MPLS（多協議標籤交換）下

MPLS體系結構

• 我們在瞭解MPLS的結構的時候，一般情況都會介紹兩個平面，一個是控制平面，一個是轉發平面

• 控制平面：負責產生和維護路由信息以及標籤信息。
  路由信息表RIB（Routing Information Base）：由IP路由協議（IP Routing Protocol）生成，用於選擇路由。 標籤分發協議LDP（Label Distribution Protocol）：負責標籤的分配、標籤轉發信息表的建立、標籤交換路徑的建立、拆除等工作。
  標籤信息表LIB（Label Information Base）：由標籤分發協議生成，用於管理標籤信息。

• 轉發平面：即數據平面（Data Plane），負責普通IP報文的轉發以及帶MPLS標籤報文的轉發。
  轉發信息表FIB（Forwarding Information Base）：從RIB提取必要的路由信息生成，負責普通IP報文的轉發。
  標籤轉發信息表LFIB（Label Forwarding Information Base）：簡稱標籤轉發表，由標籤分發協議在LSR上建立LFIB，負責帶MPLS標籤報文的轉發。

• 這兩個灰色區域實際上能看作是一臺路由器，這臺路由器同時有兩個平面去達到效果。
  ·首先我們在控制平面去運行路由協議，路由器之間形成路由表RIB。路由表能夠用來做數據轉發，也就是Forwarding，因此RIB和FIB有連線

• 控制平面：IP信息表，在轉發平面會有Ip forwading table。因此傳統IP轉發中，IGP是控制平面乾的事情，一旦形成了IP轉發表，數據來了的時候，就會使用轉發平面的IPFI（IP轉發表發送）。

• 現在引入標籤，由於標籤的使用，也需要使用標籤的分發協議，例如這個路由器運行了標籤的路由協議，會生成一個標籤轉發表，因此分發標籤就是控制平面做的事情，形成標籤轉發表，就是轉發平面做的事情，也就是LFIB，標籤轉發數據庫

• 面試中會進行詢問，控制平面的作用以及轉發平面的作用，我們需要知曉，控制平面是協議去做的，例如IGP，形成路由表，標籤協議形成標籤表等等；轉發平面就是使用形成的表進行數據轉發，例如下一跳出接口等等。

• 如果現在收到一個IP報文，那麼就會去訪問FIB，然後轉發出去是一個IP報文或者是一個帶標籤的報文

• 對於LFIB也是一樣，接受到一個帶着標籤的報文，可能會轉發出去一個普通的IP報文或者還是帶標籤的報文

• 大家會發現FIB以及LFIB時間有個小箭頭，這個小箭頭代表的意思是：實際上在路由器中，如果沒有使能MPLS，那麼在IP轉發表或者FIB中是沒有任何標籤信息的，一旦路由器使用了MPLS，那麼就會生成標籤轉發表，那麼標籤信息滿足條件的也會放入到FIB表中，也就是FIB表中實際上會出現標籤信息，在這種情況下，FIB錶轉發的數據中會帶有標籤數據。

• MPLS現在使用到的實際上都是幀模式，也有信元模式MPLS，實際上也就是ATM中使用的模式。但是由於ATM網絡我們現在不用了，因此MPLS信元模式也基本上用不到。

MPLS數據報文結構

• 附加：MPLS標籤嵌套-標籤棧（Lable Stack）
  

• MPLS VPN中，我們只會用到兩個MPLS頭部，一個是外層標籤一個是內層標籤

• MPLS TE中，我們一般情況上都是3個MPLS標籤，分別是頂層標籤、中間標籤以及底層標籤，如果出現4個，那麼就是比較複雜的情況
  - 如果沒有MPLS，就一個純的IGP，想用MPLS進行交換，那麼就一層標籤

• 在進行通信的時候，實際上由RTA所連接的純IP的網絡，給RTA一個純IP的數據，那麼由RTA設備要去查FIB表，然後打上標籤，傳遞給RTB設備。

• NHLFE由三個參數組成，第一個是Nexthop 第二個是Out-Interface，第三個是label Operation（動作）：Push代表的就是打上一個標籤或者去掉一個標籤
  

