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MPLS的工作原理1. 简介多协议标签交换（Multiprotocol Label Switching，MPLS）是一种基于标签的转发技术，它将数据包与特定的标签关联，并使用这些标签来进行高效的路由和转发。
MPLS在传输层和网络层之间提供了一种灵活、可靠和高效的网络传输机制。
MPLS最初是为了解决传统IP路由协议（如OSPF、BGP）在大规模网络中存在的性能问题而设计的。
它通过引入标签来替代传统IP路由中的长地址，从而降低了路由表的大小和复杂度，提高了路由查找和转发速度。
本文将详细解释MPLS的工作原理，包括标签分配与交换、数据包转发以及MPLS VPN等方面。
2. 标签分配与交换在MPLS网络中，每个数据包都会被赋予一个唯一的标签。
这个标签是在源节点上分配并与该数据包关联的，在整个路径上保持不变，直到到达目标节点。
下面是标签分配与交换的基本原理：2.1 标签分配当一个数据包进入MPLS域时，源节点会为该数据包分配一个新的标签。
这个标签可以基于源节点的本地路由表进行分配，也可以通过与其他节点交换信息来获得。
2.2 标签交换一旦数据包被赋予了标签，它将会在MPLS网络中被交换。
每个MPLS节点都会根据数据包的标签来决定下一跳的出接口，并将该标签附加到转发的数据包上。
2.3 标签堆栈在MPLS网络中，一个数据包可能会经过多个节点。
为了跟踪数据包的路径，每个节点都会维护一个称为”标签堆栈”（Label Stack）的结构。
标签堆栈按照LIFO （后进先出）的顺序存储标签，并在每个节点上进行压入和弹出操作。
3. 数据包转发MPLS使用基于标签的转发机制来实现快速而高效的数据传输。
下面是数据包转发的基本原理：3.1 标记交换路径当一个数据包进入MPLS网络时，源节点会为该数据包选择一条适当的路径，并将这条路径上每个节点的标识信息写入到数据包中。
这些标识信息用于指导后续路由器对该数据包进行处理和转发。
3.2 标记查找与转发当一个数据包到达一个MPLS节点时，它会根据数据包的标签来查找下一跳的出接口。
mpls学习知识点总结MPLS基本概念1. 转发等价类FEC（Forwarding Equivalence Class，转发等价类）是MPLS中的⼀个重要概念。
MPLS是⼀种分类转发技术，它将具有相同特征（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。
⽬前设备只⽀持根据报⽂的⽹络层⽬的地址划分FEC。
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，标签封装在链路层报头和⽹络层报头之间的⼀个垫层中。
标签长度为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。
Exp：3bits，保留，协议中没有明确规定，通常⽤作服务等级。
S：1bit，MPLS⽀持多重标签。
值为1时表⽰为最底层标签。
TTL：8bits，和IP报⽂中的TTL意义相同，可以⽤来防⽌因环路⽽产⽣的⽆限传播。
3. 标签交换路由器LSR（Label Switching Router，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. 标签边缘路由器位于MPLS⽹络边缘、连接其他⽹络的LSR称为LER（Label Edge Router，标签边缘路由器）。
5. 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（Label Switched Path，标签交换路径）。
LSP是从MPLS⽹络的⼊⼝到出⼝的⼀条单向路径。
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，LSR B为LSR A的下游LSR，相应的，LSR A为LSR B的上游LSR。
图1-2 标签交换路径6. 标签转发表与IP⽹络中的FIB（Forwarding Information Base，转发信息表）类似，在MPLS⽹络中，报⽂通过查找标签转发表确定转发路径。
mpls的转发流程
MPLS（多协议标签交换）的转发流程
1、转发路由器接收报文：当转发路由器接收到报文时，它会对报文进行解析，比如经过IP头部的网络层报文中的目的IP地址，以及可能还带有MPLS标签的MPLS报文中的标签值，路由器会解析出这些信息。
2、查找转发表：接下来，路由器会根据报文中的信息，在路由器内部的转发表中查找，查找出这个报文的下一跳接口，以及可能需要更新的标签信息。
3、更新标签：接着，路由器会根据转发表中查找到的结果，更新报文中的标签，如果报文中没有标签信息，那么路由器会在报文中填充上新的标签。
4、发送报文：最后，路由器会根据转发表查找到的结果，通过指定的下一跳接口，将报文发送出去。
【MPLS】MPLS环境下的BGP路由传递及数据转发问题(2013-05-14 21:54:14)【实验1】MPLS不会为BGP路由分配标签，但为BGP路由的下一跳分配标签拓扑环境描述：•R1、R2、R3、R4处于Transit AS 1234。
在AS内运行的IGP协议是OSPF•所有的互联IP如图所示•所有设备的Loopback0口地址为/32，x为设备编号•R1与R4之间建立IBGP邻接关系，IBGP邻接关系建立在物理接口上。
R1与R5、R4与R6之间建立EBGP邻接关系，也是建立在物理接口上。
•在这个实验测试中，我们在OSPF中宣告R1-R5和R4-R6的直连网段。
•R5及R6各自在BGP进程中宣告自己的Loopback路由实验结果：由于R2、R3没有运行BGP协议，并且Core OSPF内也没有及的路由，因此最终的结果是R5及R6虽然能够学习到彼此的路由，但是却无法互访，因为在R2及R3上出现了路由黑洞。
解决的办法就是用MPLS，我们将Core变成MPLS域：R1的配置如下：mpls ldp router-id loopback0mpls label rangempls label range 100 199interface fa0/0mpls ipR2的配置如下：mpls ldp router-id loopback0mpls label rangempls label range 200 299interface fa0/0mpls ipinterface fa1/0mpls ipR3的配置如下：mpls ldp router-id loopback0mpls label rangempls label range 300 399interface fa0/0mpls ipinterface fa1/0mpls ipR4的配置如下：mpls ldp router-id loopback0mpls label rangempls label range 400 499interface fa0/0mpls ipR1、R2、R3、R4运行LDP协议。
目录第1章 MPLS简介..................................................................................................................1-11.1 MPLS概述.........................................................................................................................1-11.1.1 MPLS基本概念.......................................................................................................1-11.1.2 MPLS网络结构.......................................................................................................1-31.1.3 MPLS与路由协议....................................................................................................1-51.2 MPLS的应用......................................................................................................................1-6第2章 MPLS基本配置...........................................................................................................2-12.1 MPLS配置简介..................................................................................................................2-12.1.1 标签的发布和管理....................................................................................................2-12.1.2 LSP隧道与标签栈...................................................................................................2-22.1.3 倒数第二跳弹出PHP...............................................................................................2-32.1.4 MPLS对TTL的处理...............................................................................................2-42.1.5 MPLS Ping/Traceroute............................................................................................2-42.1.6 LDP基本概念..........................................................................................................2-52.1.7 LDP工作过程..........................................................................................................2-62.1.8 LDP基本操作..........................................................................................................2-72.1.9 