MPLS连通性测试原理

ICMP响应报文：

LSR将TTL超时消息给报文发送者的方式有两种（ICMP ping的回复报文相同）：

如果LSR上存在到达报文发送者的路由，则可以通过IP路由，直接向发送者回应TTL超时消息。
如果LSR上不存在到达报文发送者的路由，则ICMP响应报文将按照LSP继续传送，到达LSP出节点后，由Egress节点将该消息返回给发送者。（原路返回，不使用路由表）

使用标准：
通常情况下，收到的MPLS报文只带一层标签时，LSR可以采用第一种方式回应TTL超时消息；收到的MPLS报文包含多层标签时，LSR采用第二种方式回应TTL超时消息。但在MPLS VPN中，ASBR接收到的承载VPN报文的MPLS报文可能只有一层标签，此时，这些设备上并不存在到达报文发送者的路由，则采用第二种方法回应TTL超时消息。（标签个数+是否有路由一起考虑，默认是通过路由进行回复）

LSP连通性检测:

前提：源目检测地址需要在整个MPLS环境中。

在MPLS网络中，如果通过LSP转发数据失败，负责建立LSP的MPLS控制平面将无法检测到这种错误，加大了网络维护的难度。MPLS Ping/MPLS Tracert为用户提供了发现LSP错误、并及时定位失效节点的机制。

MPLS Ping主要用于检查LSP的连通性。MPLS Tracert在检查LSP的连通性的同时，还可以分析网络什么地方发生了故障。类似于普通IP的Ping/Tracert，MPLS Ping/MPLS Tracert使用MPLS回显请求（Echo Request）报文和MPLS回显应答（Echo Reply）报文检测LSP的可用性。这两种消息都以UDP报文格式发送，其中Echo Request的UDP端口号为3503，该端口号只有使能MPLS功能的设备才能识别。

MPLS Echo Request中携带需要检测的FEC信息，和其他属于此FEC的报文一样沿LSP发送，从而实现对LSP的检测。MPLS Echo Request报文通过MPLS转发给目的端，而MPLS Echo Reply报文则通过IP转发给源端。另外为了防止LSP断路时Echo Request进行IP转发，从而保证LSP的连通性测试，将Echo Request消息的IP头中目的地址设置为127.0.0.1/8（本机环回地址），IP头中的TTL值为1。

一、MPLS Ping：
在这里插入图片描述
如图，LSR_1上建立了一条目的地为LSR_4的LSP。从LSR_1对该LSP进行MPLS Ping时的处理如下：

LSR_1查找该LSP是否存在。如果不存在，返回错误信息，停止Ping。如果存在，则继续进行以下操作。
LSR_1构造MPLS Echo Request报文，IP头中的目的地址为127.0.0.1/8，IP头中的TTL值为1，同时将4.4.4.4填入Echo Request报文中的目的FEC中。然后查找相应的LSP，压入LSP的标签，将报文发送给LSR_2。
中间节点LSR_2和LSR_3对MPLS Echo Request报文进行普通MPLS转发。如果中间节点MPLS转发失败，则中间节点返回带有错误码的MPLS Echo Reply报文。
当MPLS转发路径无故障，则MPLS Echo Request报文到达LSP的出节点LSR_4。然后检查目的FEC中包含的目的地址4.4.4.4是否为自己的Loopback接口地址，以此来确认LSR_4是该FEC的真正出口后，返回正确的MPLS Echo Reply报文。至此整个MPLS Ping过程结束。

实验：
在这里插入图片描述
[R2]ping lsp -a 2.2.2.2 ip 5.5.5.5 32
在R2g0/0/1处抓包：
请求报文：带有标签

且目的地址为127.0.0.1（保证LSP不存在时不通过IP转发）:

