多協(xié)議標(biāo)簽交換 MPLS（Multiprotocol Label Switching）是一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，用于在數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)中高效地進(jìn)行數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)。MPLS通過引入標(biāo)簽（Label）來對數(shù)據(jù)包進(jìn)行標(biāo)識和分類，從而提供了更快速、靈活和可控的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。
多協(xié)議：可以基于多種不同的3層協(xié)議來生成2.5層的標(biāo)簽信息
包交換：包交換是基于IP地址進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，是路由器的路由行為。
原始的包交換：數(shù)據(jù)包進(jìn)入路由器后，路由器需要查詢本地的路由表（RIB路由信息數(shù)據(jù)庫），再基于下一跳或者目標(biāo)IP查詢本地的ARP表，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
快速的包交換：一次路由多次交換。每個數(shù)據(jù)流中的第一個包將被基于原始包交換規(guī)則轉(zhuǎn)發(fā)，過程中生成緩存列表，記錄整個通訊過程，該數(shù)據(jù)流量剩余數(shù)據(jù)包僅查詢緩存記錄即可。
特快的包交換：無需路由，直接交換。 CEF-Cisco特快交換，為思科私有技術(shù)。非思科廠商設(shè)備均存在和CEF轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制相同的技術(shù)。
路由表和ARP表，轉(zhuǎn)換為 FIB（轉(zhuǎn)發(fā)信息數(shù)據(jù)庫）表，流量轉(zhuǎn)發(fā)過程中僅查詢FIB表即可。
FIB的特點(diǎn)：在將路由器表轉(zhuǎn)換過程中，存儲遞歸查詢結(jié)果，同時將新封裝的二層地址進(jìn)行綁定。
IP fast0/0 172.16.20.115(7)
(遞歸后的出接口) 0 packets, 0 bytes
epoch 0
sourced in sev-epoch 357
Encap length 14
701CE7662A9768EFBD1D24C50800 新的二層封裝
目標(biāo)MAC 源MAC 類型號
標(biāo)簽交換：數(shù)據(jù)包在進(jìn)入到的MPLS的域內(nèi)后，將在第2層和3層中間壓入標(biāo)簽號，使得域內(nèi)的路由器在轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包時，基于2.5層的標(biāo)簽號僅需要查詢本地的一張LFIB表即可。（標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)信息數(shù)據(jù)庫）。
最初在包交換僅支持原始交換時，標(biāo)簽的意義在于更快地查詢，但隨著包交換的加速，使用標(biāo)簽交換失去了快速查表的優(yōu)勢。
當(dāng)下MPLS存在的意義：
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解決BGP的路由黑洞
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MPLS VPN
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MPLS TE 流量工程
另外：隨著包交換的加速，使得今天的MPLS技術(shù)也開始基于FIB表工作，來提高M(jìn)PLS的工作效率。
MPLS工作過程
-
控制層面：路由協(xié)議工作，生成RIB-FIB，流量的方向即為控制流量。
-
數(shù)據(jù)層面：設(shè)備基于路由表訪問目標(biāo)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)流量，與控制層面方向相反。
控制層面：
1）在沒有MPLS時控制層面僅生成RIB（路由表）和FIB（轉(zhuǎn)發(fā)信息數(shù)據(jù)庫），F(xiàn)IB是基于RIB生成的。
2）MPLS協(xié)議會啟動TDP（Cisco私有）或LDP（公有），在直連設(shè)備間將建立鄰居關(guān)系。
