Datacom HCIP笔记-MPLS协议之一-编程知识

MPLS标签放在二层头和IP头之间可以称之为2.5层的位置

LSP（Label Switched Path）：标签交换路径，艮即到达同一目的地址的报文在MPLS网络中经过的路径。

FEC（Forwarding Equivalent Class）：一般指具有相同转发处理方式的报文。在MPLS网络中，到达同一目的地址的所有报文就是一个FEC。

在MPLS网络中，路由器的角色分为两种:

LER （Label Edge Router）：在MPLS网络中，用于标签的压入或弹出。

LSR（Label Switched Router）：在MPLS网络中，用于标签的交换。

根据数据流的方向，LSP的入口LER被称为入节点（Ingress）：位于LSP中间的LSR被称为中间节点（Transit）；LSP的出口LER被称为出节点（Egress）。

MPLS报文由Ingress发往Transit，则lngress是Transit的上游节点，Transit是Ingress的下游节点；同理，Transit是Egress的上游节点，Egress是Transit的下游节点。

MPLS作为一种分类转发技术，将具有相同转发处理方式的报文分为一类，称该类报文为一个FEC（ForwardingEquivalentClass）。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。最常见的是根据路由条目来划分，即去往不同目标地址但匹配相同路由的报文。

控制平面：负责产生和维护路由信息以及标签信息。

路由信息表RIB（Routing Information Base）：由IP路由协议（IP Routing Protocol）生成，用于选择路由。

标签分发协议LDP（Label Distribution Protocol）：负责标签的分配、标签转发信息表的建立、标签交换路径的建

立、拆除等工作。

标签信息表LIB（Label Information Base）：由标签分发协议生成，用于管理标签信息。转发平面：即数据平面

（Data Plane），负责普通IP报文的转发以及带MPLS标签报文的转发。

转发信息表FIB（Forwarding Information Base）：从RIB提取必要的路由信息生成，负责普通IP报文的转发。

标签转发信息表LFIB（Label Forwarding Information Base）：简称标签转发表，由标签分发协议建立LFIB，负责带MPLS标签报文的转发。

MPLS路由器上，报文的转发过程：当收到普通IP报文时，查找FIB表，如果TunnelID为0x0，则进行普通IP转发；如果查找FIB表，Tunnel ID为非0x0，则进行MPLS转发。口当收到带标签的报文时，查找LFIB表，如果对应的出标签是普通标签，则进行MPLS转发；查找LFIB表，如果对应的出标签是特殊标签，如标签3，则将报文的标签去掉，进行IP转发。

MPLS标签的长度为4个字节，共分4个字段：

Label:20bit，标签值域；

Exp：3bit，用于扩展。现在通常用做CoS（Classof Service），当设备发生阻塞时，优先发送优先级高的报文；

S：1bit，栈底标识。MPLS支持多层标

签，即标签嵌套。S值为1时表明为最底层标签；

TTL：8bit，和IP报文中的TTL（TimeToLive）意义相同。

标签取值含义:

0～15：特殊标签。如标签3，称为隐式空标签，用于倒数第二跳弹出；

16～1023：静态LSP和静态CR-LSP（Constraint-based Routed Label Switched Path）共享的标签空间;

1024及以上: LDP、RSVP-TE (Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering) 、MP-BGP (MultiProtocol Border Gateway Protocol）等动态信令协议的标签空间。

静态LSP

静态LSP的特点：不使用标签发布协议，不需要交互控制报文，资源消耗比较小;

通过静态方式建立的LSP不能根据网络拓扑变化动态调整，需要管理员干预。

静态LSP适用于拓扑结构简单并且稳定的网络。

实验拓扑：

要求：使用MPLS静态LSP实现R1上的环回口访问R4上的环回口是携带MPLS标签。

具体配置

sys
sys R1
int g0/0/0
ip add 192.168.12.1 24
int loo 1
ip add 1.1.1.1 32rip 1
ver 2
net 192.168.12.0
net 1.0.0.0
quitmpls lsr-id 1.1.1.1
mpls
int g0/0/0
mpls
int loo 1
mplsstatic-lsp ingress 1234 destination 4.4.4.4 32 outgoing-interface g0/0/0 nexthop 192.168.12.2 out-label 102

sys
sys R2
int g0/0/0
ip add 192.168.12.2 24
int g0/0/1
ip add 192.168.23.2 24rip 1
ver 2
net 192.168.12.0
net 192.168.23.0
quitmpls lsr-id 2.2.2.2
mpls
int g0/0/0
mpls
int g0/01
mplsstatic-lsp transit 1234 incoming-interface g0/0/0 in-label 102 outgoing-interface g0/0/1 nexthop 192.168.23.3 out-label 203

