MPLS原理与配置

1.MPLS概述

（1）传统IP路由转发

（2）MPLS基本概念

⦁ MPLS起源于IPv4（Internet Protocol version 4），其核心技术可扩展到多种网络协议，包括IPv6（Internet Protocol version 6）、IPX（Internet Packet Exchange）、Appletalk、DECnet、CLNP（Connectionless Network Protocol）等。MPLS中的“Multiprotocol”指的就是支持多种网络协议。
⦁ MPLS以标签交换替代IP转发。标签是一个短而定长的、只具有本地意义的标识符。

2.MPLS术语

（1）MPLS术语介绍-LSR与MPLS域

（2）MPLS术语介绍-LSR分类

（3）MPLS术语介绍-FEC

⦁ 在传统的采用最长匹配算法的IP转发中，匹配到同一条路由的所有报文就是一个转发等价类。
⦁ 在MPLS中，关于FEC最常见的例子是：目的IP地址匹配同一条IP路由的报文被认为属于同一个FEC。

（4）MPLS术语介绍-LSP

⦁   一条LSP包含一台入站LSR、一台出站LSR以及数量可变的中转LSR，因此LSP也可以看做是这些LSR的有序集合。
⦁   LSP需要在数据转发开始前建立完成，只有这样报文才能顺利穿越MPLS域。
⦁   LSP可通过静态和动态两种方式建立。
⦁   需要注意的是，LSP是一个从“起点”到“终点”的单向路径，若需要双向数据互通，则需要在双方之间建立双向的LSP。

3.MPLS标签

（1）MPLS标签

⦁ EXP字段在早期的MPLS标准中被定义，意为试验性的字段，但实际上该字段主要被用于CoS。为了避免歧义，RFC5462重新定义了该字段，命名为流分类（Traffic Class）。

（2）MPLS标签栈

当上层为MPLS标签栈时，以太网头部中的Type字段为0x8847，PPP头部中的Protocol字段为0x8281

（3）MPLS标签的处理

只具有本地意义说明每一台LSR之间的标签空间是相互独立的，即每台路由器都可以使用完整的标签空间。

（4）MPLS标签的处理

4.MPLS转发

（1）MPLS转发概述

⦁   同一个FEC，若进入MPLS域的Ingress LSR（入站LSR）不同，转发时的LSP也不相同。
⦁   同一个FEC，LSR的处理方式相同，不论这个FEC来自哪里（进入设备的接口）。
⦁   LSR的转发动作决定了LSP，而标签转发表确定转发动作，所以建立标签转发表也可以理解为建立LSP。
⦁   如图所示，因为有着相同的目的地，所以这三份数据属于同一个转发等价类FEC1。同时由于入站LSR不同，这些数据将分别在LSP1、LSP2和LSP3上被转发。因为标签仅具有本地意义，所以每台LSR上给同一FEC分配的标签，可以相同，也可以不同。

（2）MPLS体系结构

⦁   控制平面：
⦁   控制平面是无连接的，主要功能是负责产生和维护路由信息以及标签信息。
⦁   控制平面包括：
⦁   路由信息表RIB（Routing Information Base）：由IP路由协议（IP Routing Protocol）、静态路由和直连路由共同生成，用于选择路由。
⦁   标签信息表LIB（Label Information Base）：用于管理标签信息，LIB中的表项可由标签交换协议（LDP、RSVP等协议）或静态配置生成。
⦁   转发平面：
⦁   转发平面也称为数据平面，是面向连接的，主要功能是负责普通IP报文的转发以及带MPLS标签报文的转发。
⦁   转发平面包括：
⦁   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，负责带MPLS标签报文的转发。

（3）控制平面与转发平面

（4）LSP建立原则

（5）LSP建立方式

⦁   静态LSP：
⦁   由于静态LSP各节点上不能相互感知到整个LSP的情况，因此静态LSP是一个本地的概念。
⦁   动态LSP：
⦁   其他标签分布协议：
⦁   RSVP-TE：Resource Reservation Protocol Traffic Engineering，它是对RSVP的扩展，用于建立基于约束的LSP。它拥有普通LDP LSP没有的功能，如发布带宽预留请求、带宽约束、链路颜色和显式路径等。
⦁   MP-BGP：Multiprotocol Border Gateway Protocol，MP-BGP是在BGP协议基础上扩展的协议。MP-BGP支持为MPLS VPN业务中私网路由和跨域VPN的标签路由分配标签。

（6）MPLS标签转发

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

（7）Ingress LSR的处理

、

⦁   在Ingress LSR，通过查询FIB表（得到FTN信息）和NHLFE表指导报文的转发。
⦁   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Tunnel ID值为0x0，则进入正常的IP转发流程。
⦁   如果Tunnel ID值不为0x0，则进入MPLS转发流程。

（8）Transit LSR的处理

⦁ 在Transit LSR，通过查询ILM表和NHLFE表指导MPLS报文的转发。

（9）Egress LSR的处理

⦁ 在Egress LSR，通过查询ILM表指导MPLS报文的转发。

（10）MPLS详细转发过程

5.静态LSP配置

（1）MPLS基本配置命令

（2）静态LSP配置命令（1）

⦁ out-label占用的是下游LSR的标签空间，而下游空间采用的标签分发方式不确定，所以out-label的标签空间为16~1048575。
⦁ in-label占用的是当前LSR的标签空间，采用静态LSP时，标签空间为16~1023。

（3）静态LSP配置命令（2）

（4）案例

案例介绍：R1、R2和R3 R4之间已经部署了IGP协议，故1.1.1.0/24与4.4.4.0/24网络之间已经能够互访。现要求通过配置静态LSP，使得这两个网络之间能基于MPLS进行互访，标签分配如图。
配置思路：在设备和接口上使能MPLS功能按照规划配置静态LSP

配置如下：

[czyAR1]mpls lsr-id 1.1.1.1
[czyAR1]inter g0/0/0
[czyAR1-GigabitEthernet0/0/0]mpls
[czyAR1]static-lsp ingress 1to4 destination 4.4.4.0 24 nexthop 10.0.12.2 out-lab
el 200

[czyAR2]mpls lsr-id 2.2.2.2
[czyAR2]mpls
[czyAR2]inter g0/0/0
[czyAR2-GigabitEthernet0/[czyAR3]mpls lsr-id 3.3.3.3

[czyAR3]mpls
[czyAR3]inter g0/0/0
[czyAR3-GigabitEthernet0/0/0]mpls
[czyAR2]static-lsp transit 1to4 incoming-interface g0/0/0 in-label 200 nexthop 1
0.0.23.3 out-label 300

[czyAR4]mpls lsr-id 4.4.4.4
[czyAR4]mpls
[czyAR4]inter g0/0/0
[czyAR4-GigabitEthernet0/0/0]mpls
[czyAR4]static-lsp egress 1to4 incoming-interface g0/0/0 in-label 400

查看配置

此时可以发现我们的AR1的链路状态是down的