LDP基于UDP和TCP的646端口工作，先使用UDP發(fā)送組播hello包發(fā)現(xiàn)鄰居，獲取鄰居IP地址，再和該直連鄰居建立TCP的會話。鄰居關(guān)系建立后，為了鄰居關(guān)系間的穩(wěn)定，一般使用設(shè)備的環(huán)回地址來建立TCP會話。建議設(shè)置環(huán)回地址為MPLS協(xié)議的route-id，該id值將攜帶在組播收發(fā)的hello報文中，之后自動進(jìn)行TCP會話建立。
總結(jié)：MPLS協(xié)議需要在直連鄰居間使用router-id來進(jìn)行TCP的會話，故前提條件為，route-id必須為設(shè)備真實(shí)使用的IP地址，建議為環(huán)回地址穩(wěn)定。組播hello包在直連的物理接口上收發(fā)，來獲取對端的router-id，自然也要求router-id值在鄰居間路由可達(dá)。
因此正常在建立LDP的鄰居關(guān)系前，路由協(xié)議已經(jīng)收斂完成，RIB和FIB表已經(jīng)生成。
3）MPLS在建立鄰居關(guān)系后，生成鄰居表，LDP協(xié)議再基于FIB表中學(xué)習(xí)到的路由條目生成標(biāo)簽號。
思科設(shè)備默認(rèn)基于FIB表中所有學(xué)習(xí)到的路由條目生成標(biāo)簽號，華為設(shè)備默認(rèn)僅基于FIB表中32位掩碼的主機(jī)路由生成標(biāo)簽號。原因在于正常32位主機(jī)路由為OSPF學(xué)習(xí)到的環(huán)回接口，正常在工程中只有BGP和MPLS VPN才會基于環(huán)回通訊，使用標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)，其他普通流量還是基于特快包交換來進(jìn)行。反觀思科在啟動MPLS以后，所有流量將基于標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)，降低了轉(zhuǎn)發(fā)效率（前提為默認(rèn)）。
4）標(biāo)簽號生成后，將存儲于本地的LIB表（標(biāo)簽信息數(shù)據(jù)庫），LIB表將在鄰居間共享。LIB表中裝載本地及鄰居為每條路由分發(fā)的標(biāo)簽號。
5）運(yùn)行MPLS協(xié)議的設(shè)備，將LIB和FIB進(jìn)行結(jié)合，將標(biāo)簽號和最佳路徑的關(guān)系映射生成LFIB表（標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)信息數(shù)據(jù)庫）。
注：LFIB是控制層面生成的表
RIB—> FIB—> LIB—> LFIB 前兩張表為路由協(xié)議工作后生成，后兩張表為MPLS的LDP協(xié)議生成。
數(shù)據(jù)層面：
1）沒有MPLS協(xié)議，基于FIB表正常轉(zhuǎn)發(fā)即可
2）MPLS域：MPLS的工作半徑
LSR（PE）：邊界標(biāo)簽交換路由器，工作MPLS域的邊緣，連接域外設(shè)備
LSR（P）：標(biāo)簽交換路由器，整體工作MPLS域內(nèi)
3）當(dāng)流量進(jìn)入到第一臺PE設(shè)備時， 在沒有特快交換之前，路由器基于目標(biāo)IP地址查詢本地的RIB。之后還要在LIB表中對應(yīng)才能確定流量是否應(yīng)該壓入標(biāo)簽，需要兩張表的查詢。在存在特快交換時，流量進(jìn)入第一PE時，直接查詢FIB表，表中關(guān)聯(lián)標(biāo)簽號，將直接確定是否壓入標(biāo)簽。流量再到P路由器，接收到流量中若存在標(biāo)簽基于LFIB表轉(zhuǎn)發(fā)，若沒有標(biāo)簽基于FIB表即可。流量從最后一臺邊界離開MPLS域時將彈出標(biāo)簽。
存在標(biāo)簽號的流量，進(jìn)入路由器時，入標(biāo)簽表應(yīng)該為本地路由器分配的編號，出標(biāo)簽為本地的下游（下一跳）設(shè)備分配的標(biāo)簽號。上下游的概念基于數(shù)據(jù)層面進(jìn)行標(biāo)定。
標(biāo)簽號
標(biāo)簽被壓入在2層與3層之間，稱為2.5層
標(biāo)簽的格式：32位，4個字節(jié)
前20位為標(biāo)簽號，2^20個標(biāo)簽號。其中1-15號保留，作為特殊編號。
第21-23位為exp，3位8個數(shù)，為優(yōu)先級，用于QoS策略使用。
第24位為棧底位，該位為1標(biāo)識該標(biāo)簽為最后一層標(biāo)簽，MPLS最大可以在一個數(shù)據(jù)包中封裝3次標(biāo)簽。
普通的MPLS一層標(biāo)簽， MPLS VPN兩層標(biāo)簽，MPLS TE三層標(biāo)簽。
TTL為生存時間，在第一次壓入標(biāo)簽時，將當(dāng)前數(shù)據(jù)包中的3層TTL復(fù)制到標(biāo)簽中，之后查詢一次標(biāo)簽TTL減一，在最后一跳設(shè)備彈出標(biāo)簽時將2.5層的TTL復(fù)制到3層報頭中。
