MPLS 基本概念

 

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MPLS 基本概念

1、转发等价类 FEC
MPLS 作为一种分类转发技术，将具有相同转发处理方式的分组归为一类，称为FEC（Forwarding Equivalence Class，转发等价类）。相同FEC 的分组在MPLS 网络中将获得完全相同的处理。FEC 的划分方式非常灵活，可以是以源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议类型或*** 等为划分依据的任意组合。在传统的采用最长匹配算法的IP 转发中，到同一个目的地址的所有报文就是一个FEC，但是FEC 是不能汇聚的。
通常一条路由对应一个FEC。

2. 标签 (label)
标签是一个长度固定、只具有本地意义的标识符，用于唯一标识一个分组所属的FEC。在某些情况下，例如要进行负载分担，对应一个FEC 可能会有多个标签，但是一个标签只能代表一个FEC。标签由报文的头部所携带，不包含拓扑信息，只具有局部意义。标签的长度为4 个字节（32bits），封装结构如图所示。

标签共有4 个域：
Label：标签值字段，长度为20bits，用于转发的指针；
Exp：3bits，用于QoS；
S：1bit，用于标识该标签是否是栈底标签，值为1 时表明为最底层标签。主要应用于MPLS 标签的多重嵌套；
TTL：8bits，和IP 分组中的TTL（Time To Live，生存时间）意义相同。

标签与ATM 的VPI/VCI 以及Frame Relay 的DLCI 类似，是一种连接标识符。如果链路层协议具有标签域，如ATM 的VPI/VCI 或Frame Relay 的DLCI，则标签封装在这些域中(Cell Mode)；如果不支持，则标签封装在链路层和IP 层之间的一个垫层中(Frame Mode)。这样，标签能够被任意的链路层所支持。

3. 标签交换路由器 LSR
LSR（Label Switching Router，标签交换路由器）是MPLS 网络中的基本元素.

4. 标签交换路径 LSP
一个转发等价类(FEC)在MPLS网络中经过的路径称为LSP（Label Switched Path，标签交换路径）。LSP 在功能上与ATM 和帧中继（Frame Relay）的虚电路相同，是从MPLS 网络的入口到出口的一个单向路径。LSP 中的每个节点由LSR 组成。
对于一条FEC来说，沿途所有的设备都必须具有相同的路由（前缀和掩码必须完全相同）才可以建成一条LSP。也就是说在MPLS域不能实施路由汇聚。

5. 标签分发协议 LDP
LDP（Label Distribution Protocol，标签分发协议）是MPLS 的控制协议，它相当于传统网络中的信令协议，负责FEC 的分类、标签的分配以及LSP 的建立和维护等一系列操作。LPD有消息报分，有邻居的维护、发现机制，也有一套算法。

标签的分发方式：
DOD模式 ：downstream on demand 下游按需方式
DU模式：downstream unsolicited 下游自主方式

标签的控制方式
有序方式（Odered）：除非LSR是路由的始发节点，否则LSR必须等收到下一跳的标记映射才能向上游发出标记映射。
独立方式（Independent）：LSR可以向上游发出标记映射，而不必等待来自LSR下一跳的标记映射消息。

标签的保留方式：
保守方式（Conservative retention mode）：只保留来自下一跳邻居的标签，丢弃所有非下一跳邻居发来的标签。
自由方式（Liberal retention mode）：保留来自邻居的所有发送来的标签

一般采用： DU+有序+自由

6、LSR
Label Switching Router，LSR是MPLS的网络的核心交换机，它提供标签交换和标签分发功能。

7、LER
Label Switching Edge Router,在MPLS的网络边缘，进入到MPLS网络的流量由LER分为不同的FEC，并为这些FEC请求相应的标签。它提供流量分类和标签的映射、标签的移除功能。分为Ingress 和egress。

8、倒数第二跳弹出（PHP /Penultimate Hop Popping）
Egress LSR本应变MPLS转发为IP路由查找，但是他收到的仍旧是含有标签的MPLS报文，按照常规，这个报文应该送交MPLS模块处理，而此时MPLS模块不需要标签转发，能做的只是去掉标签，然后送交IP层。其实对于Egress LSR，处理MPLS报文是没有意义的。最好能够保证他直接收到的就是IP报文。这就需要在ELSR的上游（倒数第二跳）就把标签给弹出来。但关键问题是：上游设备如何知道自己是倒数第二跳呢？其实很简单，在倒数第一跳为其分配标签时做一下特殊说明即可（分配一个特殊的标签3）。