MPLS小結

MPLS
MPLS：多協議標籤交換，工做在數據鏈路層與網絡層之間，即2.5層，支持多種協議，基於標籤進行路由。傳統的包交換是基於IP地址進行數據轉發的。
MPLS的主要解決的問題：
1）BGP的路由黑洞（一層標籤，爲普通MPLS分組使用）
2）MPLS ×××（兩層標籤）
3）MPLS TE(流量工程)（三層標籤）
1、MPLS的基本概念

一、轉發等價類
MPLS做爲一種分類轉發技術，將具備相同轉發處理方式的分組歸爲一類，稱爲FEC（Forwarding Equivalence Class，轉發等價類）。相同FEC的分組在MPLS網絡中將得到徹底相同的處理。目前設備只支持根據報文的網絡層目的地址劃分FEC，即到同一個目的地址的全部報文就是一個FEC。

二、標籤
標籤是一個固定長度爲4字節，僅具備本地意義的短標識符，用於惟一標示一個分組所屬的FEC。一個標籤只能表明一個FEC。標籤的封裝結構以下圖：
Label Exp S TTL
Label:標籤值字段，長度爲20位，用來表示一個FEC。
Exp:長度爲3位，協議中沒有明確規定，一般用做CoS。
S:長度爲1位，MPLS支持多種標籤。值爲1時，表示爲最底層標籤。
TTL:長度爲8位，和IP分組中的TTL意義相同，能夠用來防止環路。、

3. 標籤交換路由器（P路由器）
   LSR（Label Switching Router，標籤交換路由器）是具備標籤分發能力和標籤交換能力的設備，是MPLS網絡中的基本元素。
4. 標籤邊緣路由器（PE路由器）
   位於MPLS網絡邊緣、鏈接其餘網絡的LSR稱爲LER（Label Edge Router，標籤邊緣路由器）。
   五、標籤分發協議
   標籤分發協議(LDP)是 MPLS 體系中的一種主要協議。在 MPLS 網絡中，兩個標籤交換路由器(LSR)必須用在它們之間或經過它們轉發流量的標籤上達成一致。
5. 標籤交換路徑
   屬於同一個FEC的報文在MPLS網絡中通過的路徑稱爲LSP（Label Switched Path，標籤交換路徑）。
   7.轉發信息庫
   FIB從概念上講相似於路由表或信息庫。它維護着一個IP路由表中包含的轉發信息的
   鏡象。當網絡中路由或拓樸結構發生了變化時，IP路由表就被更新，而這些變化也反映在FIB中。RIB表把全部路由協議學習到的路由彙總到一塊兒，通過優選，把優選結果的路由加入到FIB表，供轉發使用。因此FIB是RIB的一個子集。
   8.標籤信息庫
   對路由表中的每一條IGP的IP前綴來講，第一臺LSR都會進行本地捆綁，也就是說，
   爲IPv4前綴捆綁標籤。而後LSR再將該捆綁的標籤分發給全部LSP鄰居。這些接收到的標籤轉換爲遠程標籤。以後鄰居將該遠程和本地標籤存儲於一張特殊的表中，這張表就是標籤信息庫（LIB）。
   9.標籤轉發信息庫
   在LFIB中，本地捆綁的標籤被做爲入站標籤，經過路由表選擇的遠程捆綁標籤中的一
   個做爲出站標籤。所以，當一臺LSR收到一個帶標籤的報文之後，它就（根據LFIB）有能力將爲本身分配的入站標籤交換爲其鄰接的下一跳LSR分配的出站標籤了。
   LFIB是CEF中的FIB+標籤交換造成的LIB結合而成的(迭代)。

LFIB的每個條目中包括輸入標誌，輸出標誌，輸入接口和輸出端口的MAC地址，轉發表由輸入標誌對條項進行檢索檢查。

LIB與LFIB的區別
經過LIB，只保存有標籤信息，並無出接口和下一跳信息，而你的LFIB，必須有出接口和下一跳信息，不然，沒法實現轉發

10. 控制平面和轉發平面
    MPLS節點由兩部分組成：
    控制平面（Control Plane）：負責標籤的分配、路由的選擇、標籤轉發表的創建、標籤交換路徑的創建、拆除等工做。
    轉發平面（Forwarding Plane）：依據標籤轉發表對收到的分組進行轉發。

