MPLS基礎知識

MPLS基礎知識

MPLS基礎：
1）、標籤交換路由器LSR（Label Switching Router）：能夠進行 MPLS 標籤交換和報文轉發的網絡設備；
2）、MPLS域（MPLS Domain）：由 LSR 構成的網絡區域；
3）、邊緣路由器 LER（Label Edge Router）：位於 MPLS 域邊緣、鏈接其它網絡的 LSR；
4）、核心 LSR（Core LSR）：區域內部的 LSR；
5）、標籤交換路徑 LSP（Label Switched Path）：IP 報文在 MPLS 網絡中通過的路徑。
6）、入節點（Ingress）：LSP 的入口 LER；
7）、中間節點（Transit）：位於 LSP 中間的 LSR；
8）、出節點（Egress）：LSP 的出口 LER。
注：一條 LSP能夠有 0 個、 1 個或多箇中間節點，但有且只有一個入節點和一個出節點。

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MPLS體系結構：
MPLS 的體系結構由控制平面（Control Plane）（無鏈接）和轉發平面（Forwarding Plane）（面向鏈接）組成。

1.首先根據路由協議構建路由信息數據庫（這個是路由表）
2.路由信息數據庫會生成轉發信息數據庫（這個不是路由表，是轉發信息數據庫）
3.LDP協議會根據路由信息數據庫生成標籤轉發信息數據庫，用於標籤轉發的LFIB表

數據包通過流程：當一個IP包到達LER時，首先查找FIB表，FIB表是根據路由表所生成的，經過dis fib命令能夠看到FIB表裏有目的地址/掩碼，下一跳地址，flag，出接口以及tunnel-ID。
一、當一個IP包進入LER時，首先查看FIB表中的tunnel ID字段是否爲0，若是是0，就根據FIB表中的下一跳地址，出接口等信息直接發送出去；若是不爲0，就去查找LFIB表，而後根據標籤進行轉發。
二、當一個帶有標籤的數據包進入LER時，直接查找LFIB表，根據LFIB表中的信息進行交換轉發。（FIB表至關於在2.5和3層之間的表；而LFIB表至關於2和2.5層之間的表）

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MPLS標籤：
一、 轉發等價類：將具備相同特徵的報文歸爲一類，稱爲轉發等價類 FEC（Forwarding Equivalence Class）。
二、 標籤：標籤（Label）是一個短而定長的、只具備本地意義的標識符，用於惟一標識一個分組所屬的 FEC。
三、 MPLS報文格式：

1）、Label：20比特，標籤值字段，用來標識一個FEC。
2）、EXP：3比特，用於擴展。如今一般用作CoS（Class of Service），其做用與Ethernet802.1p的做用相似。
3）、S：1比特，MPLS支持多重標籤。值爲1時表示爲最底層標籤。
4）、TTL：8比特，和IP分組中的TTL意義相同，能夠用來防止環路。
四、 標籤操做類型：
標籤壓入（Push）、標籤交換（Swap）和標籤彈出（Pop）。
五、 標籤分發協議：
1）、LDP
2)、RSVP-TE
3）、MP-BGP
4）、靜態

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LSP的創建：
MPLS 須要爲報文事先分配好標籤，創建一條 LSP，才能進行報文轉發。標籤由下游分配，按從下游到上游的方向分發。（LSP是一個單向的路徑）
一、 LDP鄰居創建原理：
1）、首先運行LDP協議的設備每隔4s（大概）向MA網絡中發送hello報文，報文的源地址爲出接口地址，目的地址爲224.0.0.2，使用UDP協議，源目端口都爲646（全部路由器都監控這個地址）；
2）、發現鄰居以後，就發送初始化報文，協商能力（是以mpls lsr-id爲源目地址，從發現了鄰居以後，都是單播報文）這個時候爲TCP協議，主動發起端源端口爲隨機高端口，目的端口爲TCP 646（對端回包端口就反過來）；
3）、相互之間發送地址信息報文，包括本身全部直連地址；
4）、相互之間發送標籤映射信息報文，針對本身和已經收到的FEC分配標籤，並將標籤信息以單播方式發送給鄰居（注意：華爲只爲主機路由分配標籤）；
5）、將本身生成的標籤和收到的標籤都放入標籤信息數據庫裏（dis mpls ldp lsp）；
6）、根據標籤信息數據庫生成標籤轉發信息表（LFIB，dis mpls lsp），全部的數據是查找這個表進行標籤轉發的。
二、 RSVP-TE：（Resource Reservation Protocol Traffic Engineering）是對 RSVP 的擴展，用於基於約束的 LSP 的創建和刪除。
三、 MP-BGP：支持爲 MPLS ××× 業務中私網路由和跨域 ××× 的標籤路由分配標籤。

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MPLS詳細轉發過程：
一、NHLFE（也叫LFIB表）：下一跳標籤轉發表項 NHLFE（Next Hop Label Forwarding Entry）用於指導 MPLS報文的轉發；NHLFE 包括： Tunnel ID、出接口、下一跳、出標籤、標籤操做類型等信息。
二、FTN：FEC 到一組 NHLFE 的映射稱爲 FTN（FEC-to-NHLFE）；經過查看 FIB 表中 Tunnel ID 值不爲 0x0 的表項，可以得到 FTN 的詳細信息。FTN 只在 Ingress存在。
三、ILM：入標籤到一組下一跳標籤轉發表項的映射稱爲入標籤映射 ILM（Incoming Label Map）；ILM 包括： Tunnel ID、入標籤、入接口、標籤操做類型等信息；ILM 在 Transit 節點的做用是將標籤和 NHLFE 綁定。經過標籤索引 ILM 表，就至關於使用目的 IP 地址查詢 FIB，可以獲得全部的標籤轉發信息。
四、Tunnel ID：Tunnel ID 的長度爲 32 比特，只是本地有效。
五、具體報文轉發流程：
1）、當一個IP包到達LER時，首先查找FIB表，FIB表是根據路由表所生成的，經過dis fib命令能夠看到FIB表裏有目的地址/掩碼，下一跳地址，flag，出接口以及tunnel-ID。
2）、當一個IP包進入LER時，首先查看FIB表中的tunnel ID字段是否爲0，若是是0，就根據FIB表中的下一跳地址，出接口等信息直接發送出去；若是不爲0，就去查找LFIB表，而後根據標籤進行轉發。
3）、當一個帶有標籤的數據包進入LER時，直接查找LFIB表（內容與ILM表同樣），根據LFIB表中的信息進行交換轉發。

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MPLS環路檢測方法：
一、IGP防環機制（控制層面）
二、TTL（數據層面）

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MPLS對TTL的處理模式：
一、 Uniform 模式（默認模式）：
當收到一個IP包時，首先將IP報文中的TTL減1，而後再copy到MPLS的TTL中，而後在MPLS域中傳遞的時候，每通過一跳，都會減去MPLS中的TTL值，到了出MPLS域的時候（如次末跳彈出），就將MPLS中的TTLcopy回IP的TTL中，已達到防環的機制。
二、 Pipe 模式：
當收到一個IP包時，首先將IP的TTL減1，而後不會copyIP的TTL到MPLS的TTL，會直接給MPLS的TTL置爲255，IP的TTL仍是保持原來的不變，當出MPLS域的時候，纔開始繼續IP的TTL值。