前言導(dǎo)入

MPLS：多協(xié)議標(biāo)簽交換

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

• 包為網(wǎng)絡(luò)層的PDU，故包交換就是基于IP地址進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；也就是路由器的路由行為。（路由器和終端基于3層的IP地址數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的路由行為）

原始包交換

查兩張表
在包交換過程中，數(shù)據(jù)包每經(jīng)過一個(gè)路由器，路由器需要查兩張表：路由表（RIB）+ARP表

快速包交換

第一次查兩張表，之后的每一次查一張表
一次路由，多次交換（一個(gè)數(shù)據(jù)流的第一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行原始交換，過程中生成轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則緩存，該數(shù)據(jù)流剩余的數(shù)據(jù)包全部基于緩存中的規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）

特快交換，F(xiàn)IB表

查一張表
無需路由，直接交換（路由表RIB----->FIB表，ARP表---->ADJ表；其中FIB表是已經(jīng)遞歸好的路由表并且是純二進(jìn)制表格，可以被物理硬件直接讀取，不需要編譯）
CEF：Cisco特快交換，為Cisco私有技術(shù)；非Cisco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表和特點(diǎn)：

在將路由器表轉(zhuǎn)換過程中，存儲(chǔ)遞歸查詢結(jié)果，同時(shí)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(hào)

標(biāo)簽交換

• 路由器基于2.5層的標(biāo)簽號(hào)進(jìn)行路由行為

在數(shù)據(jù)包的2.5層壓入標(biāo)簽號(hào)，路由器基于2.5的標(biāo)簽號(hào)查詢本地的LFIB表，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。（第一跳路由器壓入標(biāo)簽號(hào)，最后一跳彈出標(biāo)簽）
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(hào)，使得域內(nèi)的路由器在轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包時(shí)，基于2.5層的標(biāo)簽號(hào)僅需要查詢本地的一張LFIB表（標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)信息數(shù)據(jù)庫）
FIB+LIB=LFIB；LFIB表的信息齊全：標(biāo)簽號(hào)，MAC地址等等

最初在包交換僅支持原始交換時(shí)，標(biāo)簽的意義在于更快的查詢；但隨著包交換的加速，使用標(biāo)簽交換失去了快速查表得優(yōu)勢(shì)

MPLS存在的意義

• 解決BGP的路由黑洞
• MPLS VPN
• 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（FIB表允許存標(biāo)簽號(hào)，這就是LFIB表要和FIB合作的原因）

MPLS的工作過程

控制層面：路由協(xié)議工作，生成RIB，RIB再生成FIB表，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

控制層面工作過程

1.在沒有MPLS時(shí)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(huì)啟動(dòng)TDP（Cisco）或LDP（公有），直連設(shè)備間建立鄰居關(guān)系 （LDP要為FIB表中的每一條路由分配一個(gè)標(biāo)簽號(hào)，每一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)段分配一個(gè)標(biāo)簽號(hào)）

這個(gè)LIB表是要上下傳遞的，只上下鄰居傳遞

• 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，獲取鄰居的IP地址，再和該直連鄰居建立TCP會(huì)話，鄰居關(guān)系建立后，為鄰居關(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(huì)話，建議設(shè)備環(huán)回地址為MPLS協(xié)議的router-id，該router-id值將攜帶在組播收發(fā)的hello報(bào)文中，之后自動(dòng)進(jìn)行TCP會(huì)話建立（UDP可以組播）

總結(jié)：MPLS協(xié)議需要在直連鄰居間使用router-id地址來進(jìn)行TCP會(huì)話，故前提條件為：router-id必須為設(shè)備真實(shí)使用的IP地址，建議為環(huán)回地址（因?yàn)榉€(wěn)定），組播hello包在直連的物理接口上收發(fā)來獲取對(duì)端的router-id，自然也要求router-id值間路由可達(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(hào)

• Cisco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(hào)，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(hào)；原因在于正常32位主機(jī)路由為ospf學(xué)習(xí)的環(huán)回接口，正常工程中只有BGP和MPLS VPN才會(huì)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Cisco在啟動(dòng)MPLS以后，所有流量都將基于標(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(hào)生成后，將存儲(chǔ)于本地的LIB表（標(biāo)簽信息數(shù)據(jù)庫）；且LIB表將在上下鄰居間共享；LIB表中裝載本地以及鄰居為每條路由分發(fā)的標(biāo)簽號(hào)
5.運(yùn)行MPLS協(xié)議的設(shè)備，將LIB表和FIB表進(jìn)行結(jié)合，將標(biāo)簽號(hào)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：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?zhèn)鬏斶^程