2、IP轉發原理 
利用路由協議(靜態\RIP\OSPF等)生成路由表，根據目的IP地址進行轉發，在IP報文
轉發的過程當中，目的IP地址保持不變。其中用到兩個表： 
RIB（路由表）：路由信息庫，經過各類路由協議獲取路由信息。 
FIB（CEF表）：轉發信息庫，根據RIB生成，用於指導IP報文的轉發。 
路由器收到數據包，查看數據包的目的IP地址（IP頭部），查找CEF表，根據CEF錶轉發數據。

3、MPLS的工做原理
使用路由協議傳遞路由條目時，路由器上使用LDP/TDP爲FIB表中的每一條路由條目均分配一個標籤號，裝載於LIB表中，同時傳遞給鄰居，LIB表中還記錄鄰居傳遞到本地的標籤號，而後路由器基於本地的FIB表和LIB表生成LFIB表。在MPLS網絡中，路由器根據LFIB錶轉發分組。
轉發過程是：輸入端的標記邊緣路由器（LER）接收分組，並給分組貼上標籤，標籤交換路由器（LSR）對帶有標籤的分組進行交換，而後，輸出端的標籤邊緣路由器(LER)去掉標籤，並將分組傳送給終端用戶。

4、IP轉發與MPLS轉發的比較
IP包頭長度20字節，MPLS包頭長度是4字節，基於MPLS轉發的效率高於基於IP轉發。 
IP網絡是逐跳轉發數據，收到數據包，查找路由表發給下一跳就能夠，而不關心下一跳路由器到底把數據包給誰。IP的逐跳轉發，在通過的每一跳處，必須進行路由表的最長匹配查找（可能屢次），速度緩慢。
MPLS 網絡中，預先分配標籤，生成LSP。 MPLS的標籤轉發，經過事先分配好的標籤，爲報文創建了一條標籤轉發通道（LSP），在通道通過的每一臺設備處，只須要進行快速的標籤交換便可（一次查找）。

4、MPLS轉發的四個動做：
1.數據包由IP域進入到MPLS 域，LER根據標籤轉發表壓入標籤（PUSH）。
2.在MPLS域轉發數據包時，LSR根據標籤轉發表替換標籤（SWAP）。
3.當數據包離開MPLS域時，LER是彈出標籤（POP）。PHP：倒數第二跳彈出。
4.在最後一跳將全部標籤移除（Untag）。

5、LSR如何判斷所收到的報文是MPLS標籤報文? 
根據二層協議字段進行判斷承載的是不是MPLS報文：以太網：0x8847（單播）
和0x8848（組播）；PPP：0x8281 MPLSCP，一種新的NCP協議。 

6、次末跳彈出機制（Penultimate Hop Poping）
在MPLS ×××應用中，末跳路由器（輸出端LER）在默認狀況下須要查看LFIB表後再查看FIB表，而後轉發數據（轉發給CE,即客戶端路由器），而PHP路由器在已知出接口、下一跳等信息時，即可以將頂層標籤彈出，而後將數據包轉發給末跳路由器（輸出端LER），致使末跳路由器轉發數據包時只需查看FIB表，節省了一次LFIB表的查詢。
爲了讓次末跳LSR執行次末跳彈出，其下游的末跳LSR須要向次末跳LSR分發implicit-null標籤，針對全部帶有imp-null的remote標籤的包，次末跳路由器就執行pop動做，將頂層標籤彈出。爲何要強調「頂層」呢？這是由於對於MPLS ×××環境來說，下面還有一層×××標籤，PHP彈出以後的數據包仍然不是本來的IP包，而是帶有×××標籤的標籤包。這樣egress PE收到這個標籤包以後，進行的不是IP的layer-3查找而仍然是標籤查找，只不過查找的是×××標籤所對應的VRF實例而已。查找完成以後就彈出×××標籤包並放入對應的VRF實例裏面發送給CE。

注意：PHP是MPLS的一種優化或補充，主要應用環境是MPLS ×××。要知道MPLS和MPLS ×××是兩個不一樣的概念，並且，普通的MPLS分組使用一層標籤，而MPLS ×××使用兩層標籤。對於普通MPLS分組，沒有PHP，標籤交換和數據轉發也能正常完成。

名詞解釋：MPLS domain：MPLS的工做範圍LSR（P路由器）：標籤交換路由器LER（PE路由器）：標籤邊界路由器CE（客戶端路由器）：不工做於MPLS域