定制培训教材_第3章_MPLS技术

1第3章_MPLS技术MPLS的产生的背景MPLS实现原理MPLS现实的价值MPLS流量工程2IPoA组网方式(重叠模型)InIfInVPIOutIfOutVPI010120020220120010220020InIfInVPIOutIfOutVPI010120020220120010220020InIfInVPIOutIfOutVPI120010220030010120030220ATM+SDHNetworkATM0ATM0ATM1ATM0ATM2ATM1ATM1ATM2ATM2100.1.1.1/24100.1.1.2/24100.1.1.3/24NexthopVPI100.1.1.220100.1.1.310NexthopVPI100.1.1.120100.1.1.310NexthopVPI100.1.1.110100.1.1.23030.1.1.1/2410.1.1.1/2420.1.1.1/243ATMvsIPATM固定长度的信元头，可以实现高速硬件交换面向连接的技术，可以提供良好的QoS保证选路协议复杂，应用前景暗淡IP选路具有灵活性，应用到桌面。逐跳寻址转发（hop-by-hop）,最长前缀匹配，存在转发瓶颈。ATM+IP=？4培训提纲MPLS的产生与发展MPLS实现原理MPLS现实的价值MPLS流量工程5MPLS相关概念多协议标签交换（MPLS:MultiProtocolLabelSwitching）转发等价类（FEC:ForwardingEquivalenceClasses）标签信息库（LIB:LabelInformationBase）标签（Label）——固定长度标签交换通道（LSP:labelswitchedpath）——单向标签交换路由器（LSR:labelswitchingrouter）6MPLS转发原理MPLS转发过程：IngressLSR接收到IP报文，进行流分类或查转发表，打上标签，并根据标签转发表项转发此标记报文。TransitLSRs根据入接口和入标签查找标签转发表项得到出接口和出标签，打上交换的标签，转发。在LSP倒数第二跳或EgressLSR，弹出标签，还原IP报文后，按照IP转发程序继续转发。7MPLS转发原理MPLS转发示意：LSRALSRDLSRCLSRB172.90.46/24172.90.38/24InIfInLblPrefixOutIfOutLbl0-172.90.38130InIfInLblPrefixOutIfOutLbl030172.90.38145InIfInLblPrefixOutIfOutLbl045172.90.3813InIfInLblPrefixOutIfOutLbl03172.90.38--倒数第二跳弹出，PenultimateHopPopping(PHP)8012301234567890123456789012345678901Label|Exp|S|TTLLabel=20bitsExp=Extensible,3bits,通常用作COS(ClassofService)S=标识是否是栈底,1bitTTL=Timetolive,8bits可以多于一个标签，（标签栈）MPLS转发仅基于标签栈顶标签转发报文MPLS通常是夹在二层链路层和三层IP报头之间的协议，承载MPLS的链路层可以是：Point-to-Pointlink(PPP)EthernetATM/FRPacketOverSONET(POS)等MPLS包头结构9MPLS标签位置PPPHeaderLayer3HeaderMPLSHeaderEthernetHdrLayer3HeaderMPLSHeaderEthernetATMCellHeaderHECDATACLPPTIVCIGFCVPILabelPPPHeader(PacketoverSONET/SDH)FrameRelayDATADLCIFlagsDLCILabelFCSFlagsIP包在打上MPLS包头后还是需要有二层的包头封装。ATM/FR则分别采用原来包头的VPI/VCI，DLCI做标签10MPLS的标签分配协议MPLS连接可以使静态配置，也可以通过MPLS信令协议建立标签连接。现有的MPLS标签分配协议有：LDP/CR-LDPRSVP-TE这些协议可以共存在一个标签交换路由器上。11MPLS的标签分配协议LDP（不提供Qos保证）把单播的IP网地址前缀映射为标签，通过标签交换进行转发。RSVP,CR-LDP可以支持带宽约束，保持/建立优先级，部分显式路由约束等。一般用于流量工程目的，实现各种QoS的要求。12LDP消息在LDP协议中，存在4种LDP消息：发现（Discovery）消息用于通告和维护网络中LSR的存在。会话（Session）消息用于建立，维护和结束LDP对等实体之间的会话连接。通告（Advertisement）消息用于创建、改变和删除特定FEC-标签绑定。通知（Notification）消息用于提供消息通告和差错通知。13LDP会话的建立和维护邻居发现：通过互发hello报文(UDP/prot:646/IP:224.0.0.2）建立TCP连接：由地址大的一方主动发起。(TCP/port:646)会话初始化：由Master发出初始化消息，并携带协商参数。由slave检查参数能否接受，如果能则发送初始化消息，并携带协商参数。并随后发送keepalive消息。master检查参数能否接受，如果能则发送keepalive消息。相互收到keepalive消息，会话建立。