标签骨干网络

i目录1MPLS基础·1-11.
1MPLS简介1-11.
1.
1MPLS基本概念·1-11.
1.
2MPLS网络结构·1-31.
1.
3LSP建立·1-31.
1.
4MPLS转发过程·1-41.
1.
5倒数第二跳弹出1-51.
1.
6协议规范1-51.
2配置限制和指导·1-51.
3MPLS配置任务简介·1-61.
4使能MPLS功能1-61.
4.
1配置准备1-61.
4.
2使能MPLS功能·1-61.
5配置MPLSMTU1-71.
6配置Egress分配的标签类型·1-81.
7配置TTL复制·1-91.
8使能MPLS的TTL超时消息发送功能·1-101.
9开启告警功能·1-101.
10MPLS显示和维护·1-111-11MPLS基础1.
1MPLS简介MPLS(MultiprotocolLabelSwitching,多协议标签交换)是目前应用比较广泛的一种骨干网技术.
MPLS在无连接的IP网络上引入面向连接的标签交换概念,将第三层路由技术和第二层交换技术相结合,充分发挥了IP路由的灵活性和二层交换的简洁性.
MPLS广泛应用于大规模网络中,它具有以下优点:在MPLS网络中,设备根据短而定长的标签转发报文,省去了查找IP路由表的繁琐过程,为数据在骨干网络中的传送提供了一种高速高效的方式.
MPLS位于链路层和网络层之间,它可以建立在各种链路层协议(如PPP、ATM、帧中继、以太网等)之上,为各种网络层(IPv4、IPv6、IPX等)提供面向连接的服务.
支持多层标签和面向连接的特点,使得MPLS具有良好的扩展性,在MPLS网络基础上可以为客户提供各种服务.
目前,MPLS在VPN、流量工程、QoS等方面得到广泛应用.
1.
1.
1MPLS基本概念1.
转发等价类FEC(ForwardingEquivalenceClass,转发等价类)是MPLS中的一个重要概念.
MPLS将具有相同特征(目的地相同或具有相同服务等级等)的报文归为一类,称为FEC.
属于相同FEC的报文在MPLS网络中将获得完全相同的处理.
2.
标签标签是一个长度固定、只具有本地意义的标识符,用于唯一标识一个报文所属的FEC.
一个标签只能代表一个FEC.
图1-1标签的封装结构如图1-1所示,标签封装在链路层帧头和网络层报文头之间,长度为4个字节,由以下四个字段组成:Label:标签值,长度为20bits,用来标识一个FEC.
TC(TrafficClass,流量等级):3bits,用于QoS.
该字段又称为Exp字段.
S:标签栈底标识位,长度为1bit.
MPLS支持多重标签,即在链路层帧头和网络层报文头之间可以封装多个标签,形成标签栈.
靠近链路层帧头的最外层标签为栈顶标签;靠近网络层报文头的最内层标签为栈底标签.
S位为1时表示为栈底标签;S位为0时表示为非栈底标签.
TC0S19222331LabelTTLLayer2headerLayer3headerLabelLayer3data1-2TTL:8bits,和IP报文中的TTL意义相同,可以用来防止环路.
3.
标签交换路由器LSR(LabelSwitchingRouter,标签交换路由器)是具有标签分发能力和标签交换能力的设备,是MPLS网络中的基本元素.
4.
标签交换路径属于同一个FEC的报文在MPLS网络中经过的路径称为LSP(LabelSwitchedPath,标签交换路径).
LSP是一条单向报文转发路径.
在一条LSP上,沿数据传送的方向,相邻的LSR分别称为上游LSR和下游LSR.
如图1-2所示,LSRB为LSRA的下游LSR,相应的,LSRA为LSRB的上游LSR.
图1-2标签交换路径5.
标签转发表与IP网络中的FIB(ForwardingInformationBase,转发信息库)类似,在MPLS网络中,LSR接收到带标签的报文后,通过查找LFIB(LabelForwardingInformationBase,标签转发信息库)获取对应的标签操作类型、出标签值、下一跳等,以确定如何转发该报文.

6.
控制平面和转发平面MPLS节点由两部分组成:控制平面(ControlPlane):负责标签的分配、FEC—标签映射的交换、标签转发表的建立、标签交换路径的建立、拆除等工作;转发平面(ForwardingPlane):依据标签转发表对收到的报文进行转发.
LSRALSRBLSRCLSRDLSPLSPLSP1-31.
1.
2MPLS网络结构图1-3MPLS网络结构如图1-3所示,MPLS网络的基本构成单元是LSR.
MPLS网络包括以下几个组成部分:入节点Ingress:报文的入口LSR,负责为进入MPLS网络的报文添加标签.
中间节点Transit:MPLS网络内部的LSR,根据标签沿着由一系列LSR构成的LSP将报文传送给出口LSR.
出节点Egress:报文的出口LSR,负责剥离报文中的标签,并转发给目的网络.
1.
1.
3LSP建立LSP的建立过程实际就是将FEC和标签进行绑定,在LSR上建立标签转发表的过程.
