MPLS小结（mpls基础知识）

MPLS小结（mpls基础知识）

MPLSMPLS：多协议标签交换，工作在数据链路层与网络层之间，即2.5层，支持多种协议，基于标签进行路由。传统的包交换是基于IP地址进行数据转发的。MPLS的主要解决的问题：1）BGP的路由黑洞（一层标签，为普通MPLS分组使用）2）MPLS ×××（两层标签）3）MPLS TE(流量工程)（三层标签）一、MPLS的基本概念

1、转发等价类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（Forwarding Equivalence Class，转发等价类）。相同FEC的分组在MPLS网络中将获得完全相同的处理。目前设备只支持根据报文的网络层目的地址划分FEC，即到同一个目的地址的所有报文就是一个FEC。

2、标签标签是一个固定长度为4字节，仅具有本地意义的短标识符，用于唯一标示一个分组所属的FEC。一个标签只能代表一个FEC。标签的封装结构如下图：Label Exp S TTLLabel:标签值字段，长度为20位，用来表示一个FEC。Exp:长度为3位，协议中没有明确规定，通常用作CoS。S:长度为1位，MPLS支持多种标签。值为1时，表示为最底层标签。TTL:长度为8位，和IP分组中的TTL意义相同，可以用来防止环路。、

标签交换路由器（P路由器）LSR（Label Switching Router，标签交换路由器）是具有标签分发能力和标签交换能力的设备，是MPLS网络中的基本元素。 标签边缘路由器（PE路由器）位于MPLS网络边缘、连接其他网络的LSR称为LER（Label Edge Router，标签边缘路由器）。5、标签分发协议标签分发协议(LDP)是 MPLS 体系中的一种主要协议。在 MPLS 网络中，两个标签交换路由器(LSR)必须用在它们之间或通过它们转发流量的标签上达成一致。 标签交换路径属于同一个FEC的报文在MPLS网络中经过的路径称为LSP（Label Switched Path，标签交换路径）。7.转发信息库FIB从概念上讲类似于路由表或信息库。它维护着一个IP路由表中包含的转发信息的镜象。当网络中路由或拓朴结构发生了变化时，IP路由表就被更新，而这些变化也反映在FIB中。RIB表把所有路由协议学习到的路由汇总到一起，经过优选，把优选结果的路由加入到FIB表，供转发使用。所以FIB是RIB的一个子集。8.标签信息库对路由表中的每一条IGP的IP前缀来说，第一台LSR都会进行本地捆绑，也就是说，为IPv4前缀捆绑标签。然后LSR再将该捆绑的标签分发给所有LSP邻居。这些接收到的标签转换为远程标签。之后邻居将该远程和本地标签存储于一张特殊的表中，这张表就是标签信息库（LIB）。9.标签转发信息库在LFIB中，本地捆绑的标签被作为入站标签，通过路由表选择的远程捆绑标签中的一个作为出站标签。因此，当一台LSR收到一个带标签的报文以后，它就（根据LFIB）有能力将为自己分配的入站标签交换为其邻接的下一跳LSR分配的出站标签了。LFIB是CEF中的FIB+标签交换形成的LIB结合而成的(迭代)。

LFIB的每一个条目中包括输入标志，输出标志，输入接口和输出端口的MAC地址，转发表由输入标志对条项进行检索检查。

LIB与LFIB的区别通过LIB，只保存有标签信息，并没有出接口和下一跳信息，而你的LFIB，必须有出接口和下一跳信息，否则，无法实现转发

控制平面和转发平面MPLS节点由两部分组成：控制平面（Control Plane）：负责标签的分配、路由的选择、标签转发表的建立、标签交换路径的建立、拆除等工作。转发平面（Forwarding Plane）：依据标签转发表对收到的分组进行转发。

