06 MPLS原理

MPLS原理及配置V1.1课程目标 经过本章的学习，你可以获得以下收获： 了解MPLS多标签交换的概念，及其作用 了解MPLS多协议标签交换的和过程 了解标签分发协议LDP 配置MPLS多协议标签交换课程 MPLS简介 MPLS的基本概念和术语 MPLSLSP标签交换路径 标签分发和管理 标签分发协议LDP©ZTECorporation.Allrightsreserved多协议标签交换Multi-ProtocolLabelSwitching 目的： 将IP与ATM的高速交换技术结合起来，实现IP分组的快速转发 特点： 多协议：可支持任意的网络层协议（如IPv6、IPX）和链路层协议（如ATM、FR、PPP等） 标签交换：给报文打上固定长度的标签，以标签取代IP转发过程©ZTECorporation.Allrightsreserved传统IP转发 传统IP转发的特点： IP通讯是基于逐跳的方式 转发报文时依照最长匹配原则 网络设备需要知道全网路由，没有则无法转发该网段报文 QoS无法得到有力保障47.1�S2�47.1�S2�47.1�S2�S2�S1�S1�S2�S1�S2�47.1.0.0/16�©ZTECorporation.AllrightsreservedATM转发 ATM转发的特点： 链路层选路，使用VPI/VCI便于硬件交换 面向连接，提供QoS保证 具有流量控制 支持多种业务类型，如实时业务�����������(�VCC)������������(�VPC)�VP������VC������VC������NNI���NNI�VPI=2�VCI=44�VPI=1�VCI=1�VPI=26�VCI=44�VPI=20�VCI=30�UNI�UNI�©ZTECorporation.Allrightsreserved解决:MPLS Multi-ProtocolLabelSwitching多协议标签交换 是介于二层和三层之间的技术，即2.5层 是将标记转发和三层路由结合在一起的一种标准化路由和交换技术解决方案 多协议表示可以与多种网络协议共存 在MPLS网络边缘进行三层路由，内部进行二层交换*©ZTECorporation.AllrightsreservedMPLS的优势 MPLS为IP网络提供面向连接的服务 提供高服务质量的Internet服务 支持高带宽高速率的IP转发 在提供IP业务时能确保QoS和安全性 具有流量工程能力 很好的支持VPN功能课程内容 MPLS简介 MPLS的基本概念和术语 MPLSLSP标签交换路径 标签分发和管理 标签分发协议LDP©ZTECorporation.AllrightsreservedMPLS的概念©ZTECorporation.AllrightsreservedMPLS的工作原理 MPLS域外采用传统的IP转发，MPLS域内按照标签交换，无需查找IP。©ZTECorporation.AllrightsreservedMPLS基本概念和术语 标签（Label）： 是一个比较短的，定长的，通常只具有局部意义的标识，这些标签通常位于数据链路层的二层封装头和三层数据包之间，标签通过绑定过程同FEC相映射。 转发等价类（FEC） ForwardingEquivalenceClass，是在转发过程中以等价的方式处理的一组数据分组，可以通过地址、隧道、COS等来标识创建FEC；通常在一台设备上，对一个FEC分配相同的标签。 标签交换路径（LSP） 一个FEC的数据流，在不同的节点被赋予确定的标签，数据转发按照这些标签进行。数据流所走的路径就是LSP。 标签交换路由器（LSR） LabelSwitchingRouter，LSR是MPLS的网络的核心路由器，它提供标签交换和标签分发功能。 边缘标签交换路由器LER LabelSwitchingEdgeRouter，在MPLS的网络边缘，进入到MPLS网络的流量由LER分为不同的FEC，并为这些FEC请求相应的标签。它提供流量分类和标签的映射、标签的移除功能。©ZTECorporation.AllrightsreservedMPLS的标签（lable） MPLS标记是在0~1048575之间的一个20比特的整数，它用于识别某个特定的FEC；该标记被封装在分组的第二层信头中；标签仅具有本地意义。©ZTECorporation.Allrightsreserved标签的封装©ZTECorporation.Allrightsreserved标签堆栈 两个或更多的MPLS标签，或称标签堆栈，理论上支持无限制的标签嵌套，从而提供无限的业务支持能力； 网络层的包头紧跟在底部标签堆栈位设为1的标签之后； 包的转发是基于标签堆栈最顶部的标签，LSR在收到一个包之后，检查顶部标签，来决定下一跳©ZTECorporation.AllrightsreservedMPLSDomainLSRyLSRxLSRzLSPIngressEgressFECpFECqFECp+qFEC转发等价类 FEC：就是一系列有着某些共同属性的数据流集合。