• 華爲設備用IP前綴去分FEC。

• MPLS標籤操作類型：
  -①PUSH
  
  -②Swap
  
  -③Pop
  
  LSP建立方式

• LSP概念：
  

• LSP建立的方式有兩種：
  -①靜態LSP
  -②動態LSP：
  

LDP鄰居發現

• LDP（Label Distribution Protocol）：業界規範標籤分發協議。不同廠商存在不同標準，例如思科也有相應的分發協議，也就是思科的TDP，也是分配標籤的，但是隻能在思科設備上進行發送，由於不同廠商有不同的標準，因此我們就使用一個LDP進行統一
• 在建立LDP鄰居的時候，必須要在需要做鄰居的這幾臺設備上，開啓LDP，類似於我們想要轉發路由信息，我們也必須在路由器上開啓ospf那樣。
  
• 創建完鄰居之後就是分配標籤，依據就是根據FEC進行分配，華爲設備上默認使用前綴進行分析。
• 總的來說，LDP是用來在LSR之間建立LDP Session並交換Label/FEC映射信息的協議。
• LDP發現機制實際上有兩種：
  -①LDP基本發現機制 發現直接連接在同一鏈路上的LSR鄰居，實際上就是自己直連鏈路上的LDP鄰居，類似於建立OSPF鄰居關係那樣，那麼在OSPF中我們建立鄰居關係發送hello包使用組播，那麼實際上對於LDP基本發現機制而言，使用的也是組播，是224.0.0.2
  -②LDP擴展發現機制 發現非直連的LSR鄰居，例如我們如果使用二層VPN等，這些應用需要跨多個設備去建立遠端的LDP Session，那麼基本的發現機制就搞不定了，需要使用擴展的發現機制。這個時候用的就不是組播而是單播了。
• 在基本發現機制中，發現鄰居非常的簡單，就是互相發送hello包後，建立TCP連接，也就是TCP三次握手即可。
• 基本發現機制的Hello特點：
  ①消息封裝在UDP中
  ②源目端口號爲646
  ③消息的目的IP地址爲組播地址，224.0.0.2
• 如果hello交互完成之後，要去創建TCP連接的時候，用的是TCP目的端口號爲646。
• 那麼這個TCP連接是由Transport Address大的發起，這個transport address是用來建立TCP連接使用的

LDP鄰居建立

• LDP消息類型：（以下只是類型，不是真正的協議報文）
  ①Discovery message 宣告和維護網絡中一個LSR的存在
  ②Session message 建立、維護和終止LDP Peers之間的LDP Session
  ③Advertisemnet message 生成、改變和刪除FEC的標籤映射
  ④Notification message 宣告告警和錯誤信息 （和BGP裏面的很像，都是出問題了進行報告使用的）
• 華爲LDP通告原則：
  ①設備默認情況下只爲/32的主機前綴分配標籤
  ②設備產生某條前綴的標籤後，會發送給所有的鄰居。
  ③標籤產生情況：
  1、本設備上所有/32的網絡都會產生
  2、通過路由表中的目的網段的下一跳路由器收到標籤，那麼這個時候我們要發送標籤

Penultimate Hop Popping

• 在沒有使用PHP，也就是次末跳彈出之前，RTA發送數據包要去往100.1.1.1/32的數據轉發過程爲
  ①：RTA查看自身LIB表，將數據包根據LIB裏面的參數進行轉發，那麼就會給數據包打上MPLS的標籤爲1027
  ②：RTB收到RTA發來的帶着標籤的數據包的時候，不需要通過FIB然後直接通過LFIB查詢後，知道了標籤的in和out，因此就會將1027改爲1026，進行操作爲swap，然後將這個數據包發送給RTC，發給RTC之後，在沒有PHP的情況下，實際上又會進行個swap操作，然後對於RTD來說，首先需要去LFIB，看到裏面的out Label數值爲null，因此需要拆掉這個標籤，然後再通過自己的FIB進行查看，找到自己的目的地怎麼去，因此給RTD多加了一些資源耗損。【也就是RTD這臺設備所耗損的資源比其他設備要高，容易讓MPLS達到瓶頸】
• 爲了應對這種情況，PHP的作用就出現了，引入PHP技術後，在倒數第二跳此網絡中的RTC，會收到來自最後一跳的路由器RTD一個值爲3（保留）的標籤，叫做隱式標籤。這個隱式標籤給次末跳的路由器，這樣它的LFIB表裏面就會出現一個out label=3的項，在這種情況下，它知道如果要將數據發出去，需要將label進行拆除，拆除之後，RTD就只需要去查看自己FIB表就能將數據包轉到100.1.1.1/32

【注意】：如果是基於MPLS要使用QoS的話，需要考慮一個問題，就是我們的標籤實際上都需要存在，在這種情況我們需要使用顯式標籤（0）