二、IP转发原理 利用路由协议(静态\RIP\OSPF等)生成路由表，根据目的IP地址进行转发，在IP报文转发的过程中，目的IP地址保持不变。其中用到两个表： RIB（路由表）：路由信息库，通过各种路由协议获取路由信息。 FIB（CEF表）：转发信息库，根据RIB生成，用于指导IP报文的转发。 路由器收到数据包，查看数据包的目的IP地址（IP头部），查找CEF表，根据CEF表转发数据。

三、MPLS的工作原理使用路由协议传递路由条目时，路由器上使用LDP/TDP为FIB表中的每一条路由条目均分配一个标签号，装载于LIB表中，同时传递给邻居，LIB表中还记录邻居传递到本地的标签号，然后路由器基于本地的FIB表和LIB表生成LFIB表。在MPLS网络中，路由器根据LFIB表转发分组。转发过程是：输入端的标记边缘路由器（LER）接收分组，并给分组贴上标签，标签交换路由器（LSR）对带有标签的分组进行交换，然后，输出端的标签边缘路由器(LER)去掉标签，并将分组传送给终端用户。

四、IP转发与MPLS转发的比较IP包头长度20字节，MPLS包头长度是4字节，基于MPLS转发的效率高于基于IP转发。 IP网络是逐跳转发数据，收到数据包，查找路由表发给下一跳就可以，而不关心下一跳路由器到底把数据包给谁。IP的逐跳转发，在经过的每一跳处，必须进行路由表的最长匹配查找（可能多次），速度缓慢。MPLS 网络中，预先分配标签，生成LSP。 MPLS的标签转发，通过事先分配好的标签，为报文建立了一条标签转发通道（LSP），在通道经过的每一台设备处，只需要进行快速的标签交换即可（一次查找）。

四、MPLS转发的四个动作：1.数据包由IP域进入到MPLS 域，LER根据标签转发表压入标签（PUSH）。2.在MPLS域转发数据包时，LSR根据标签转发表替换标签（SWAP）。3.当数据包离开MPLS域时，LER是弹出标签（POP）。PHP：倒数第二跳弹出。4.在最后一跳将所有标签移除（Untag）。

五、LSR如何判断所收到的报文是MPLS标签报文? 根据二层协议字段进行判断承载的是否是MPLS报文：以太网：0x8847（单播）和0x8848（组播）；PPP：0x8281 MPLSCP，一种新的NCP协议。

六、次末跳弹出机制（Penultimate Hop Poping）在MPLS ×××应用中，末跳路由器（输出端LER）在默认情况下需要查看LFIB表后再查看FIB表，然后转发数据（转发给CE,即客户端路由器），而PHP路由器在已知出接口、下一跳等信息时，便可以将顶层标签弹出，然后将数据包转发给末跳路由器（输出端LER），导致末跳路由器转发数据包时只需查看FIB表，节省了一次LFIB表的查询。为了让次末跳LSR执行次末跳弹出，其下游的末跳LSR需要向次末跳LSR分发implicit-null标签，针对所有带有imp-null的remote标签的包，次末跳路由器就执行pop动作，将顶层标签弹出。为什么要强调“顶层”呢？这是因为对于MPLS ×××环境来讲，下面还有一层×××标签，PHP弹出之后的数据包仍然不是原本的IP包，而是带有×××标签的标签包。这样egress PE收到这个标签包之后，进行的不是IP的layer-3查找而仍然是标签查找，只不过查找的是×××标签所对应的VRF实例而已。查找完成之后就弹出×××标签包并放入对应的VRF实例里面发送给CE。

注意：PHP是MPLS的一种优化或补充，主要应用环境是MPLS ×××。要知道MPLS和MPLS ×××是两个不同的概念，而且，普通的MPLS分组使用一层标签，而MPLS ×××使用两层标签。对于普通MPLS分组，没有PHP，标签交换和数据转发也能正常完成。

名词解释：MPLS domain：MPLS的工作范围LSR（P路由器）：标签交换路由器LER（PE路由器）：标签边界路由器CE（客户端路由器）：不工作于MPLS域

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