这些数据在转发的过程中被LSR以相同的方式处理，正是从转发处理这个角度讲，这些数据“等价” 具有相同转发处理方式的分组 具有同一地址前缀的单播包 具有相同目的地址的组播包 具有相同的服务等级等©ZTECorporation.AllrightsreservedMPLS关键术语 LSR–标签交换路由器，完成FEC到LSP的建路 LER–边界标签交换路由器，完成FEC划分，流量工程，LSP建路发起，IP包转发 LSP–标签交换通路，用于IP包转发 LDP–标签分发协议，用于分配标签课程内容 MPLS简介 MPLS的基本概念和术语 MPLSLSP标签交换路径 标签分发和管理 标签分发协议LDP©ZTECorporation.AllrightsreservedLSP的建立 LSP驱动方式： 流驱动：收到的报文驱动LSP建立 拓扑驱动：拓扑信息（路由）驱动LSP建立 应用驱动：应用（如QoS）驱动LSP建立 信令协议，用于在LSR之间分配标签，建立LSP： LDP：LabelDistributionProtocol, CR-LDP：ConstrainedRouteLDP, RSVP-TE MP-BGP*©ZTECorporation.AllrightsreservedLSP的建立过程 在MPLS网络中标签交换路径LSP的形成分为三个过程： 网络启动之后在路由协议（如OSPF、IS-IS等）的作用下，各个节点建立自己的路由表 根据路由表，各个节点在LDP的控制之下建立标签交换转发信息库LIB 将入口LSR、中间LSR和出口LSR的输入输出标签互相映射拼接起来后，就构成了一条LSP©ZTECorporation.Allrightsreserved第一个过程：路由表的形成在动态路由协议的作用下，每个路由器形成自己的路由表©ZTECorporation.Allrightsreserved第二个过程：LIB的形成47.147.247.3123121233RARBRC IntfIn LabelIn Dest IntfOut 3 40 47.1 1 IntfIn LabelIn Dest IntfOut LabelOut 3 50 47.1 1 40 IntfIn Dest IntfOut LabelOut 3 47.1 1 50Network:47.1�Network:47.1�©ZTECorporation.Allrightsreserved第三个过程：LSP的形成47.147.247.3123121233RARBRCIntfInLabelInDestIntfOut30.4047.11IntfInLabelInDestIntfOutLabelOut30.5047.110.40IntfInDestIntfOutLabelOut347.110.5050�IP47.1.1.1�IP47.1.1.1�40�IP47.1.1.1�IP47.1.1.1�©ZTECorporation.Allrightsreserved标签堆栈倒数第二跳弹出机制 在到达路由出口LSR的前一跳，即倒数第二跳时，对标签分组不进行标签调换的操作，只作旧标签的弹出，然后传送没有标签的分组。因为Egress已是目的地址的输出端口，不再需要对标签分组按标签转发，而是直接读出IP分组组头，将IP分组传送到最终目的地址。这种处理方式，是保证MPLS全程所有LSR对需处理的分组只作一次查表处理，也便于转发功能的分级处理。 倒数第一跳分配标签时采用特殊标签3。课程内容 MPLS简介 MPLS的基本概念和术语 MPLSLSP标签交换路径 标签分发和管理 标签分发协议LDP©ZTECorporation.Allrightsreserved标签分配和管理 标签分配模式 DoD:downstream-on-demand下游按需标签分发 DU:downstreamunsolicited下游无需请求标签分发 标签控制模式 有序的标签分发控制模式 独立的标签分发控制模式 标签保持方式 保守模式 自由模式*©ZTECorporation.Allrightsreserved171.68.10/24RBRARC171.68.40/24下游按需标签分发方式标签分配模式——下游按需分发 上游LSRs向下游的邻居请求标签 下游LSRs根据请求分发标签上游下游©ZTECorporation.Allrightsreserved171.68.10/24RBRARC171.68.40/24下游主动标签分发方式标签分配模式——下游主动分发 下游LSRs主动向上游的邻居发送标签映射消息 上游LSRs保存标签映射关系上游下游©ZTECorporation.Allrightsreserved标签控制模式 有序分发：只有收到它的下游返回的标签映射消息后才向其上游发送标签映射消息；可用于显式路由和组播。 独立分发：不管有没有收到它的下游返回的标签映射消息都立即向其上游发送标签映射消息；在标签信息的交换上，延迟时间会很小。上游下游标签请求标签请求标签请求标签映射标签映射标签映射©ZTECorporation.Allrightsreserved标签保持方式 两种标签保持模式可以满足不同需求：标签处理能力和对网络变化的适应能力自由的标签保持模式保守的标签保持模式LSR1LSR2LSR3LSR4LabelBindingsforLSR5ValidNextHopLSR4’sLabelLSR3’sLabelLSR2’sLabelLSR1LSR2LSR3LSR4LabelBindingsforLSR5ValidNextHopLSR4’sLabelLSR3’sLabelLSR2’sLabel方式：LSR维护它收到的每一个标签绑定，即便下一跳不是有效的FEC下一跳；如果下一跳发生改变，它可以立即使用这些原来是无效的绑定。优点：能更快速的适应网络拓扑变化缺点：将占用更多的内存空间方式：LSR只维护有效的标签绑定；如果下一跳发生变化，它得重新进行标签申请。优点：可以减少对内存的需求缺点：适应网络拓扑变化的能力差©ZTECorporation.Allrightsreserved标签转发表 入标签是我分配给上游使用的，出标签是下游分配给我使用的； InLabel Outlabel Dest Pfxlen Interface NextHop 18 POPtag 10.10.1.0 24 Fei_1/1 10.10.12.2 17 16 10.10.3.0 24 Fei_1/1 10.10.12.2 16 Poptag 10.10.23.0 24 Fei_1/1 10.10.12.2*入标签是唯一的，不能有相同的；出标签是本接口有效的，不同的发送接口可以有相同的出标签。