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1、MPLSVPN签交换原理MPLS-VPN 标签交换原理 By-勤毅队 MPLS-VPN 标签交换原理 . 1 MPLS简述 . 2 MPLS-VPN简介 . 2 1. PE路由器 . 2 2. P路由器： . 2 3. CE路由器： . 2 4. VPN-IPV4地址： . 3 5. 路由区分符RD： . 3 6. 路由目标RT： . 3 7. VPN路由转发表： . 3 MPLS 基本概念 . 3 1. 转发等价类 FEC . 3 2. 标签 (label) . 3 3. 标签交换路由器 LSR . 4 4. . 标签交换路径 LSP . 4 5. 标签分发协议 LDP . 5 6. LSR
2、 . 5 7. LER . 6 8. 倒数第二跳弹出 . 6 标签转发表产生过程 . 6 1. 路由器之间通过路由协议或静态路由产生路由表。 . 6 2. 运行MPLS的路由器为路由表中的路由分配标签。 . 7 3. 通过LDP/RSVP协议发现其MPLS邻居。 . 7 4. 将打标签的路由通告给其MPLS邻居。 . 7 5. 路由器将其下一跳路由器通告的标签加到其转发表中。 . 7 6. 路由器只将其下一跳路由器通告的标签加到其转发表中。 . 7 IP包在MPLS网络中转发过程 . 8 1. MPLS入口路由器根据目的地址查找路由表。 . 8 2将该IP包打上标签，转发给下一跳路由器。 .
3、8 3下一跳路由器查找其转发表，替换标签，继续转发。 . 8 4出口路由器查找其转发表，发现其就是目的地网络，弹出标签，送给相应端口处理。 . 9 MPLS简述 MPLS(多协议标签交换) 2.5层技术；MPLS是Internet核心多层交换计算的最新发展；MPLS将转发部分的标记交换和控制部分的IP路由组合在一起，加快了转发速度；1) 2) 3) 4) RIB:常规理解的路由表 FIB:基于CEF的快速转发表 LIB:LDP学习到的邻居标签表 LFIB:根据LIB和RIB得出的转发表 MPLS可以运行在任何链接层技术之上，从而简化了向基于SONET/WDM和IP/WDM结构的下一代光Inte
4、rnet的转化。 MPLS-VPN简介 RFC2547bis定义了允许服务提供商使用其IP骨干网为用户提供VPN服务的一种机制。RFC2547bis也被称为BGP/MPLSVPN，因为BGP被用来在提供商骨干网中发布VPN路由信息，而MPLS被用来将VPN业务从一个VPN站点转发至另一个站点。首先对MPLS VPN中用到的常用术语作一说明，然后介绍一下MPLS VPN实现的基本原理及常见组网。 MPLS/VPN中常用术语 1. PE路由器：又称作提供商边缘路由器。该路由器负责用户端网络到提供商网络的接入。 2. P路由器：又称提供商路由器。P路由器是提供商网络中不连接任何CE设备的路由器。 3
5、. CE路由器：又称用户边缘设备。CE路由器通过连接至一个或多个提供商边缘路由器的数据链路为用户提供对服务提供商的接入。 4. VPN-IPV4地址：VPN用户通常使用私有地址来规划自己的网络。当不同的VPN用户使用相同的私有地址规划时就会出现路由查找问题。 5. 路由区分符RD：路由区分符RD即VPN-Ipv4地址的前8字节，用来区分不同VPN中的相同私网地址。 6. 路由目标RT：RT为MP-BGP中的扩展共同体属性之一。路由目标属性定义了PE路由器发布路由的一组站点的集合。PE路由器使用这一属性来对输入远端路由到其VRF进行约束。 7. VPN路由转发表：每个PE路由器为其直连的站点维持
6、一个VRF。每个用户链接被映射至一个特定的VRF。每个VRF与PE路由器的一个端口相关联。 MPLS 基本概念 1. 转发等价类 FEC MPLS 作为一种分类转发技术，将具有相同转发处理方式的分组归为一类，称为FEC。相同FEC 的分组在MPLS 网络中将获得完全相同的处理。FEC 的划分方式非常灵活，可以是以源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议类型或VPN 等为划分依据的任意组合。在传统的采用最长匹配算法的IP 转发中，到同一个目的地址的所有报文就是一个FEC，但是FEC 是不能汇聚的。 通常一条路由对应一个FEC。 2. 标签 (label) 标签是一个长度固定、只具有本地意义的标识
7、符，用于唯一标识一个分组所属的FEC。在某些情况下，例如要进行负载分担，对应一个FEC 可能会有多个标签，但是一个标签只能代表一个FEC。标签由报文的头部所携带，不包含拓扑信息，只具有局部意义。标签的长度为4 个字节，封装结构如图所示。 32位的MPLS栈头包括以下区域 标记区域：015保留，16以上使用 CoS区域：用于在分组通过网络时施加在分组上的排队和丢弃算法； 堆栈区域：用于支持标记堆栈序列 TTL区域：提供传统的IPTTL功能 标签与ATM 的VPI/VCI 以及Frame Relay 的DLCI 类似，是一种连接标识符。如果链路层协议具有标签域，如ATM 的VPI/VCI 或Fra