1.沒有MPLS協(xié)議，基于FIB表正常轉(zhuǎn)發(fā)即可
2.名詞解析

• MPLS domain：MPLS的工作半徑
• edge 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 （運(yùn)行MPLS的第一臺(tái)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(tái)PE設(shè)備時(shí)，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(duì)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(shí)，流量進(jìn)入第一臺(tái)PE時(shí)，直接查詢FIB表，若表中關(guān)聯(lián)標(biāo)簽號(hào)，將直接確定是否壓入標(biāo)簽；流量再到P路由器上，接收到的流量中若存在標(biāo)簽則基于LFIB表轉(zhuǎn)發(fā)，若沒有標(biāo)簽則基于FIB表轉(zhuǎn)發(fā)即可；流量從最后一臺(tái)邊界離開MPLS域時(shí)將彈出標(biāo)簽

注：存在標(biāo)簽號(hào)的流量，進(jìn)入路由器時(shí)，入標(biāo)簽表應(yīng)該為本地路由器分配的編號(hào)，出標(biāo)簽為本地的下一游（下一跳）設(shè)備分配的標(biāo)簽號(hào)，上下游的概念基于數(shù)據(jù)層面進(jìn)行標(biāo)定

MPLS標(biāo)簽號(hào)

標(biāo)簽被壓入2層3層之間，稱為2.5層

標(biāo)簽的格式：32位，4個(gè)字節(jié)

• 前20位為標(biāo)簽號(hào)，2^20個(gè)標(biāo)簽號(hào)；其中數(shù)值1-15為保留，用作特殊編號(hào)
• 第21-23位exp，3位二進(jìn)制，為優(yōu)先級(jí)，用于QOS策略使用
• 第24位為棧底位，該位為1標(biāo)識(shí)該標(biāo)簽為最后一層標(biāo)簽；MPLS最大可以在一個(gè)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：生存時(shí)間，在第一次壓入標(biāo)簽時(shí)，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1，在最后一跳設(shè)備彈出標(biāo)簽時(shí)將2.5層的TTL復(fù)制到3層報(bào)頭中

MPLS的次末跳

倒數(shù)第二跳 （默認(rèn)執(zhí)行）

• 邊界LSR（PE：運(yùn)行MPLS的第一臺(tái)設(shè)備）將本地的直連網(wǎng)段宣告后傳遞給MPLS域內(nèi)鄰居后，LDP分配標(biāo)簽號(hào)為3， 告知倒數(shù)第二跳設(shè)備它的身份；導(dǎo)致倒數(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，使得最后一跳路由器均只需要查詢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

注：FIB表存儲(chǔ)標(biāo)簽號(hào)，這就是FIB和LFIB合作的原因

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，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(huì)話，建議使用環(huán)回地址
[R2]mpls      再開啟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 g0/0/0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]mpls    先開啟mpls
[R2-GigabitEthernet0/0/1]mpls ldp  再激活LDP協(xié)議
當(dāng)啟動(dòng)配置完成后，鄰居間使用UDP報(bào)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(huì)話的建立
[R2]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(huì)話建立后，鄰居間基于TCP會(huì)話再建立鄰居關(guān)系，生成鄰居表
[R2]display mpls ldp peer

再然后基于本地的FIB表，默認(rèn)華為僅針對(duì)32位的主機(jī)路由生成標(biāo)簽號(hào)，存儲(chǔ)于LIB表中，之后鄰居間共享LIB表
[R2]display fib   查看FIB表
[R2]display mpls ldp lsp      查看LIB表，裝載本地和鄰居為各條路由分配的標(biāo)簽號(hào)

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表
[R2]display mpls lsp  查看LFIB表

注：默認(rèn)華為僅針對(duì)32位主機(jī)路由分配標(biāo)簽
[R2]mpls
[R2-mpls]lsp-trigger all  開啟功能，將針對(duì)FIB表中所有路由進(jìn)行標(biāo)簽號(hào)的分配

