CCNP 17 MPLS

MPLS：多协议标签交换

ISP应用
包交换：基于数据包中的IP地址进行路由；
标签交换：基于2.5层的标签进行数据转发；
多协议：无论网络层运行什么协议；
当下的主要应用：

解决BGP路由黑洞
MPLS VPN
MPLS TE（流量工程）

使用MPLS首先需要开启CEF：

启动CEF可以被ASIC（硬件芯片）直接调用转发
CEF解决了递归问题，对应MPLS的标签生成非常重要
CEF生成FIB表，而TDP/LDP只能基于该表进行标签的分发；
普通的路由表中不允许存在其他协议的参数，只有CEF可以提供MPLS的标签保存

控制层面：交换路由信息；标签的分发（MPLS不为BGP的路由进行标签分发）
数据层面：根据路由转发用户数据；标签的压入和弹出，基于标签号进行数据的转发

控制层面：通过IGP或者EGP交互路由信息，在交互路由信息基础上，通过TDP/LDP为所学习到的路由条目生成标签号，同时将标签告知邻居；
该层面工作完成后------生成：
1、FIB转发信息数据库
2、LIB标签信息数据库（本地和邻居对各条路由条目生成的标签号）
3、LFIB标签信息转发数据库–将FIB表和LIB进行结合

数据层面：普通的IP数据包，基于FIB表转发；若存在标签号基于LFIB转发流量

MPLS的数据包封装于2层和3层之间，称为2.5层
标签数据格式：32位

前20位为标签号:存在2^20个号码，其中0-15号被保留；故正常分发第一个号码为16号
20-22位：8个优先级，可用于进行QOS
第23位：栈底位，为1，标示本层标签为最后一层；最多可以存在3层标签信息；
TTL：当标签压入时，复制IP报头中的TTL值到标签中，当标签被弹出时复制TTL值到IP包头中；

在这里插入图片描述

一层标签：普通的MPLS流量
二层标签：MPLS VPN
三层标签：MPLS TE
使用MPLS后，二层若为以太网，其type 字段：
0X8847 MPLS单播
0X8848 MPLS 多播

名词注解：

mpls domain -----MPLS工作的范围
LSR（P路由器）：标签交换路由器查看数据包中的标签号基于LFIB进行数据转发
Edge LSR（PE路由器）：边界标签路由器；在数据层面工作时，第一跳路由器负责标签
的压入，最后一跳路由器负责标签的弹出；
CE 客户端路由器，不工作于MPLS域，使用FIB表转发流量
上游路由器，下游路由器基于数据层面进行区分

MPLS工作原理

在控制层面传递路由条目的同时，MPLS的TDP/LDP将基于每条条目进行标签号的分发，然后传递给邻居；上游设备传输流量时，压入下游设备分发的标签号；

MPLS的优化

PHP次末跳倒数第二跳；默认执行
最后一跳路由器在默认情况下需要查看LFIB后再查看FIB表，然后转发数据；PHP可以使倒数第二跳路由器在已知出接口等信息时，将标签弹出，就流量转发给最后一跳路由器；使最后一跳仅查看FIB表；
最后一跳，到达某个目标为本地直连时，及视为本地是该目标的最后一跳路由器；基于该网段分配给上游路由器标签号3；来告知对端为倒数第二跳；
注：PHP仅弹出最上层标签； pop 标示仅弹最上层标签Untagged MPLS域标记，弹出所有标签；

配置

单播路由
CEF
开启MPLS
（可选，建议配置）修改MTU大小，因为标签的压入后将增大数据包，可能由于默认的MTU值，导致数据被重新分割，影响转发速度

r1(config)#int s1/1
r1(config-if)#mtu 1504 直连两端必须配置为一致
r1(config-if)#ip cef
r2(config)#interface s1/1
r2(config-if)#mpls ip 开启某个接口的MPLS

分发的协议存在两种：

TDP ------cisco私有 ------- TCP/UDP 711 -----hello包基于UDP传输，标签信息传输基于TCP
LDP ------ 公有 -------------- TCP/UDP 646----- hello包基于UDP传输，标签信息传输基于TCP

Cisco ios版本12.4（3）以下设备默认使用TDP，以上默认LDP
设置mpls标签范围

R2(config)#mpls label range 200 1044
r2(config)#mpls label protocol ? 修改工作协议
ldp ----Use LDP
tdp---- Use TDP (default)

协议开启后，邻居间使用hello包建立邻居关系，生成邻居表；

r2#show mpls ldp neighbor

存在RID，RID的选举规则同OSPF一致；
注：RID也是数据包发送的目标ip地址，故若RID不能被访问到，那么邻居关系将不能建立；若配置了环回，那么环回需要宣告到单播路由协议中；
也可以修改RID为本地物理接口；

r2(config)#mpls ldp router-id serial 1/1 ? 修改该接口ip地址为RID
force Forcibly change the LDP router id 即可生效
< cr> 重启后生效

当邻居关系建立后，基于FIB表，生成LIB表：
MPLS将基于本地所有学习到的路由条目分发一个标签号，FIB中基于本地和邻居分配给每条条目的所有编号；
当LIB生成后，将LIB和FIB表进行结合，生成LFIB表来转发流量；

r2#show mpls forwarding-table
入标签为本地分配
出标签标签为下游分配

普通的MPLS解决BGP的路由黑洞问题：

MPLS将不为通过BGP学习到的路由条目分发标签号；但是在访问BGP学习的目标时，封装该目标BGP下一跳地址所在网段的标签号；使中间未运行BGP协议的路由器，基于标签号将流量转发到BGP的下一跳处，来避免路由黑洞；