期间收到任何差错消息，均关闭会话，断开TCP连接MMMMM14Hello一15Hello二16TCP连接一17TCP连接二18TCP连接三19Initialization一20Initialization二21Keepalive一22Keepalive二23LDP邻居状态机NONEXISTENTINITIALIZEDOPENRECOPENSENTOPERATIONAL接收到Init以外消息或超时会话连接建立发送Init消息（主动方）收到可接受的Init消息；发送Init消息发送KeepAlive消息（被动方）接收到Shutdown消息或超时；发送Shutdown消息其他LDP消息接收到KeepAlive消息接收到KeepAlive以外消息或超时；发送接收到可接收的Init消息；发送KeepAlive消息接收到Init以外消息或超时；LDP会话建立的状态迁移图24LSRALSRDLSRCLSRB172.90.46/24172.90.38/24标签分配方式下游自主分发下游按需分发上游和下游LSR对于目的172.90.38/24，LSRB是LSRA的下游LSRC是LSRB的下游，LSRD是LSRC的下游LSR通过IP路由协议了解它的下游LSR，下一跳即是下游LDP标签分配模式25LDP标签分配模式LSRALSRDLSRCLSRB172.90.46/24172.90.38/24InIfInLblPrefixOutIfOutLbl0-172.90.38130InIfInLblPrefixOutIfOutLbl030172.90.38145InIfInLblPrefixOutIfOutLbl045172.90.3813InIfInLblPrefixOutIfOutLbl03172.90.38--下游自主分发(DownstreamUnsolicited)为目的地址172.90.38/24分配标签3为目的地址172.90.38/24分配标签45为目的地址172.90.38/24分配标签30下游LSR向上游LSR主动分发标签(标签映射消息)26LDP标签分配模式LSRALSRDLSRCLSRB172.90.46/24172.90.38/24InIfInLblPrefixOutIfOutLbl0-172.90.38130InIfInLblPrefixOutIfOutLbl030172.90.38145InIfInLblPrefixOutIfOutLbl045172.90.3813InIfInLblPrefixOutIfOutLbl03172.90.38--下游按需分发(DownstreamonDemand)为目的地址171.68.10/24分配标签3为目的地址171.68.10/24分配标签45为目的地址171.68.10/24分配标签30为目的地址172.90.38/24请求标签为目的地址172.90.38/24请求标签为目的地址172.90.38/24请求标签上游LSR向下游LSR请求标签(标签请求消息)下游LSR向上游LSR分发标签(标签映射消息)27LDP标签保留模式标签保留模式自由保留模式LSR保留从所有邻居分发的标签当IP路由改变下一跳时快速建立LSP需要更多的内存空间和标签空间保守的保留方式LSR仅保留从下一跳邻居分发的标签丢弃所有非下一跳分发的标签节省内存和标签资源比较流行的是自由方式28标签分配协议LDP(续)标签控制模式独立的LSP控制模式LSR给某FEC绑定并分发标签，不依赖于此LSR是否从该FEC下一跳接受到分发的标签映射。有序的LSP控制模式LSR仅在下列条件下给某FEC绑定并分发标签：•该LSR对于此FEC是EgressLSR，或•该LSR接收到从此FEC下一跳发送的标签映射。•比较流行的是有序的方式29LDP标签分配如果采用（DU+自由＋有序）的标签分配及控制方式：•发现自己有直连接口路由时会发送标签；•收到下游到某条路由的标签并且该路由生效（也就是说，在本地已经存在该条路由，并且路由的下一跳和标签的下一跳相同）时会发送标签。•标签表中会存在大量的非选中的标签。下面的说法正确吗：如果某个网络中只有部分设备运行MPLS（MPLS域嵌在IP域中），则只会对运行MPLS的设备（MPLS域）的直连路由生成标签，对于其他设备（IP域）始发的路由则不会生成标签。如果没有标签，那对于通过MPLS域的目的地址在IP域的报文如何转发呢？30标签转发表要领标签转发表中的IN和OUT，是相对于标签转发而言，不是相对于标签分配的IN和OUT：要领：入标签是我分给别人的，出标签是别人分给我的。我分配的标签是给别人用的，我不会添加到报文中。INinterfaceINlabelPrefix/MASKOUTinterface(nexthop)OUTlabelSerial05010.1.1.0/24Eth0（3.3.3.3）80Serial15110.1.1.0/24Eth0（3.3.3.3）80Serial16270.1.2.0/24Eth0（3.3.3.3）52Serial15220.1.2.0/24Eth1（4.4.4.4）52Serial27730.1.2.0/24Serial3（5.5.5.5)3（pop）对于一台设备的标签转发表（全局标签空间）来说：•所有的入标签()•对于相同的路由（下一跳也相同），出标签()•对于不同的路由（但下一跳相同），出标签()•对于不同的路由（下一跳也不同），出标签()•对于同一条路由，入标签和出标签()A一定不同B一定相同C可能相同31环路和TTL在IP网络中使用TTL来预防IP报文在网络中的无限传播。MPLS可以使用类似于IP的机制，但并非在所有封装形式中都适用TTL存在于PPP和LAN报文的MPLS包头中。ATM信元头不包含TTL域标签分发协议中的环路检测跳数(HopCount)-TTL路径矢量(PathVector)：32MPLSTTL处理IPTTL--MPLSTTL＝255MPLSTTL--IPTTL--入口LERLSR出口LERIPTTL--MPLSTTL＝IPTTLMPLSTTL--MPLSTTL--IPTTL＝MPLSTTL入口LERLSR出口LER把整个MPLS域看做一