[R2]tracert  -v  -a 2.2.2.2  56.1.1.2

MPLS解決BGP的路由黑洞

MPLS協(xié)議并不會(huì)為通過BGP協(xié)議學(xué)習(xí)的路由條目分配標(biāo)簽號(hào)；
而是在訪問這些BGP路由目標(biāo)網(wǎng)段時(shí)，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(hào)；

• eg：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(shí)，將在數(shù)據(jù)包中壓入到達(dá)5.5.5.5IP地址的標(biāo)簽號(hào)，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，Cisco默認(rèn)執(zhí)行；

華為設(shè)備需要開啟
[R2]route recursive-lookup tunnel      路由基于隧道進(jìn)行遞歸查找

MPLS VPN

• CE將私有路由傳遞到PE端
• PE端在收到不同CE端發(fā)送過來的相同網(wǎng)段路由時(shí)，使用RD值進(jìn)行區(qū)分（格式 X:X 32位,16進(jìn)制）
• PE端將附上RD的私有路由且不能直接裝載于本地公有路由表中，需要放置到對(duì)應(yīng)的VRF（虛擬路由轉(zhuǎn)發(fā)）空間內(nèi)；之后再在路由上付RT值，用于傳遞到對(duì)端PE設(shè)備上，對(duì)端區(qū)分信息
• VPNV4路由=普通IPV4路由+RD+RT
• VPNV4路由需要MP-BGP來進(jìn)行傳遞；對(duì)端基于RT值，將路由裝載到對(duì)應(yīng)的VRF空間內(nèi)，再共享給對(duì)應(yīng)的CE
• 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(duì)應(yīng)VRF空間

MPLS VPN配置

1.ISP 部分
2.IGP路由
3.MPLS域
4.配置MPLS VPN

[r2]ip vpn-instance a1  創(chuàng)建名為a1的VRF空間
[r2-vpn-instance-a1]ipv4-family     進(jìn)入IPV4的配置模式下
[r2-vpn-instance-a1-af-ipv4]route-distinguisher 1:1  RD值
[r2-vpn-instance-a1-af-ipv4]vpn-target 1:1  RT值，必須和對(duì)端的PE值一致
[r2]interface g0/0/0     進(jìn)入鏈接CE端的接口
[r2-GigabitEthernet0/0/0]ip binding vpn-instance a1  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，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 a1  查看空間內(nèi)的私有路由表
[r2]ping -vpn-instance a1 192.168.2.1   正常測(cè)試(不帶-vpn-instance a1)將在公有路由表中查詢記錄，該命令為基于VRF空間a1進(jìn)行路由查詢

5.PE與PE間建立MP-BGP鄰居關(guān)系

[r2]bgp 2
[r2-bgp]router-id 2.2.2.2    先和對(duì)端建立BGP鄰居關(guān)系，可用于傳遞正常的公網(wǎng)路由
[r2-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 2
[r2-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface loopback 0
[r2-bgp]peer 4.4.4.4 next-hop-local

同時(shí)還需要再在IPV4的家族模式中，與對(duì)端建立一個(gè)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

6.CE端與PE端交互路由
如果是靜態(tài)路由

CE端直接編寫正常靜態(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  a1  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)議中，傳遞到對(duì)端的PE上
[r2]bgp 2
[r2-bgp]ipv4-family vpn-instance a1
[r2-bgp-a1]import-route direct
[r2-bgp-a1]import-route static

[r2]display bgp vpnv4 vpn-instance a1 routing-table  查看MP-BGP的BGP表

如果是動(dòng)態(tài)路由

CE端正常啟動(dòng)OSPF即可
PE端，啟動(dòng)vpnv4專用的ospf協(xié)議
[r2]ospf 2 vpn-instance a1
[r2-ospf]area 0
[r2-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
[r2]bgp 2
[r2-bgp]ipv4-family vpn-instance a1
[r2-bgp-a1]import-route ospf 2

[r2]ospf 2 vpn-instance a1
[r2-ospf-2]import-route bgp

[r2]display mpls lsp vpn-instance a1 查看雙層標(biāo)記的內(nèi)層標(biāo)簽號(hào)

[r2]rip 1 vpn-instance a1
[r2-rip-1]version 2
[r2-rip-1]network 192.168.2.0

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-837168.html

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