MPLS的次末跳（倒數(shù)第二跳 默認(rèn)執(zhí)行）
邊界LSR將本地的直連網(wǎng)段傳遞給MPLS域內(nèi)鄰居后，LDP分配標(biāo)簽號為3，告知倒數(shù)第二跳設(shè)備它的身份。使得倒數(shù)第二跳設(shè)備在查詢LFIB表后，在已知轉(zhuǎn)發(fā)路徑的前提下提前彈出標(biāo)簽，這樣最后一跳路由器只需要查詢FIB表。否則最后一跳路由器在查詢LFIB表后，彈出標(biāo)簽還需要查詢FIB表。
MPLS的配置
1）IP可達(dá)，使用路由協(xié)議全網(wǎng)可達(dá)
2）配置MPLS – LDP
[r2]mpls lsr-id 2.2.2.2
必須先定義mpls的router-id，要為本地設(shè)備的真實(shí)ip地址，且鄰居可達(dá)，因?yàn)樵摰刂穼⒂糜诮cp會話，建議使用環(huán)回地址
[r2]mpls 開啟mpls協(xié)議
[r2-mpls]mpls ldp 再激活ldp協(xié)議
[r2-mpls-ldp]q
之后需要在所有標(biāo)簽經(jīng)過的接口上開啟協(xié)議
[r2]interface GigabitEthernet 0/0/1
[r2-GigabitEthernet0/0/1]mpls 開啟mpls
[r2-GigabitEthernet0/0/1]mpls ldp 再激活ldp協(xié)議
當(dāng)啟動配置完成后，鄰居間使用UDP報文組播收發(fā)hello包，之后基于hello包中的router-id地址進(jìn)行TCP會話的建立。
[r3]display tcp status
TCPCB Tid/Soid Local Add:port Foreign Add:port VPNID State
b4cf3d64 167/6 3.3.3.3:646 4.4.4.4:50858 0 Established
b4cf3adc 167/3 3.3.3.3:50806 2.2.2.2:646 0 Established
當(dāng)TCP會話建立后，鄰居間基于TCP會話再建立鄰居關(guān)系，生成鄰居表。
[r3]display mpls ldp peer
再然后基于本地的FIB表，默認(rèn)華為僅針對32位的主機(jī)路由生成標(biāo)簽號，存儲于LIB表中，之后鄰居間共享LIB表。
[r3]display fib 查看fib表
[r4]display mpls ldp lsp 查看lsp表，裝載本地和鄰居為各條路由分配的標(biāo)簽號
最后路由器將LIB和FIB集合，生成最佳路徑的標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則 —— LFIB
[r4]display mpls lsp 查看lfib表
注：華為默認(rèn)僅針對32位主機(jī)路由分配標(biāo)簽
[r3]mpls
[r3-mpls]lsp-trigger all 開啟功能，將針對fib表中所有路由進(jìn)行標(biāo)簽號的分配
[r2]tracert -v -a 2.2.2.2 56.1.1.2 查看交換過程中的標(biāo)簽號
MPLS解決BGP的路由黑洞
MPLS協(xié)議并不會為通過BGP協(xié)議學(xué)習(xí)的路由條目分配標(biāo)簽號。而是在訪問這些BGP路由目標(biāo)網(wǎng)段時，在流量中壓入到達(dá)這些網(wǎng)段的BGP下一跳設(shè)備地址的標(biāo)簽號。
例：R2從BGP鄰居5.5.5.5學(xué)習(xí)到6.6.6.0網(wǎng)段的路由，R2在訪問6.6.6.0時，將在數(shù)據(jù)包中壓入到達(dá)5.5.5.5IP地址的標(biāo)簽號，來穿越中間沒有運(yùn)行BGP協(xié)議的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)打破路由黑洞。
注：華為設(shè)備默認(rèn)不為BGP協(xié)議執(zhí)行下一跳標(biāo)簽機(jī)制，思科默認(rèn)執(zhí)行。
華為設(shè)備需要開啟，路由基于隧道進(jìn)行遞歸查找
route recursive-lookup tunnel
MPLS VPN
1）CE將私有路由傳遞到PE端
2）PE端在收到不同CE發(fā)送過來的相同網(wǎng)段路由時，使用RD值進(jìn)行區(qū)分，格式 x:x 32位
3）PE端將附上RD的私有路由不能直接裝載于本地公有路由表中，而是需要放置到對應(yīng)的VRF（虛擬路由轉(zhuǎn)發(fā)）空間內(nèi)，之后再路由賦RT值，用于傳遞到對端PE設(shè)備，對端區(qū)分信息。
VPNV4路由 = 普通IPV4路由 + RD + RT
