MPLS
MPLS：多協議標籤交換，工作在數據鏈路層與網絡層之間，即2.5層，支持多種協議，基於標籤進行路由。傳統的包交換是基於IP地址進行數據轉發的。
MPLS的主要解決的問題：
1）BGP的路由黑洞（一層標籤，爲普通MPLS分組使用）
2）MPLS ×××（兩層標籤）
3）MPLS TE(流量工程)（三層標籤）
一、MPLS的基本概念
1、轉發等價類
MPLS作爲一種分類轉發技術，將具有相同轉發處理方式的分組歸爲一類，稱爲FEC（Forwarding Equivalence Class，轉發等價類）。相同FEC的分組在MPLS網絡中將獲得完全相同的處理。目前設備只支持根據報文的網絡層目的地址劃分FEC，即到同一個目的地址的所有報文就是一個FEC。
2、標籤
標籤是一個固定長度爲4字節，僅具有本地意義的短標識符，用於唯一標示一個分組所屬的FEC。一個標籤只能代表一個FEC。標籤的封裝結構如下圖：
Label Exp S TTL
Label:標籤值字段，長度爲20位，用來表示一個FEC。
Exp:長度爲3位，協議中沒有明確規定，通常用作CoS。
S:長度爲1位，MPLS支持多種標籤。值爲1時，表示爲最底層標籤。
TTL:長度爲8位，和IP分組中的TTL意義相同，可以用來防止環路。、
- 標籤交換路由器（P路由器）
LSR（Label Switching Router，標籤交換路由器）是具有標籤分發能力和標籤交換能力的設備，是MPLS網絡中的基本元素。 - 標籤邊緣路由器（PE路由器）
位於MPLS網絡邊緣、連接其他網絡的LSR稱爲LER（Label Edge Router，標籤邊緣路由器）。
5、標籤分發協議
標籤分發協議(LDP)是 MPLS 體系中的一種主要協議。在 MPLS 網絡中，兩個標籤交換路由器(LSR)必須用在它們之間或通過它們轉發流量的標籤上達成一致。 - 標籤交換路徑
屬於同一個FEC的報文在MPLS網絡中經過的路徑稱爲LSP（Label Switched Path，標籤交換路徑）。
7.轉發信息庫
FIB從概念上講類似於路由表或信息庫。它維護着一個IP路由表中包含的轉發信息的
鏡象。當網絡中路由或拓樸結構發生了變化時，IP路由表就被更新，而這些變化也反映在FIB中。RIB表把所有路由協議學習到的路由彙總到一起，經過優選，把優選結果的路由加入到FIB表，供轉發使用。所以FIB是RIB的一個子集。
8.標籤信息庫
對路由表中的每一條IGP的IP前綴來說，第一臺LSR都會進行本地捆綁，也就是說，
爲IPv4前綴捆綁標籤。然後LSR再將該捆綁的標籤分發給所有LSP鄰居。這些接收到的標籤轉換爲遠程標籤。之後鄰居將該遠程和本地標籤存儲於一張特殊的表中，這張表就是標籤信息庫（LIB）。
9.標籤轉發信息庫
在LFIB中，本地捆綁的標籤被作爲入站標籤，通過路由表選擇的遠程捆綁標籤中的一
個作爲出站標籤。因此，當一臺LSR收到一個帶標籤的報文以後，它就（根據LFIB）有能力將爲自己分配的入站標籤交換爲其鄰接的下一跳LSR分配的出站標籤了。
LFIB是CEF中的FIB+標籤交換形成的LIB結合而成的(迭代)。
LFIB的每一個條目中包括輸入標誌，輸出標誌，輸入接口和輸出端口的MAC地址，轉發表由輸入標誌對條項進行檢索檢查。
LIB與LFIB的區別
通過LIB，只保存有標籤信息，並沒有出接口和下一跳信息，而你的LFIB，必須有出接口和下一跳信息，否則，無法實現轉發
- 控制平面和轉發平面
MPLS節點由兩部分組成：
控制平面（Control Plane）：負責標籤的分配、路由的選擇、標籤轉發表的建立、標籤交換路徑的建立、拆除等工作。
轉發平面（Forwarding Plane）：依據標籤轉發表對收到的分組進行轉發。
二、IP轉發原理
利用路由協議(靜態\RIP\OSPF等)生成路由表，根據目的IP地址進行轉發，在IP報文