LSP既可以通过手工配置的方式静态建立,也可以利用标签分发协议动态建立.
(1)手工配置的方式建立静态LSP建立静态LSP需要用户在报文转发路径中的各个LSR上手工配置为FEC分配的标签.
建立静态LSP消耗的资源比较少,但静态建立的LSP不能根据网络拓扑变化动态调整.
因此,静态LSP适用于拓扑结构简单并且稳定的小型网络.
(2)利用标签分发协议动态建立LSP标签分发协议是MPLS的信令协议,负责划分FEC、通告FEC—标签绑定、建立维护LSP等.
标签分发协议的种类较多,有专为标签分发而制定的协议,如LDP(LabelDistributionProtocol,标签分发协议),也有扩展后支持标签分发的协议,如MP-BGP、RSVP-TE.
为了区分,本文中"标签分发协议"表示广义上所有用于标签分发的协议的总称;"LDP"表示RFC5036规定的标签分发协议.
利用标签分发协议动态建立LSP的过程如图1-4所示.
下游LSR根据目的地址划分FEC,为特定FEC分配标签,并将FEC—标签绑定关系通告给上游LSR;上游LSR根据该绑定关系建立标签转IngressLSRLSPEgressLSRTransitLSRIPnetworkIPnetworkMPLS网络1-4发表项.
报文转发路径上的所有LSR都为该FEC建立对应的标签转发表项后,就成功地建立了用于转发属于该FEC报文的LSP.
图1-4动态LSP建立过程1.
1.
4MPLS转发过程图1-5MPLS转发过程示意图如图1-5所示,MPLS网络中报文的基本转发过程为:(1)Ingress(DeviceB)接收到不带标签的报文,根据报文的目的IP地址查找FIB表获取报文的出标签(40)、下一跳LSR(DeviceC)和出接口(GigabitEthernet1/0/2),为报文添加标签,并从相应的出接口将带有标签的报文转发给下一跳LSR.
LSRALSRBLSRDLSRCLSRELSRFLSRGLSRHIngressEgressLSPLabelmappingDeviceADeviceBIngressDeviceCDeviceDEgressDeviceEDeviceFIP:10.
1.
1.
1MPLSnetworkIP:10.
1.
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140IP:10.
1.
1.
150IP:10.
1.
1.
1GE1/0/1GE1/0/2GE1/0/1GE1/0/2GE1/0/1GE1/0/2FIBtableLFIBtableLFIBtableNexthopDestOutintOutlabel10.
1.
0.
0GE1/0/240DeviceCNexthopDeviceDOutintGE1/0/2Outlabel50OperSwapInlabel40NexthopDeviceEOutintGE1/0/2Outlabel--OperPopInlabel501-5(2)DeviceC根据报文上的标签(40)查找LFIB表获取报文的标签操作(交换标签)、出标签(50)、下一跳LSR(DeviceD)和出接口(GigabitEthernet1/0/2),用新的标签(50)替换原有标签后,从相应的出接口将带有标签的报文转发给下一跳LSR.
(3)Egress(DeviceD)接收到标签报文,根据报文上的标签(50)查找LFIB表获取报文的标签操作(删除标签)、下一跳LSR(DeviceE)和出接口(GigabitEthernet1/0/2),删除报文中的标签,从相应的出接口将不带标签的报文转发给下一跳LSR.
如果LFIB表项中没有记录下一跳和出接口,则根据IP报文头查FIB表转发该报文.
1.
1.
5倒数第二跳弹出MPLS网络中,Egress节点接收到带有标签的报文后,查找标签转发表,弹出报文中的标签后,再进行下一层的标签转发或IP转发.
Egress节点转发报文之前要查找两次转发表:两次标签转发表,或一次标签转发表一次路由转发表.
为了减轻Egress节点的负担,提高MPLS网络对报文的处理能力,可以利用PHP(PenultimateHopPopping,倒数第二跳弹出)功能,在倒数第二跳节点处将标签弹出,Egress节点只需查找一次转发表.
可以通过分配隐式空标签实现倒数第二跳弹出.
隐式空标签的标签值为3,这个值不会出现在标签栈中.
当一个LSR发现下游LSR通告的标签为隐式空标签时,它并不用这个值替代栈顶原来的标签,而是直接弹出标签,并将报文转发给下游LSR(即Egress).
Egress接收到报文后,直接进行下一层的转发处理.
使用隐式空标签时,倒数第二跳LSR弹出了标签栈,而在某些情况下,Egress需要根据标签栈中的TC等信息决定QoS策略,此时利用显式空标签就可以在保留标签栈信息的同时,简化Egress节点的转发处理.
IPv4显式空标签的值为0.
Egress为FEC分配IPv4显式空标签,并通告给上游LSR后,上游LSR用这个值替代栈顶原来的标签,并将报文转发给Egress.
Egress收到标签值为0的报文时,不会查找标签转发表,从标签中获取TC等信息后,直接弹出标签栈,进行下一层的转发处理.
1.
1.
