僞裝網絡工程師20——MPLS動態LSP介紹

1、背景介紹

以前介紹靜態LSP在小規模的場景下能夠進行手動配置，當網絡規模變大時，靜態LSP的配置就變得複雜，他須要爲每個FEC建立label，手工配置的靜態LSP就不符合當前場景。 相似於IGP的ospf，rip等協議的路由表，MPLS在控制面也須要一個協議來構建標籤表，此處用到的協議就是ldp（label distribute protocol）。當控制面的標籤表構建完成後，在實際轉發時路由器看的是標籤轉發表（lfib），這點跟igp的fib表概念很類似。

2、實驗介紹

本次實驗拓撲以下圖所示：

在上圖中，端口的IP地址爲xx.0.0.x/24（x爲路由器編號），如R1上g0/0/0接口地址爲12.0.0.1/24，每一個路由器的使用x.x.x.x/32（x爲路由器編號）做爲：

• loopback 0地址
• ospf router-id
• mpls lsr-id
• ldp通訊地址

相似於BGP協議，LDP協議也須要一個地址做爲通訊地址，這個地址默認是lsr-id的公網地址，若是是私網地址則爲接口的主IP地址，因此本例中ldp的通訊地址默認爲x.x.x.x/32，爲了讓通訊地址可以正常通訊，在MPLS下層須要藉助IGP協議，本例採用ospf協議

3、配置信息

接口IP地址這些設置省略，本次僅演示R1上的配置，其他路由器上配置相似，再也不贅述：

# 先打通底層IGP，爲後續MPLS作準備
[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 
[R1-ospf-1]area 0
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.0.0.1 0.0.0.0
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0

# 全局使能MPLS，lsr-id不會自動選舉，必須手動設置
[R1]mpls lsr-id 1.1.1.1   
[R1]mpls
[R1]mpls ldp 

# 在對應接口上啓用mpls功能 
[R1]interface g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]mpls 
[R1-GigabitEthernet0/0/0]mpls ldp

至此，配置完成，能夠經過tracert來查看1.1.1.1/32去往5.5.5.5/32確實是經過標籤轉發進行，而沒有經過IGP走IP報文

<R1>tracert -v -a 1.1.1.1 5.5.5.5

 traceroute to  5.5.5.5(5.5.5.5), max hops: 30 ,packet length: 40,press CTRL_C t
o break 

 1 12.0.0.2[MPLS Label=1026 Exp=0 S=1 TTL=1] 30 ms  30 ms  20 ms 

 2 24.0.0.4[MPLS Label=1025 Exp=0 S=1 TTL=1] 30 ms  20 ms  30 ms      #注意：此處是倒數第二跳一彈出標籤，後續會詳細介紹

 3 45.0.0.5 40 ms  30 ms  30 ms

4、MPLS LDP詳解

1.創建LDP鄰居

當路由器的物理接口激活LDP協議後，該接口會向224.0.0.2組播發送數據報文用於發現鄰居

數據報文中會攜帶用於LDP通訊的地址，默認狀況下通訊地址是lsr-id的公網地址，若是lsr-id不是公網地址，則會用接口的主地址做爲通訊地址，，後期等LDP鄰居創建後，鄰居之間的keepalive報文也是經過該地址通訊

通訊地址也能夠手動指定

[R1-GigabitEthernet0/0/0]mpls ldp transport-address ?
  Ethernet         Ethernet interface
  GigabitEthernet  GigabitEthernet interface
  LoopBack         LoopBack interface
  NULL             NULL interface
  interface        Specify Transport Address As One Of Interface

當接口相互之間交互過通訊地址後，由地址大的一方主動發起TCP會話請求，通過三次握手後最終創建鏈接，至此LDP鄰居關係創建完成

二、LDP協議的標籤分發策略

LDP協議默認會給每個32位的FEC分配一格標籤，且在MPLS中，這些標籤雖然是無序分發的，但有下面3種策略

• 主動發送/被動拉取
  主動分發：當A路由器爲他的FEC分配完標籤後主動通告給它的LDP鄰居（默認）
  被動拉取：當A路由器爲他的FEC分配完標籤後，當它的LDP鄰居請求時再發送給它的鄰居