MPLS VPN

通过公网来传递私网的路由条目，由ISP负责

CE端和PE端的路由传递
如何区分不同的CE传递过来的相同路由----RD
RD—路由区分器----一个64位16进制的数值 X:X 1:1
ISP路由器不能将CE端的路由装载到本地的普通路由表中，提供VRF空间
VRF：虚拟路由转发----在PE上配置，基于不同的CE端生成各种的路由表
VRF中的路由不是普通路由，普通路由协议不能将其进行传递，必须使用MP-BGP来传递
VPNV4路由===IPV4路由+RD+RT值
RT值，用于区分不同的目标接收者 RT值的格式同RD值，但RD为数值，RT为社团属性
使用MPLS可以解决路由黑洞，但当数据层面流量到达目标地址所在BGP路由器时，由于数据层面流量不能携带RD/RT值，故在弹出标签后，导致流量无法对应到不同CE端的VRF空间；因此，使用双重标签；外标签由于解决路由黑洞，将流量转发到CE端所连PE，内层标签用于对应不同的VRF空间；

配置

ISP的部分

单播路由
CEF

r1(config-if)#ip cef
r2(config)#interface s1/1
r2(config-if)#mpls ip 开启某个接口的MPLS
PE所有接口都要开启

MPLS
定义VRF空间，同时关联所连接的CE端接口，在同时定义RD/RT

r2(config)#ip vrf openlabxian 创建空间名为openlabxian
r2(config-vrf)#rd 1:1 RD值
Router(config-vrf)#route-target export 1:1 本地RT
Router(config-vrf)# route-target import 2:2 接受RT
Router(config-vrf)# route-target import 3:3 RT值
r2(config-vrf)#exit
r2(config)#interface s1/0 进入关联接口
r2(config-if)#no ip address 因为该接口将归属于VRF空间，故原IPV4地址需要排除
r2(config-if)#ip vrf forwarding openlabxian 关联空间
r2(config-if)#ip address 12.1.1.2 255.255.255.0 配置该接口ip地址，该接口所在路由将转移到VRF空间内

r2#show ip route vrf openlabxian 查看该空间内的路由条目
r2#ping vrf openlabxian 12.1.1.1 使用该空间的路由来进行通信

注：当流量从某VRF空间所关联接口进入，那么将查询该VRF内的路由条目；
非VRF空间所关联接口进入，查看普通IPV4路由表

MP-BGP—两个PE上配置

使用MP-BGP来传递VRF空间内的路由条目
先建立IPV4的BGP邻居关系，再建立MP-BPG关系

r2(config)#router bgp 1
r2(config-router)#b router-id 2.2.2.2
r2(config-router)#neighbor 4.4.4.4 remote-as 1
r2(config-router)#neighbor 4.4.4.4 update-source loopback 0
r2(config-router)#address-family vpnv4 进入家族模式
r2(config-router-af)#neighbor 4.4.4.4 activate 建立MP-BGP邻居关系
r2(config-router-af)#neighbor 4.4.4.4 send-community 开启社团属性传递性，否则RT将不
能被传递

CE端将私网路由传递给PE端
【1】静态

CE端，配置缺省静态指向ISP即可
PE端配置到CE端私网的静态路由

r2(config)#ip route vrf openlabxian 192.168.1.0 255.255.255.0 serial 1/0 12.1.1.1
出接口和下一跳必须同时存在；

r2(config)#router bgp 1 再将本地VRF空间内的直连和静态路由重发布到BGP协议中
r2(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabxian
r2(config-router-af)#redistribute static
r2(config-router-af)#redistribute connected

r2#show ip bgp vpnv4 vrf openlabxian

  Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path
Route Distinguisher: 1:1 (default for vrf openlabxian)
*> 12.1.1.0/24        0.0.0.0                  0         32768 ?
*> 192.168.1.0        12.1.1.1                 0         32768 ?

【2】RIPV2

CE端正常启动和配置RIPV2
PE端配置：

r2(config)#router rip
r2(config-router)#version 2
r2(config-router)#no auto-summary
r2(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabxian
r2(config-router-af)#network 12.0.0.0
r2(config-router-af)#redistribute bgp 1 metric 1

r2(config)#router bgp 1
r2(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabxian
r2(config-router-af)#redistribute rip

【3】EIGRP

CE端正常配置EIGRP协议
PE端配置：

r4(config)#router eigrp 1 启动时，需要使用本地真实的AS号
r4(config-router)#no auto-summary
r4(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabwu
r4(config-router-af)#autonomous-system 90 在VRF内建邻时告知CE端所使用AS号
r4(config-router-af)#network 45.0.0.0
r4(config-router-af)#redistribute bgp 1 metric 1544 100 255 1 1500

r4(config)#router bgp 1
r4(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabwu
r4(config-router-af)#redistribute eigrp 90 导入时使用私有AS号

【4】OSPF

CE端正常配置
PE端

r2(config)#router ospf 1 vrf openlabxian
r2(config-router)#router-id 2.2.2.2
r2(config-router)#network 12.1.1.2 0.0.0.0 a 0
r2(config-router)#redistribute bgp 1 subnets
r2(config-router)#exit

r2(config)#router bgp 1
r2(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabxian
r2(config-router-af)#redistribute ospf 1

注：若两端的PE上实施不同的OSPF虚拟进程号，那么路由条目显示5类学习；
若两端均为OSPFI协议，且虚拟进程号相同，那么路由条目为1类、3类
Show ip bgp vpnv4 all summaryv展示vpnv4的邻居先在全局下 MPLS label rang 100 199 控制标签范围