4）VPNV4路由需要MP-BGP來進(jìn)行傳遞，對端基于RT值，將路由裝載到對應(yīng)的VRF空間內(nèi)，再共享給對應(yīng)的CE
5）控制層面工作完成后，數(shù)據(jù)層面需要基于MPLS來工作，由于數(shù)據(jù)層面不能攜帶RD/RT值
，故MPLS將在數(shù)據(jù)包中壓入兩層標(biāo)簽，外層標(biāo)簽用于穿越中間設(shè)備，打破BGP路由黑洞，內(nèi)層標(biāo)簽用于對應(yīng)VRF空間。
配置：
ISP部分：
1、IGP路由
2、MPLS域
3、配置MPLS VPN
[r2]ip vpn-instance a 創(chuàng)建名為a的vrf空間
[r2-vpn-instance-a]ipv4-family 進(jìn)入IPV4的配置模式下
[r2-vpn-instance-a-af-ipv4]route-distinguisher 1:1 RD值
[r2-vpn-instance-a-af-ipv4]vpn-target 1:1 RT值 必須對端的PE端一致
[r2]interface GigabitEthernet 0/0/0 進(jìn)入鏈接CE端的接口
[r2-GigabitEthernet0/0/0]ip binding vpn-instance a 關(guān)聯(lián)到vrf空間
[r2-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.2.2 24 配置私有ip地址
注：在關(guān)聯(lián)到VRF空間前不能配置接口IP地址，否則該地址的直連路由將進(jìn)入公有路由表。
[r2]display ip routing-table vpn-instance a 查看空間內(nèi)的私有路由表
[r2]ping -vpn-instance a 192.168.2.1 正常測試將在公有路由表中查詢記錄；該命令為基于vrf空間a進(jìn)行路由查詢
4、PE與PE間建立MP-BPG鄰居關(guān)系
先和對端建立正常BGP鄰居關(guān)系，可用于傳遞正常的公網(wǎng)路由
[r2]bgp 2
[r2-bgp]router-id 2.2.2.2
[r2-bgp]pe 4.4.4.4 as-number 2
[r2-bgp]pe 4.4.4.4 connect-interface LoopBack 0
[r2-bgp]pe 4.4.4.4 next-hop-local
同時還需要再在IPV4的家族模式中，與對端建立一個VPNV4的關(guān)系，用于傳遞VPNV4路由
[r2-bgp]ipv4-family vpnv4
[r2-bgp-af-vpnv4]peer 4.4.4.4 enable
[r2-bgp]display bgp vpnv4 all peer 查看mp-bgp鄰居關(guān)系
5、CE端與PE端交互路由
靜態(tài)：CE端直接編寫靜態(tài)路由即可
PE端編寫到VRF空間內(nèi)的靜態(tài)路由
[r2]ip route-static vpn-instance a 192.168.1.0 24 192.168.2.1
將本地VRF空間內(nèi)的靜態(tài)和直連路由重發(fā)布到BGP協(xié)議傳遞到對端的PE
[r2]bgp 2
[r2-bgp]ipv4 vpn-instance a
[r2-bgp-a]import-route direct
[r2-bgp-a]import-route static
<r4>display bgp vpnv4 vpn-instance a routing-table 查看mp-bpg的BGP表
OSPF：CE端正常啟動OSPF即可，PE端啟動VPNV4專用的OSPF協(xié)議
[r4]ospf 2 vpn-instance a
[r4-ospf-2]area 0
[r4-ospf-2-area-0.0.0.0]network 192.168.3.1 0.0.0.0
之后使用雙向重發(fā)布，實(shí)現(xiàn)路由共享文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-739446.html
[r4]bgp 2
[r4-bgp]ipv4-family vpn-instance a
[r4-bgp-a]import-route ospf 2
[r4]ospf 2 vpn-instance a
[r4-ospf-2]import-route bgp
[r4]display mpls lsp vpn-instance a 查看雙層標(biāo)記的內(nèi)層標(biāo)簽號
若有錯誤，歡迎指正！o(￣▽￣)ブ文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-739446.html
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