上回说到，AS当中没有运行BGP协议的路由器会产生路由黑洞，也提供了几种解决方案，但都不是最佳方案，
本文将带来最好的路由黑洞解决方案----NPLS。
在这里插入图片描述
本文包含以下内容：各位小伙伴可以按需读取嗷

1.包交换和标签交换
2.当下MPLS存在的意义
3.MPLS的工作过程
4.MPLS的标签号和次末跳
5.MPLS的配置实验

1.包交换和标签交换

1.1包交换

包为网络层的PDU，故包交换是基于IP地址进行数据转发；就是路由器的路由行为

原始的包交换：数据包进入路由器后，路由器需要查询本地的路由表（RIB-路由信息数据库），再基于下一跳或者目标ip查询本地的ARP表，才能进行数据的转发；

快速的包交换：一次路由多次交换；每个数据流中的第一个包将被基于原始包交换规则转发；过程中生成缓存列表，记录整个通讯过程，该数据流量剩余数据包仅查询缓存记录即可；

特快的包交换：无需路由，直接交换； CEF-cisco特快交换，为cisco私有技术；非cisco厂商设备均存在和cef转发机制相同的技术；

路由表、ARP –转换为 FIB（转发信息数据库）表    流量转发过程中仅查询FIB表即可；
FIB的特点：在将路由器表转换过程中，存储递归查询结果；同时将新封装的二层地址进行绑定； 	
IP       fast0/0       172.16.20.115(7)
(递归后的出接口)      0 packets, 0 bytes
epoch 0
sourced in sev-epoch 357
Encap length 14
701CE7662A9768EFBD1D24C50800  
新的二层封装目标MAC    源MAC      类型号

1.2标签交换

标签交换：数据包在进入到的MPLS的域内后，将在第2层和3层中间压入标签号；使得域内的路由器在转发该数据包时，基于2.5层的标签号仅需要查询本地的一张LFIB表（标签转发信息数据库）
在这里插入图片描述

最初在包交换仅支持原始交换时，标签的意义在于更快的查询；但随着包交换的加速，使用标签交换失去了快速查表的优势；

2.当下MPLS存在的意义

包交换比标签交换要快了，那么为什么我们还使用mpls呢？

当下MPLS存在的意义：
1、解决BGP的路由黑洞   
2、MPLS  VPN         
3、MPLS  TE 流量工程
另外：随着包交换的加速，使得今天的MPLS技术也开始基于FIB表工作；来提高MPLS的工作效率；

3.MPLS的工作过程

在这里插入图片描述谈到工作过程，不得不讲一下什么是控制层面，什么数据层面：

控制层面：路由协议工作，生成RIB，流量的方向即为控制流量；
数据层面：设备基于路由表访问目标，产生数据流量；与控制层面方向相反；

控制层面

1）在没有MPLS时控制层面仅生成RIB（路由表）和FIB（转发信息数据库）；FIB是基于RIB生成；

2）MPLS协议会启动TDP（cisco私有）或LDP（公有），直连设备间将建立邻居关系；
	LDP--  基于UDP和TCP的646端口工作；先使用udp发送组播hello包发现邻居，获取邻居ip地址，再和该直连邻居建立TCP的会话；邻居关系建立后；为了邻居关系间的稳定，一般使用设备的环回地址来建立tcp会话；建议设置环回地址为mpls协议的route-id，该id值将携带在组播收发的hello报文中，之后自动进行tcp会话建立；
	总结：MPLS协议需要在直连邻居间使用router-id地址来进行TCP的会话；故前提条件为，route-id必须为设备真实使用的ip地址，建议为环回地址—稳定； 组播hello包在直连的物理接口上收发，来获取对端的router-id，自然也要求router-id值间路由可达；
	因此正常在建立LDP的邻居关系间，路由协议已经收敛完成，RIB和FIB表已经生成；

3）MPLS在建立邻居关系后，生成邻居表；LDP协议再基于FIB表中学习到的路由条目生成标签号；
	cisco设备默认基于FIB表中所有学习到的路由条目生成标签号，华为设备默认仅基于FIB表中32位掩码的主机路由生成标签号；原因在于正常32位主机路由为ospf学习的环回接口，正常工程中只有BGP和MPLS  VPN才会基于环回通讯，使用标签转发；其他普通流量还是基于特快包交换来进行；反观cisco在启动mpls以后，所有流量将基于标签转发，降低了转发效率（前提为默认）

