的次末跳

倒数第二跳  默认执行

边界LSR将本地的直连网段传递给MPLS域内邻居后，LDP分配标签号为3，告知倒数第二跳设备它的身份；导致倒数第二跳设备在查询LFIB表后，已知转发路径的前提下提前弹出标签，使得最后一跳路由器均只需要查询FIB表； 否则最后一跳路由器在查询LFIB表后，弹出标签还需要查询FIB；

六、MPLS的配置

前提条件：IP可达--- 使用路由协议全网可达

配置MPLS – LDP

第一步、必须先定义MPLS的router-id

要为本地设备的真实ip地址，且邻居可达，因为 该地址将用于建立TCP会话，建议使用环回地址---稳定。 

[r2]mpls lsr-id 2.2.2.2   

第二步、开启MPLS协议                     

[r2]mpls     

第三步、 再激活LDP协议      

[r2-mpls]mpls ldp     

[r2-mpls-ldp]q

第四步、需要在所有标签经过的接口上开启协议

[r2]interface GigabitEthernet 0/0/1

[r2-GigabitEthernet0/0/1]mpls    先开启MPLS

[r2-GigabitEthernet0/0/1]mpls ldp   再激活LDP协议

当启动配置完成后，邻居间使用UDP报文组播收发hello包；之后基于hello包中的router-id地址进行TCP会话的建立；

[r3]display tcp status

TCPCB    Tid/Soid Local Add:port        Foreign Add:port      VPNID  State

b4cf3d64 167/6    3.3.3.3:646           4.4.4.4:50858         0      Established

b4cf3adc 167/3    3.3.3.3:50806         2.2.2.2:646           0      Established

查看邻居表

当tcp会话建立后，邻居间基于TCP会话再建立邻居关系，生成邻居表：

[r3]display  mpls ldp peer

再然后基于本地的FIB表，默认华为仅针对32位的主机路由生成标签号；存储于LIB表中，之后邻居间共享LIB表；

[r3]display  fib--- 查看FIB表

[r4]display  mpls ldp  lsp--查看LIB表，装载本地和邻居为各条路由分配的标签号

最后路由器将LIB和FIB集合，生成最佳路径的标签转发规则—LFIB

[r4]display mpls lsp  查看LFIB表

注：默认华为仅针对32位主机路由分配标签

所有接口都开启MPLS

[r3]mpls

[r3-mpls]lsp-trigger all   开启功能，将针对fib表中所有路由进行标签号的分配

查看并记录路径记录

[r2]tracert -v -a 2.2.2.2 56.1.1.2