MPLS:多协议标签交换
多协议:可以基于多种不同的3层协议来生成2.5层的标签信息;
包交换--包为网络层的PDU,故包交换是基于IP地址进行数据转发;就是路由器的路由行为;原始的包交换:数据包进入路由器后,路由器需要查询本地的路由表(RIB-路由信息数据库),再基于下一跳或者目标ip查询本地的ARP表,才能进行数据的转发;
快速的包交换:一次路由多次交换;每个数据流中的第一个包将被基于原始包交换规则转发; 过程中生成缓存列表,记录整个通讯过程,该数据流量剩余数据包仅查询缓存记录即可;
特快的包交换:无需路由,直接交换;CEF---cisco特快交换,为cisco私有技术;非cisco厂商设备均存在和cisco转发机制相同的技术;
路由表、ARP表(记录IP地址和MAC地址的对应关系) --转换为FIB(转发信息数据库)表 流量转发过程中仅查询FIB表即可;
FIB的特点:在将路由器表转换过程中,存储递归查询结果;同时将新封装的二层地址进行绑定;
标签交换:数据包在进入到MPLS的域内后,将在第2层和第3层中间压入标签号,使得域内的路由器在转发该数据包时,基于2.5层的标签号仅需要查询本地的一张LFIB表(标签转发信息数据库);
最初在包交换仅支持原始交换时,标签的意义在于更快的查询,但随着包交换的加速,使用标签交换失去了快速查表的优势;
当下MPLS存在的意义:
1.解决BGP的路由黑洞问题 2.MPLS VPN 3.MPLS TE 流量工程
另外,随着包交换的加速,使得今天的MPLS技术也开始基于FIB表工作,来提高MPLS的工作效率;
一.工作过程
控制层面:路由协议工作,生成RIB-FIB,流量的方向即为控制流量;
数据层面:设备基于路由表访问目标,产生数据流量,与控制层面方向相反;
控制层面:
1)在没有MPLS时控制层面仅生成RIB(路由表)和FIB(转发信息数据库);FIB是基于RIB生成;
2)MPLS协议会启动TDP(cisco私有)或LDP(公有),直连设备间将建立邻居关系;
LDP--基于UDP和TCP的646端口工作;先使用udp发送组播hello包发现邻居,获取邻居IP地址,再和直连邻居建立TCP会话;邻居关系建立后;为了邻居关系的稳定,一般使用设备的环回地址来建立tcp会话;建议设置回环地址为mpls协议的router-id,该id值将携带在组播收发的hello报文中,自动进行tcp会话建立;
总结:MPLS协议需要在直连邻居间使用router-id地址来进行TCP的会话;故前提条件为:router-id必须为设备真实使用的IP地址,建议为环回地址(稳定);组播hello包在直连的物理接口上收发,来获取对端的router-id,自然也要求router-id值间路由可达;
因此正常在建立LDP的邻居关系前,路由协议已经收敛完成,RIB和FIB表已经生成;
3)MPLS在建立邻居关系后,生成邻居表;LDP协议再基于FIB表中学习到的路由条目生成标签号;
cisco设备默认基于FIB表中所有学习到的路由条目生成标签号,华为设备默认仅基于FIB表中32位掩码的主机路由生成标签号;原因在于正常32位主机路由为ospf学习的环回接口, 正常工程中只有BGP和MPLS VPN才会基于环回通讯,使用标签转发;其他普通流量还是基于特快包交换来进行;反观cisco在启动mpls以后,所有流量将基于标签转发,降低了转发效率(前提为默认)
4)标签号生成后,将存储于本地的LIB表--标签信息数据库;LIB表将在邻居间共享;
LIB表中装载本地及邻居为每条路由分发的标签号;
5)运行MPLS协议的设备,将LIB和FIB进行结合,将标签号和最佳路径的关系映射生成LFIB表 (标签转发信息数据库)
6)注:控制层面生成的表格
RIB—》FIB---》LIB---》LFIB 前两张表为路由协议工作后生成, 后两张表为MPLS 的LDP 协议生成;
数据层面:
1)没有MPLS协议,基于FIB表正常转发即可
2)名词:
MPLS domain -- MPLS的工作半径
edge LSR (PE) --边界标签交换路由器 工作mpls域的边缘,连接域外设备
LSR (P) -- 标签交换路由器 整体工作MPLS域内
- 当流量进入到第一台pe设备时,在没有特快交换之前,路由器基于目标IP地址查询本地的RIB;之后还要在LIB表中对应才能确定流量是否应该压入标签,需要两张表的查询;
在存在特快交换时,流量进入第一pe时,直接查询FIB表,表中关联标签号,将直接确定是否压入标签:流量再到P路由器,接收到流量中若存在标签基于LFIB 表转发,若没有标签基于FIB表即可;流量从最后一台边界离开MPLS域时将弹出标签;
存在标签号的流量,进入路由器时,入标签表应该为本地路由器分配的编号,出标签为本地的下游 (下一跳) 设备分配的标签号; 上下游的概念基于数据层面进行标定;
二、标签号
标签被压入再2层和3层之间,称为2.5层
标签的格式---32位 4个字节
前20位是标签号,2^20个标签号;其中1-15号保留,作为特殊标签号;
第21-23位exp, 3位8个数,为优先级,用于QOS策略使用;
第24位为栈底位,该位为1标识该标签为最后一层标签;MPLS 最大可以在一个数据包中封装3次标签;
普通的MPLS 一层标签 MPLS VPN 两层 MPLS TE 3层
TTL 生存时间 在第一次压入标签时,将当前数据包中的3层TTL复制到标签中:之后查询一次标签 TTL 减一,在最后一跳设备弹出标签时将2.5层的TTL 复制到3层报头中;
三、MPLS 的次末跳 - 倒数第二跳 默认执行
边界LSR将本地的直连网段传递给MPLS域内邻居后,LDP分配标签号为3,告知倒数第二跳设备它的身份,导致倒数第二跳设备在查询LFIB表后,已知转发路径的前提下提前弹出标签,使得最后一跳路由器只需要查询FIB表;否则最后一跳路由器在查询LFIB表后,弹出标签后还需要查询FIB表;
标签:10,标签,MPLS,FIB,转发,HCIP,路由,路由器 From: https://blog.csdn.net/2301_81411842/article/details/141614540