4）标签号生成后，将存储于本地的LIB表-标签信息数据库；LIB表将在邻居间共享；LIB表中装载本地及邻居为每条路由分发的标签号；

5）运行MPLS协议的设备，将LIB和FIB进行结合，将标签号和最佳路径的关系映射生成LFIB表（标签转发信息数据库）

注：控制层面生成的表格RIB—》FIB—》LIB—》LFIB 前两张表为路由协议工作后生成，后两张表为MPLS的LDP协议生成；

路由层面

1） 没有MPLS协议，基于FIB表正常转发即可
2） 名词：MPLS domain – MPLS的工作半径
	edge LSR（PE）--边界标签交换路由器  工作mpls域的边缘，连接域外设备
	LSR （P） -- 标签交换路由器   整体工作MPLS域内
3） 当流量进入到第一台pe设备时， 在没有特快交换之前，路由器基于目标IP地址查询本地的RIB；
	之后还要在LIB表中对应才能确定流量是否应该压入标签，需要两张表的查询；
	在存在特快交换时，流量进入第一pe时，直接查询FIB表，表中关联标签号，将直接确定是否压入标签；
	流量再到P路由器，接收到流量中若存在标签基于LFIB表转发，若没有标签基于FIB表即可；
	流量从最后一台边界离开MPLS 域时将弹出标签；
	存在标签号的流量，进入路由器时，入标签表应该为本地路由器分配的编号，出标签为本地的下游（下一跳）设备分配的标签号；  上下游的概念基于数据层面进行标定；

在这里插入图片描述

总的而言就是一个贴标签，进行欺骗，再撕标签到达的过程。

4.MPLS的标签号和次末跳

标签号

标签被压入在2层与3层之间，称为2.5层
在这里插入图片描述
标签的格式—32位，4个字节

前20位为标签号，2^20个标签号；其中1-15号保留，作为特殊编号；第
21-23位exp，3位8个数，为优先级，用于QOS策略使用；
第24位为栈底位，该位为1标识该标签为最后一层标签；MPLS最大可以在一个数据包中封装3次标签；
普通的MPLS 一层标签 MPLS VPN 两层 MPLS TE 3层
TTL 生存时间
在第一次压入标签时，将当前数据包中的3层TTL复制到标签中；之后查询一次标签TTL减一，在最后一跳设备弹出标签时将2.5层的TTL复制到3层报头中；

MPLS的次末跳

倒数第二跳
默认执行边界LSR将本地的直连网段传递给MPLS域内邻居后，LDP分配标签号为3（1-15内任意），告知倒数第二跳设备它的身份；
导致倒数第二跳设备在查询LFIB表后，已知转发路径的前提下提前弹出标签，使得最后一跳路由器均只需要查询FIB表；

否则最后一跳路由器在查询LFIB表后，弹出标签还需要查询FIB；

5.MPLS的配置实验

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1.合理规划ip地址，并AS2内部起ospf
2. 起bgp
3.在AS2内部做mpls。
4. 做策略

1. 合理规划ip地址，并AS2内部起ospf。

Ip地址可规划如下：

骨干网段：172.16.1.0/24172.16.1.0/30 172.16.1.4/30 172.16.1.8/30
R2：172.16.2.0/24 
	用户端172.16.2.1/24   
	 环回：172.16.0.2/30
R3：172.16.3.0/24
	 用户端172.16.3.1/24  
	 环回：172.16.0.3/32
R4：172.16.4.0/24
 	用户端172.16.4.1/24  
 	环回：172.16.0.4/32
R5：172.16.5.0/24
	 用户端172.16.5.1/24   
 	环回：172.16.0.5/32
R6：172.16.6.0/24
	 用户端172.16.6.1/24  
 	环回：172.16.0.6/32
 R7：172.16.7.0/24
 	用户端172.16.7.1/24 	
 	环回：172.16.0.7/32