sys
sys R3
int g0/0/0
ip add 192.168.23.3 24
int g0/0/1
ip add 192.168.34.3 24rip 1
ver 2
net 192.168.23.0
net 192.168.34.0
quitmpls lsr-id 3.3.3.3
mpls
int g0/0/0
mpls
int g0/01
mplsstatic-lsp transit 1234 incoming-interface g0/0/0 in-label 203 outgoing-interface g0/0/1 nexthop 192.168.34.4 out-label 304

sys
sys R4
int g0/0/0
ip add 192.168.34.4 24
int loo 4
ip add 4.4.4.4 32rip 1
ver 2
net 192.168.34.0
net 4.0.0.0
quitmpls lsr-id 4.4.4.4
mpls
int g0/0/0
mpls
int loo 4
mplsstatic-lsp egress 1234 incoming-interface g0/0/0 in-label 304

注意：上面的命令种只实现了从R1 1.1.1.1发往R4 4.4.4.4的路由携带MPLS标签，R4 4.4.4.4

给R1 1.1.1.1 回包时并没有携带MPLS标签，如果想要双边通信时都携带，以R4为Ingress，R1 为egress 做静态的LSP即可，这里不再赘述。

测试验证

使用Ping结合抓包进行验证

分别在R2的G0/0/1

R4的G0/0/0上抓包

可以看到标签的传递和变化。

至此实验结束

在MPLS转发过程中，FIB、ILM和NHLFE表项是通过Tunnel ID关联的。

Ingress的处理：通过查询FIB表和NHLFE表指导报文的转发。

1.查看FIB表，根据目的IP地址找到对应的TunnelID。

2.根据FIB表的TunneIID找到对应的NHLFE表项，将FIB表项和NHLFE表项关联起来。

3.查看NHLFE表项，可以得到出接口、下一跳、出标签和标签操作类型。

当IP报文进入MPLS域时，首先查看FIB表，检查目的IP地址对应的Tunnel ID值是否为0x0。

如果TunnelID值为0x0，则进入正常的IP转发流程。

如果TunnelID值不为0x0，则进入MPLS转发流程。

Tunnel ID为了给使用隧道的上层应用（如VPN、路由管理）提供统一的接口，系统自动为隧道分配了一个ID，也

称为Tunnel ID。该Tunnel ID的长度为32比特，只是本地有效。

NHLFE下一跳标签转发表项NHLFE（Next HopLabel Forwarding Entry）用于指导MPLS报文的转发。

NHLFE包括：Tunnel ID、出接口、下一跳、出标签、标签操作类型等信息。

FEC到一组NHLFE的映射称为FTN（FEC-to-NHLFE）。通过查看FIB表中Tunnel ID值不为0x0的表项，能够获得FTN的详细信息。FTN只在Ingress存在。

ILM入标签到一组下一跳标签转发表项的映射称为入标签映射ILM（Incoming Label Map）。ILM包括：Tunnel ID、入标签、入接口、标签操作类型等信息。ILM在Transit节点的作用是将标签和NHLFE绑定。通过标签索引ILM表，就相当于使用目的IP地址查询FIB，能够得到所有的标签转发信息。

Transit的处理：通过查询ILM表和NHLFE表指导MPLS报文的转发。

1.根据MPLS的标签值查看对应的ILM表，可以得到TunnelID。

2.根据ILM表的Tunnel ID找到对应的NHLFE表项。

3.查看NHLFE表项，可以得到出接口、下一跳、出标签和标签操作类型。

4.MPLS报文的处理方式根据不同的标签值而不同。·如果标签值>=16，则用新标签替换MPLS报文中的I旧标签，同时处理TTL，然后将替换完标签的MPLS报文发送给下一跳。·如果标签值为3，则直接弹出标签，同时处理TTL，然后进行IP转发或下一层标签转发。

Egress的处理：通过查询ILM表指导MPLS报文的转发或查询路由表指导IP报文转发。

如果Egress收到IP报文，则查看路由表，进行IP转发。

如果Egress收到MPLS报文，则查看ILM表获得标签操作类型，同时处理TTL。

如果标签中的栈底标识S=1，表明该标签是栈底标签，直接进行IP转发。

如果标签中的栈底标识S=0，表明还有下一层标签，继续进行下一层标签转发。