MPLS基础理论

MPLS简介

        MPLS(Multiprotocol Label Switching)是多协议标签交换的简称，多协议指的是MPLS支持多种网络协议，比如IP、IPv6、IPX等，且兼容ATM、帧中继、以太网、ppp等多种链路层技术。标签交换就是指对报文打上标签，根据标签进行转发。

MPLS网络模型

        

        在MPLS域中定义了处于不同位置和功能的设备别名。如下：

        LER标签边界路由器，会给IP包打上标签和去掉标签。

        LSR标签交换路由器，会通过标签转发报文。

        LSP标记交换路径，这是一个单向的报文经过标签转发的路径。可能不是原路返回所以是单向的。

        所以在MPLS域中存在入节点和出节点这个定义。在LSP中，IP报文进入MPLS域并打上标签的设备为入节点，标签报文出MPLS域并去掉标签的设备为出节点。

MPLS结构

下面这篇文章我写了MPLS结构，这里就不再赘述了。

SDN架构与传统网络架构-CSDN博客

MPLS报文格式

二层帧格式

         在IP包帧头和IP头之间插入一个MPLS数据报头

         MPLS头部总长度为4Bytes（32bits）

        标签Label长度20bits，用来标识标签

        EXP（Experimental Use）长度3bits，用来做Qos（服务质量）

        S（Bottom of Stack）长度1bit，栈底位。多个MPLS头时进行标识

        TTL长度8bits，存活时间

标签嵌套

        当一个数据报有多个标签时会用S标识多个标签。

MPLS VPN中会出现二层标签

MPLS TE中会出现三层标签

MPLS转发流程

NHLFE

入节点-NHLFE：Next Hop Label Forwarding Entry（下一跳标签转发表项）

LSP表项 

FEC 

        MPLS是使用标签来进行转发，而我们一般发送的是IP报文并没有携带标签，这就不得不再去给这个IP报文打上一个标签好让它能在MPLS域中进行转发。

        我们该如何给IP报文打上标签是一个问题，如果每一个包我们都给他打上不同的标签进行转发，这样标签未必也太多了。在MPLS中定义了FEC（forwarding equivalence class 转发等价类），FEC是在转发过程中以等价的方式处理的一组数据分组。

        转发等价类，人如其名。就是符合相同转发条件的一组数据报文。路由器会给属于同一个FEC的数据报文打上相同的标签，每一个FEC分配到的标签都不一样。

        FEC的等价匹配条件很多：有相同的IP前缀，属于某特定组的组播报文，目的IP地址匹配某一个特定前缀的报文，在MPLS VPN中属于同一个VPN的报文等等。

标签操作类型

        标签操作类型有三种，分别对应了相应的标签功能。

Push(入栈)

        当IP报文进入MPLS域时，MPLS边界设备在报文二层首部和IP首部之间插入一个新标签；或者MPLS中间设备根据需要，在标签栈顶增加一个新的标签（即标签嵌套封装）。

Swap(交换)

        当报文在MPLS域内转发时，根据标签转发表，用下一跳分配的标签，替换MPLS报文的栈顶标签。

Pop(出栈)

        当报文离开MPLS域时，将MPLS报文的标签去掉。

MPLS-转发流程

        当一个IP报文发送到入节点LER，此时LER会去查看FIB表(IP转发表)并根据NHLFE(入节点NHLFE中的数据同步到了FIB中，所以是看的FIB中的NHLFE数据)为IP报文打上标签并送给LSR，LSR会去查看LFIB(标签转发表)，此时LFIB中会有LSP的表项并发送给出接口LER，出接口LER通过LFIB表把标签包的标签去掉发送到IP域。