  [R2-GigabitEthernet0/0/1]mpls ldp advertisement ?
  dod  Downstream On Demand Advertisement Mode
  du   Downstream Unsolicited Advertisement Mode

• 等待/非等待
  等待：對於不一樣路由器上相同的FEC，只有收到下游路由器通告的標籤後纔會將本身給這個FEC分配的標籤通告給上游路由器（默認）
  非等待：路由器給FEC分配標籤後直接轉發給LDP鄰居，不須要等待下游路由器對該FEC的通告

• 自由/保守
  自由：因爲低層IGP互通，對於一個FEC可能會有多個路由器爲他分配標籤，但它只會選擇路由表中下一跳路由器分配的標籤做爲LSP路徑，對於其餘路由器爲這個FEC分配的標籤自由策略是保留（默認）
  保守：保守策略就是不保留除下一跳路由器以外，其餘路由器爲這個FEC分配的標籤

  三、LDP的水平分割

  相似RIP協議同樣，LDP協議也有水平分割，即從一個接口接收到了FEC標籤，不會把本地爲這個FEC分配的標籤從這個接口再發出去。但水平分割這個策略默認是關閉的，同一時刻就可能有如下這種狀況
  
  R2與R3都在向對方發送相同FEC的標籤，此時LSP之因此可以不成爲環路的緣由就是他會選擇IGP中下一跳地址通告的FEC標籤做爲LSP路徑

  四、LDP的POP彈出標籤動做

  不一樣於靜態MPLS最後一跳彈出標籤，啓用LDP後它的POP動做發生在倒數第二跳
  
  從下面能夠看出，R4再將數據報文交給R5的時候，就已經變成了純IP報文，這麼作的緣由是爲了減輕MPLS域邊界路由器的負擔，同時提高轉發效率。若是彈出標籤的動做發生在邊界路由器上，他則要先再轉發表中找到相應的隧道信息拆掉標籤，再一次查詢轉發表進行IP報文轉發。

  <R1>tracert -v -a 1.1.1.1 5.5.5.5
  
  traceroute to  5.5.5.5(5.5.5.5), max hops: 30 ,packet length: 40,press CTRL_C t
  o break 
  
  1 12.0.0.2[MPLS Label=1026 Exp=0 S=1 TTL=1] 30 ms  30 ms  20 ms 
  
  2 24.0.0.4[MPLS Label=1025 Exp=0 S=1 TTL=1] 30 ms  20 ms  30 ms      
  
  3 45.0.0.5 40 ms  30 ms  30 ms

  那麼他是如何判斷哪一個交換機是倒數第二個從而觸發POP動做的呢？MPLS的LDP標籤是從1024開始分發，他有0~15共16個保留標籤，路由器默認會給本地起源的FEC標籤分配爲3
  
  當上遊路由器發現下游FEC標籤爲3時，就觸發POP動做，會彈出標籤將IP報文送給邊界路由器

  [R4]dis tunnel-info tunnel-id 0x1
  Tunnel ID:                    0x1
  Tunnel Token:                 1
  Type:                         lsp
  Destination:                  5.5.5.5
  Out Slot:                     0
  Instance ID:                  0
  Out Interface:                GigabitEthernet0/0/1
  Out Label:                    3
  Next Hop:                     45.0.0.5
  Lsp Index:                    4097

  這麼作雖然減輕了邊界路由器的負擔提高了轉發效率，可是也帶來了一個新的問題：標籤中EXP用於優化的信息丟失，一般一個優化是要求端到端的，這樣就不知足端到端的要求，解決辦法是用標籤0代替標籤3，他會保留除label外的其餘字段
  
  這樣最後邊界路由器看到label 0時直接進行IP報文轉發，而優先級等字段也得以保留

  5、總結

  經過上述內容，咱們能夠將動態LDP總結爲如下幾點：

  1. MPLS域中的LDP協議會依賴低層的IGP協議進行LSP路徑選擇與防環
  2. LDP協議默認工做在主動，等待，自由模式下
  3. LDP協議的POP動做發生在倒數第二跳