8、me Relay 的DLCI，则标签封装在这些域中(Cell Mode)；如果不支持，则标签封装在链路层和IP 层之间的一个垫层中(Frame Mode)。这样，标签能够被任意的链路层所支持。 3. 标签交换路由器 LSR LSR是MPLS 网络中的基本元素. 4. . 标签交换路径 LSP 一个转发等价类(FEC)在MPLS网络中经过的路径称为LSP。LSP 在功能上与ATM 和帧中继的虚电路相同，是从MPLS 网络的入口到出口的一个单向路径。LSP 中的每个节点由LSR 组成。 对于一条FEC来说，沿途所有的设备都必须具有相同的路由才可以建成一条LSP。也就是说在MPLS域不能实施路由汇聚
9、。 5. 标签分发协议 LDP LDP是MPLS 的控制协议，它相当于传统网络中的信令协议，负责FEC 的分类、标签的分配以及LSP 的建立和维护等一系列操作。LPD有消息报分，有邻居的维护、发现机制，也有一套算法。 MPLS使用LDP(Label Distribution Protocol)或TDP(Tag)来分配标签 TDP是LDP的前身 TDP使用TCP 711端口 LDP使用TCP 646端口 和 UDP 646(源目都扩都为646)，建议在非MPLS接口上使用访问控制列表，以阻止TDP或LDP流量，用端口抓取 LDP4种消息 Discovery 维护邻居 Session 建立、结束邻
10、居 Advertisement 创建、移除标签 Notification 差错通告 更新时间60s，超时时间180s 标签的分发方式： DOD模式 ：downstream on demand 下游按需方式 DU模式：downstream unsolicited 下游自主方式 标签的控制方式 有序方式：除非LSR是路由的始发节点，否则LSR必须等收到下一跳的标记映射才能向上游发出标记映射。 独立方式：LSR可以向上游发出标记映射，而不必等待来自LSR下一跳的标记映射消息。 标签的保留方式： 保守方式：只保留来自下一跳邻居的标签，丢弃所有非下一跳邻居发来的标签。 自由方式：保留来自邻居的所有发送来
11、的标签 一般采用： DU+有序+自由 6. LSR Label Switching Router，LSR是MPLS的网络的核心交换机，它提供标签交换和标签分发功能。 7. LER Label Switching Edge Router,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。分为Ingress 和egress。 8. 倒数第二跳弹出 Egress LSR本应变MPLS转发为IP路由查找，但是他收到的仍旧是含有标签的MPLS报文，按照常规，这个报文应该送交MPLS模块处理，而此时MPLS模块
12、不需要标签转发，能做的只是去掉标签，然后送交IP层。其实对于Egress LSR，处理MPLS报文是没有意义的。最好能够保证他直接收到的就是IP报文。这就需要在ELSR的上游就把标签给弹出来。但关键问题是：上游设备如何知道自己是倒数第二跳呢？其实很简单，在倒数第一跳为其分配标签时做一下特殊说明即可。 标签转发表产生过程 1. 路由器之间通过路由协议或静态路由产生路由表。 2. 运行MPLS的路由器为路由表中的路由分配标签。 3. 通过LDP/RSVP协议发现其MPLS邻居。 4. 将打标签的路由通告给其MPLS邻居。 5. 路由器将其下一跳路由器通告的标签加到其转发表中。 6. 路由器只将其下
13、一跳路由器通告的标签加到其转发表中。 IP包在MPLS网络中转发过程 1. MPLS入口路由器根据目的地址查找路由表。 判断是否进行MPLS转发 在边界的时候首先查看CEF表 sh ip cef detail 里面有没有压制(tags imposed)动作，有的话走 MPLS(进行标签交换) 否则走FIB 2将该IP包打上标签，转发给下一跳路由器。 Tag动作 Imposed tag 交换tag pop tag (去掉顶层标签) untag (去除标签) aggregate 3下一跳路由器查找其转发表，替换标签，继续转发。 当打有标签的IP包到达B路由器时，路由器不再根据目的地址查找路由表了，而是根据标签查找标签转发表。从A来的出站标签对应于B的入站标签，也就是B通告给A的标签。B路由器通过标签替换，将其入站标签替换成出站标签，即用标签30替换掉标签20，然后转发给其下一跳路由器C。C路由器同样进行标签交换。 4出口路由器查找其转发表，发现其就是目的地网络，弹出标签，送给相应端口处理。
