MPLS基础知识

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;

IP       fast0/0                   172.16.20.115(7)

       (递归后的出接口)           0 packets, 0 bytes

                                   epoch 0

                                   sourced in sev-epoch 357

                                   Encap length 14

                                   701CE7662A9768EFBD1D24C50800  新的二层封装

                                   目标MAC    源MAC      类型号

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;

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

  • 工作过程

控制层面:路由协议工作,生成RIB-FIB,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;

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,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;

MPLS基础知识_第1张图片

 MPLS基础知识_第2张图片

MPLS基础知识_第3张图片 

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MPLS基础知识_第5张图片 

MPLS基础知识_第6张图片 

 

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