轉發的過程中，目的IP地址保持不變。其中用到兩個表：
RIB（路由表）：路由信息庫，通過各種路由協議獲取路由信息。
FIB（CEF表）：轉發信息庫，根據RIB生成，用於指導IP報文的轉發。
路由器收到數據包，查看數據包的目的IP地址（IP頭部），查找CEF表，根據CEF錶轉發數據。
三、MPLS的工作原理
使用路由協議傳遞路由條目時，路由器上使用LDP/TDP爲FIB表中的每一條路由條目均分配一個標籤號，裝載於LIB表中，同時傳遞給鄰居，LIB表中還記錄鄰居傳遞到本地的標籤號，然後路由器基於本地的FIB表和LIB表生成LFIB表。在MPLS網絡中，路由器根據LFIB錶轉發分組。
轉發過程是：輸入端的標記邊緣路由器（LER）接收分組，並給分組貼上標籤，標籤交換路由器（LSR）對帶有標籤的分組進行交換，然後，輸出端的標籤邊緣路由器(LER)去掉標籤，並將分組傳送給終端用戶。
四、IP轉發與MPLS轉發的比較
IP包頭長度20字節，MPLS包頭長度是4字節，基於MPLS轉發的效率高於基於IP轉發。
IP網絡是逐跳轉發數據，收到數據包，查找路由表發給下一跳就可以，而不關心下一跳路由器到底把數據包給誰。IP的逐跳轉發，在經過的每一跳處，必須進行路由表的最長匹配查找（可能多次），速度緩慢。
MPLS 網絡中，預先分配標籤，生成LSP。 MPLS的標籤轉發，通過事先分配好的標籤，爲報文建立了一條標籤轉發通道（LSP），在通道經過的每一臺設備處，只需要進行快速的標籤交換即可（一次查找）。
四、MPLS轉發的四個動作：
1.數據包由IP域進入到MPLS 域，LER根據標籤轉發表壓入標籤（PUSH）。
2.在MPLS域轉發數據包時，LSR根據標籤轉發表替換標籤（SWAP）。
3.當數據包離開MPLS域時，LER是彈出標籤（POP）。PHP：倒數第二跳彈出。
4.在最後一跳將所有標籤移除（Untag）。
五、LSR如何判斷所收到的報文是MPLS標籤報文?
根據二層協議字段進行判斷承載的是否是MPLS報文：以太網：0x8847（單播）
和0x8848（組播）；PPP：0x8281 MPLSCP，一種新的NCP協議。
六、次末跳彈出機制（Penultimate Hop Poping）
在MPLS ×××應用中，末跳路由器（輸出端LER）在默認情況下需要查看LFIB表後再查看FIB表，然後轉發數據（轉發給CE,即客戶端路由器），而PHP路由器在已知出接口、下一跳等信息時，便可以將頂層標籤彈出，然後將數據包轉發給末跳路由器（輸出端LER），導致末跳路由器轉發數據包時只需查看FIB表，節省了一次LFIB表的查詢。
爲了讓次末跳LSR執行次末跳彈出，其下游的末跳LSR需要向次末跳LSR分發implicit-null標籤，針對所有帶有imp-null的remote標籤的包，次末跳路由器就執行pop動作，將頂層標籤彈出。爲什麼要強調“頂層”呢？這是因爲對於MPLS ×××環境來講，下面還有一層×××標籤，PHP彈出之後的數據包仍然不是原本的IP包，而是帶有×××標籤的標籤包。這樣egress PE收到這個標籤包之後，進行的不是IP的layer-3查找而仍然是標籤查找，只不過查找的是×××標籤所對應的VRF實例而已。查找完成之後就彈出×××標籤包並放入對應的VRF實例裏面發送給CE。
注意：PHP是MPLS的一種優化或補充，主要應用環境是MPLS ×××。要知道MPLS和MPLS ×××是兩個不同的概念，而且，普通的MPLS分組使用一層標籤，而MPLS ×××使用兩層標籤。對於普通MPLS分組，沒有PHP，標籤交換和數據轉發也能正常完成。
名詞解釋：
MPLS domain：MPLS的工作範圍
LSR（P路由器）：標籤交換路由器
LER（PE路由器）：標籤邊界路由器
CE（客戶端路由器）：不工作於MPLS域