6协议规范与MPLS相关的协议规范有:RFC3031:MultiprotocolLabelSwitchingArchitectureRFC3032:MPLSLabelStackEncodingRFC5462:MultiprotocolLabelSwitching(MPLS)LabelStackEntry:"EXP"FieldRenamedto"TrafficClass"Field1.
2配置限制和指导下列SG系列接口板暂不支持PHP功能:LSUM1QGS12SG0、LSUM1TGS48SG0.
下列接口板仅在业务板的工作模式配置为bridging或者normal时支持PHP功能,有关业务板的工作模式的详细介绍,请参见"基础配置指导"中的"设备管理配置".
下列SE系列接口板:LSU1GP24TXSE0、LSU1GT48SE0、LSU1GP48SE0、LSU1TGX4SE0、LSU1GP24TSE01-6下列EA系列接口板:LSU1GP24TXEA0、LSU1GP48EA0、LSU1GT48EA0、LSU1TGX4EA0下列EB系列接口板:LSU1GP48EB0、LSU1GP24TXEB0、LSU1TGX4EB0当前,交换机作为Egress时,最多只能解封装带两层标签的MPLS报文.
下列接口板上不支持MPLS功能:SA系列接口板SC系列接口板配置MPLS基础功能,不能同时配置EVI或VXLAN.
有关EVI和VXLAN的详细介绍,请参见"EVI配置指导"和"VXLAN配置指导".
1.
3MPLS配置任务简介表1-1MPLS配置任务简介配置任务说明详细配置使能MPLS功能必选1.
4配置MPLSMTU可选1.
5配置Egress分配的标签类型可选1.
6配置TTL复制可选1.
7使能MPLS的TTL超时消息发送功能可选1.
8开启告警功能可选1.
91.
4使能MPLS功能1.
4.
1配置准备在使能MPLS功能之前,需要完成以下任务:配置链路层协议,保证链路层通信正常.
配置接口的网络层地址,使各相邻节点网络层可达.
配置单播静态路由或IGP协议,保证各LSR在网络层互通.
1.
4.
2使能MPLS功能表1-2使能MPLS功能操作命令说明进入系统视图system-view-1-7操作命令说明配置本节点的LSRIDmplslsr-idlsr-id缺省情况下,未配置LSRIDLSRID在MPLS网络内必须唯一LSRID采用点分十进制格式,与IP地址格式相同.
推荐使用Loopback接口的IP地址作为LSRID进入需要转发MPLS报文的接口视图interfaceinterface-typeinterface-number-使能接口的MPLS能力mplsenable缺省情况下,接口的MPLS能力处于关闭状态在IP隧道源端的设备出接口上不能配置本命令来使能MPLS功能,设备不支持IP隧道封装的报文通过LSP转发1.
5配置MPLSMTU配置的MPLSMTU值大于接口MTU时,有可能导致数据转发失败.
如果MPLS报文内封装的是L2VPN报文或IPv6报文,则即使报文长度大于MPLSMTU,也会发送该报文,报文能否发送成功由接口的实际情况决定.
MPLS标签栈位于链路层帧头和网络层报文头之间.
在MPLS转发过程中,虽然网络层报文长度小于接口的MTU,但是增加MPLS标签后,报文长度可能超过链路层允许发送的范围,从而导致报文无法正常转发.
为此,设备上定义了MPLSMTU,MPLS转发时将增加标签后的报文长度与MPLSMTU比较.
报文长度大于MPLSMTU时:如果允许分片,则LSR移除报文的标签栈,对IP报文进行分片(分片大小为MPLSMTU值减去标签栈的长度),分片后将被移除的标签栈添加到每个分片上,再进行转发;如果不允许分片,则直接转发.
表1-3配置MPLSMTU操作命令说明进入系统视图system-view-进入接口视图interfaceinterface-typeinterface-number-配置接口的MPLSMTUmplsmtusize缺省情况下,未配置接口的MPLSMTU值此时如果配置了IPMTU,则根据IPMTU进行分片;如果未配置IPMTU,则根据接口的MTU值进行分片.
分片的长度不包含MPLS标签栈的长度,为分片添加MPLS标签栈后MPLS报文的长度可能会大于接口MTU的值1-81.
6配置Egress分配的标签类型对于LDPLSP,执行mplslabeladvertise命令修改Egress分配的标签类型后,已经建立的LDPLSP会被拆除,并根据新的标签类型重新建立.
对于BGPLSP,mplslabeladvertise命令只对新建立的BGPLSP生效,执行本命令前已经建立的BGPLSP不受影响.
若要使本命令对已经建立的BGPLSP生效,则需要从BGP路由表中删除BGPLSP对应的路由,并重新引入该路由.
MPLS网络中,Egress分配的标签类型分为以下几种:隐式空标签:标签值为3.
显式空标签:标签值为0.
非空标签对于采用标签分发协议动态建立的LSP,Egress分配的标签类型决定了倒数第二跳转发带标签报文的方式:如果分配的是隐式空标签,则倒数第二跳根据标签找到下一跳转发信息后,直接弹出标签.