压入的标签为5.5.5.5对应的标签：1025。

同样IP报文的TTL值为1，避免通过IP转发：
在这里插入图片描述
回复报文：没有带有标签，因为有对应路由条目，可以直接通过查看IP路由表返回：

源目地址恢复正常（5.5.5.5和2.2.2.2）。

二、MPLS Tracert：
在这里插入图片描述
如图，从LSR_1对4.4.4.4/32进行MPLS Tracert时的处理如下：

LSR_1检查LSP是否存在。如果不存在，返回错误信息，停止Tracert，否则继续进行如下处理。
LSR_1构造MPLS Echo Request报文，IP头中的目的地址为127.0.0.1/8，同时将4.4.4.4填入MPLS Echo Request报文中的目的FEC中，然后查找相应的LSP，压入LSP的标签并且将MPLS TTL设置为1，将报文发送给LSR_2。此MPLS Echo Request报文中包含Downstream Mapping TLV（用来携带LSP在当前节点的下游信息，主要包括下一跳地址、出标签等）。
LSR_2收到LSR_1发送来的报文后，将MPLS Echo Request中MPLS TTL减1为0后发现TTL超时，然后LSR_2需要检查是否存在该LSP，同时检查报文中Downstream Mapping TLV的下一跳地址、出标签是否正确，如果两项检查都正确，返回正确的MPLS Echo Reply报文，并且报文中必须携带LSR_2本身的包含下一跳和出标签的Downstream Mapping TLV给LSR_1。如果检查有不正确，则返回错误的MPLS Echo Reply报文。
LSR_1收到正确的MPLS Echo Reply报文后再次发送MPLS Echo Request报文，报文的封装方式跟步骤2类似，只是将LSP标签的MPLS TTL设置为2，此时的MPLS Echo Request报文中的Downstream Mapping TLV是从MPLS Echo Reply报文中复制过来的。然后LSR_2收到该报文后进行普通MPLS转发。LSR_3收到此报文，标签的TTL超时，跟步骤3同样的处理方式后返回MPLS Echo Reply报文。
LSR_1收到正确的MPLS Echo Reply报文后重复步骤4把LSP标签的MPLS TTL设置为3，复制Downstream Mapping TLV后发送MPLS Echo Request报文。LSR_2和LSR_3对该报文进行普通MPLS转发。LSR_4收到此报文，重复步骤3处理方式对报文进行处理，同时检查目的FEC中包含的目的IP 4.4.4.4为自己的Loopback接口地址，以此来发现已经是该LSP的出节点，因此返回不带下游信息的MPLS Echo Reply报文，至此整个MPLS Tracert过程结束。

通过上述步骤中返回携带下游信息的MPLS Echo Reply报文，在LSR_1上就获取了该LSP沿途每一个节点信息。

实验：
在这里插入图片描述
环境相同，我们可以看到内部的路径，对应标签，下一跳等。

同理，请求报文抓包：带有标签，目的地址为127.0.0.1。

回复报文：没有标签。

测试命令：

执行命令ping lsp [ -a source-ip | -c count | -exp exp-value | -h ttl-value | -m interval | -r reply-mode | -s packet-size | -t time-out | -v ] * ip destination-address mask-length [ ip-address ] [ nexthop nexthop-address ]，进行MPLS Ping测试。
执行命令tracert lsp [ -a source-ip | -exp exp-value | -h ttl-value | -r reply-mode | -t time-out ] * ip destination-address mask-length [ ip-address ] [ nexthop nexthop-address ]，进行MPLS Traceroute测试。

MPLS对TTL的处理：

MPLS也需要环路防止，但是对TTL有两种处理的模式：Uniform（统一，也是缺省模式）和Pipe（管道）.

Uniform模式
IP报文经过MPLS网络时，在入节点，IP TTL减1映射到MPLS TTL字段，此后报文在MPLS网络中按照标准的TTL处理方式处理。在出节点将MPLS TTL减1后映射到IP TTL字段。如图所示：
Pipe模式（隐藏网络结构）
在入节点，IP TTL值减1，MPLS TTL字段为固定值，此后报文在MPLS网络中按照标准的TTL处理方式处理。在出节点会将IP TTL字段的值减1。即IP分组经过MPLS网络时，无论经过多少跳，IP TTL只在入节点和出节点分别减1（相当于将整个隧道里的LSR看做一个设备即可）。如图所示：

在这里插入图片描述
在MPLS VPN应用中，出于网络安全的考虑，需要隐藏MPLS骨干网络的结构，这种情况下，对于私网报文，Ingress上使用Pipe模式。

配置MPLS对TTL的处理模式：
执行命令mpls mode { short-pipe [ ttl ttlvalue exp expvalue ] | uniform }，配置MPLS TTL的处理模式。（此命令在eNSP模拟器上无法执行）

参考资料：《华为hedex文档》