MPLS（多协议标签交换）下

MPLS体系结构

• 我们在了解MPLS的结构的时候，一般情况都会介绍两个平面，一个是控制平面，一个是转发平面

• 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，由标签分发协议在LSR上建立LFIB，负责带MPLS标签报文的转发。

• 这两个灰色区域实际上能看作是一台路由器，这台路由器同时有两个平面去达到效果。
  ·首先我们在控制平面去运行路由协议，路由器之间形成路由表RIB。路由表能够用来做数据转发，也就是Forwarding，因此RIB和FIB有连线

• 控制平面：IP信息表，在转发平面会有Ip forwading table。因此传统IP转发中，IGP是控制平面干的事情，一旦形成了IP转发表，数据来了的时候，就会使用转发平面的IPFI（IP转发表发送）。

• 现在引入标签，由于标签的使用，也需要使用标签的分发协议，例如这个路由器运行了标签的路由协议，会生成一个标签转发表，因此分发标签就是控制平面做的事情，形成标签转发表，就是转发平面做的事情，也就是LFIB，标签转发数据库

• 面试中会进行询问，控制平面的作用以及转发平面的作用，我们需要知晓，控制平面是协议去做的，例如IGP，形成路由表，标签协议形成标签表等等；转发平面就是使用形成的表进行数据转发，例如下一跳出接口等等。

• 如果现在收到一个IP报文，那么就会去访问FIB，然后转发出去是一个IP报文或者是一个带标签的报文

• 对于LFIB也是一样，接受到一个带着标签的报文，可能会转发出去一个普通的IP报文或者还是带标签的报文

• 大家会发现FIB以及LFIB时间有个小箭头，这个小箭头代表的意思是：实际上在路由器中，如果没有使能MPLS，那么在IP转发表或者FIB中是没有任何标签信息的，一旦路由器使用了MPLS，那么就会生成标签转发表，那么标签信息满足条件的也会放入到FIB表中，也就是FIB表中实际上会出现标签信息，在这种情况下，FIB表转发的数据中会带有标签数据。

• MPLS现在使用到的实际上都是帧模式，也有信元模式MPLS，实际上也就是ATM中使用的模式。但是由于ATM网络我们现在不用了，因此MPLS信元模式也基本上用不到。

MPLS数据报文结构

• 附加：MPLS标签嵌套-标签栈（Lable Stack）
  

• MPLS VPN中，我们只会用到两个MPLS头部，一个是外层标签一个是内层标签

• MPLS TE中，我们一般情况上都是3个MPLS标签，分别是顶层标签、中间标签以及底层标签，如果出现4个，那么就是比较复杂的情况
  - 如果没有MPLS，就一个纯的IGP，想用MPLS进行交换，那么就一层标签

• 在进行通信的时候，实际上由RTA所连接的纯IP的网络，给RTA一个纯IP的数据，那么由RTA设备要去查FIB表，然后打上标签，传递给RTB设备。

• 

• NHLFE由三个参数组成，第一个是Nexthop 第二个是Out-Interface，第三个是label Operation（动作）：Push代表的就是打上一个标签或者去掉一个标签
  

• 华为设备用IP前缀去分FEC。

• MPLS标签操作类型：
  -①PUSH
  
  -②Swap
  
  -③Pop
  
  LSP建立方式

• LSP概念：
  

• LSP建立的方式有两种：
  -①静态LSP
  -②动态LSP：
  

LDP邻居发现

• LDP（Label Distribution Protocol）：业界规范标签分发协议。不同厂商存在不同标准，例如思科也有相应的分发协议，也就是思科的TDP，也是分配标签的，但是只能在思科设备上进行发送，由于不同厂商有不同的标准，因此我们就使用一个LDP进行统一
• 在建立LDP邻居的时候，必须要在需要做邻居的这几台设备上，开启LDP，类似于我们想要转发路由信息，我们也必须在路由器上开启ospf那样。
  
• 创建完邻居之后就是分配标签，依据就是根据FEC进行分配，华为设备上默认使用前缀进行分析。
• 总的来说，LDP是用来在LSR之间建立LDP Session并交换Label/FEC映射信息的协议。
• LDP发现机制实际上有两种：
  -①LDP基本发现机制 发现直接连接在同一链路上的LSR邻居，实际上就是自己直连链路上的LDP邻居，类似于建立OSPF邻居关系那样，那么在OSPF中我们建立邻居关系发送hello包使用组播，那么实际上对于LDP基本发现机制而言，使用的也是组播，是224.0.0.2
  -②LDP扩展发现机制 发现非直连的LSR邻居，例如我们如果使用二层VPN等，这些应用需要跨多个设备去建立远端的LDP Session，那么基本的发现机制就搞不定了，需要使用扩展的发现机制。这个时候用的就不是组播而是单播了。
• 在基本发现机制中，发现邻居非常的简单，就是互相发送hello包后，建立TCP连接，也就是TCP三次握手即可。
• 基本发现机制的Hello特点：
  ①消息封装在UDP中
  ②源目端口号为646
  ③消息的目的IP地址为组播地址，224.0.0.2
• 如果hello交互完成之后，要去创建TCP连接的时候，用的是TCP目的端口号为646。
• 那么这个TCP连接是由Transport Address大的发起，这个transport address是用来建立TCP连接使用的

LDP邻居建立

• LDP消息类型：（以下只是类型，不是真正的协议报文）
  ①Discovery message 宣告和维护网络中一个LSR的存在
  ②Session message 建立、维护和终止LDP Peers之间的LDP Session
  ③Advertisemnet message 生成、改变和删除FEC的标签映射
  ④Notification message 宣告告警和错误信息 （和BGP里面的很像，都是出问题了进行报告使用的）
• 华为LDP通告原则：
  ①设备默认情况下只为/32的主机前缀分配标签
  ②设备产生某条前缀的标签后，会发送给所有的邻居。
  ③标签产生情况：
  1、本设备上所有/32的网络都会产生
  2、通过路由表中的目的网段的下一跳路由器收到标签，那么这个时候我们要发送标签

Penultimate Hop Popping

• 在没有使用PHP，也就是次末跳弹出之前，RTA发送数据包要去往100.1.1.1/32的数据转发过程为
  ①：RTA查看自身LIB表，将数据包根据LIB里面的参数进行转发，那么就会给数据包打上MPLS的标签为1027
  ②：RTB收到RTA发来的带着标签的数据包的时候，不需要通过FIB然后直接通过LFIB查询后，知道了标签的in和out，因此就会将1027改为1026，进行操作为swap，然后将这个数据包发送给RTC，发给RTC之后，在没有PHP的情况下，实际上又会进行个swap操作，然后对于RTD来说，首先需要去LFIB，看到里面的out Label数值为null，因此需要拆掉这个标签，然后再通过自己的FIB进行查看，找到自己的目的地怎么去，因此给RTD多加了一些资源耗损。【也就是RTD这台设备所耗损的资源比其他设备要高，容易让MPLS达到瓶颈】
• 为了应对这种情况，PHP的作用就出现了，引入PHP技术后，在倒数第二跳此网络中的RTC，会收到来自最后一跳的路由器RTD一个值为3（保留）的标签，叫做隐式标签。这个隐式标签给次末跳的路由器，这样它的LFIB表里面就会出现一个out label=3的项，在这种情况下，它知道如果要将数据发出去，需要将label进行拆除，拆除之后，RTD就只需要去查看自己FIB表就能将数据包转到100.1.1.1/32

【注意】：如果是基于MPLS要使用QoS的话，需要考虑一个问题，就是我们的标签实际上都需要存在，在这种情况我们需要使用显式标签（0）