课程内容 MPLS简介 MPLS的基本概念和术语 MPLSLSP标签交换路径 标签分发和管理 标签分发协议LDP©ZTECorporation.Allrightsreserved标签分发协议 MPLS体系结构中，标签是自动分配的，通过运行标签分配协议LDP，和相关的增强性能的协议如CR-LDP、RSVP和用于RSVP的LSP隧道等来实现的。 标签分配协议LDP 基于约束路由的LDP（CR-LDP） 资源预留协议RSVP MBGP©ZTECorporation.AllrightsreservedLDP标签分发协议 LDP:LabelDistributionProtocol，标签分发协议，是一个动态的生成标签的协议；采用TCP报文在LDPPeer之间传递标签信息。 主要功能： 实现FEC与标签的绑定 建立并维护标签转发路径©ZTECorporation.AllrightsreservedLDP标签分发协议 按时间顺序，LDP的操作主要由下列四个阶段构成： 发现阶段：通过周期性地向相邻LSR发送“Hello”消息，自动发现LDP对等体； 会话建立和维护：主要完成LSR之间的TCP连接和会话初始化（各种参数的协商）； 标签交换路径建立与维护：LSR之间为有待传输的FEC进行标签分配并建立LSP； 会话的撤消：会话保持时间到，则中断会话。©ZTECorporation.Allrightsreserved邻居发现：通过互发hello报文(UDP/prot:646/IP:224.0.0.2）建立TCP连接：由地址大的一方主动发起。(TCP/port:646)会话初始化：由Master发出初始化消息，并携带协商参数。由slave检查参数能否接受，如果能则发送初始化消息，并携带协商参数。并随后发送keepalive消息。master检查参数能否接受，如果能则发送keepalive消息。相互收到keepalive消息，会话建立。期间收到任何差错消息，均关闭会话，断开TCP连接MMMMMR1R2LDP会话的建立和维护©ZTECorporation.Allrightsreserved内容回顾 MPLS概述 MPLS基本概念和术语 MPLSLSP标签交换路径 标签的封装 用于标签分发的协议 MPLS基本运作过程©ZTECorporation.Allrightsreserved思考题 MPLS的主要优点是什么？ 如何理解“标签（label）是局部有效的标识符”？ 简述在MPLS网络中标签交换路径LSP形成的三个过程。 简述“标签堆栈倒数第二跳弹出机制”的原理 简述分发“标签绑定”的两种方法 简述分发“标签绑定”的两种控制模式 简述标签保持的两种模式 简述MPLS网络数据转发的基本运作过程*Withmanyyearsexperiencesonnetworkinstallation,testandcommissioning,ZTEengineeringteamscanprovidecustomerswithcomprehensiveProjectImplementationservicesincluding sitesurvey, networkplanninganddesign, on-sitesupervision, projectmanagement, infrastructureconstruction, systemdebugging, on-sitetraining projectacceptanceimplementation,etc.WehaveCapturedourexpertiseinaFlexiblePortfolioofTurnkeyServicesAsoneofthekeytelecomvendorsinChinaandimportantworldwidetelecomvendors,ZTEcannotonlyprovideoperatorstelecomequipmentsuchasswitch,GSM,CDMA,transmissionequipment,butalsoprovideI&Cservicesforthesetelecomproducts.****入标签是唯一的，不能有相同的；出标签是本接口有效的，不同的发送接口可以有相同的出标签。*Withmanyyearsexperiencesonnetworkinstallation,testandcommissioning,ZTEengineeringteamscanprovidecustomerswithcomprehensiveProjectImplementationservicesincluding sitesurvey, networkplanninganddesign, on-sitesupervision, projectmanagement, infrastructureconstruction, systemdebugging, on-sitetraining projectacceptanceimplementation,etc.WehaveCapturedourexpertiseinaFlexiblePortfolioofTurnkeyServicesAsoneofthekeytelecomvendorsinChinaandimportantworldwidetelecomvendors,ZTEcannotonlyprovideoperatorstelecomequipmentsuchasswitch,GSM,CDMA,transmissionequipment,butalsoprovideI&Cservicesforthesetelecomproducts.