LDP环路检测..........................................................................................................2-92.2 配置MPLS基本能力..........................................................................................................2-92.2.1 配置准备..................................................................................................................2-92.2.2 配置MPLS基本能力.............................................................................................2-102.3 配置PHP特性.................................................................................................................2-102.3.1 配置准备................................................................................................................2-102.3.2 配置PHP特性.......................................................................................................2-102.4 配置静态LSP...................................................................................................................2-112.4.1 配置准备................................................................................................................2-112.4.2 配置静态LSP........................................................................................................2-112.5 配置MPLS LDP...............................................................................................................2-122.5.1 配置准备................................................................................................................2-122.5.2 配置MPLS LDP....................................................................................................2-122.5.3 配置LDP基本发现的参数.....................................................................................2-132.5.4 配置LDP扩展发现的参数.....................................................................................2-132.5.5 配置LDP会话的参数............................................................................................2-142.5.6 配置LDP LSP触发建立策略.................................................................................2-152.5.7 配置LDP标签分配和保持方式..............................................................................2-152.5.8 配置LDP环路检测................................................................................................2-162.5.9 配置LDP MD5认证...............................................................................................2-172.5.10 配置LDP MTU信令功能.....................................................................................2-17 2.6 配置LDP多实例..............................................................................................................2-182.6.1 配置准备................................................................................................................2-182.6.2 配置LDP多实例....................................................................................................2-18 2.7 配置MPLS的TTL处理...................................................................................................2-192.7.1 MPLS的TTL处理.................................................................................................2-192.7.2 配置MPLS的IP TTL复制功能.............................................................................2-192.7.3 配置ICMP响应报文使用的路径............................................................................2-20 2.8 MPLS显示与维护............................................................................................................2-202.8.1 重启LDP...............................................................................................................2-202.8.2 显示MPLS运行状态.............................................................................................2-212.8.3 显示MPLS LDP运行状态.....................................................................................2-222.8.4 清除MPLS LDP统计信息.....................................................................................2-222.8.5 配置MPLS的TRAP功能.....................................................................................2-23 2.9 MPLS配置举例................................................................................................................2-232.9.1 配置LDP会话示例................................................................................................2-232.9.2 使用LDP建立LSP示例.......................................................................................2-27 2.10 MPLS常见配置错误举例...............................................................................................2-282.10.1 不能建立LDP会话..............................................................................................2-28第1章 MPLS简介说明：在以下路由协议的介绍中所指的路由器及路由器图标，代表了一般意义下的路由器以及运行了路由协议的以太网交换机。
MPLS转发机制讲解47.2.1 帧模式MPLS转发前面简要介绍了MPLS的传播过程，这里我们来详细介绍MPLS的转发机制，在MPLS的转发机制中，通常分为帧模式和信元模式。
帧模式工作流程如下：首先，当San Jose路由器收到IP分组以后，将会根据其目的地址，对IP转发表FIB进行3层查找。
由于Cisco的CEF是唯一使用FIB表的第3层交换机制，所以必须在运行MPLS的所有路由器上启用CEF，而所有接收非标签分组，并将其以标签分组的方式通过MPLS主干传播的入口接口，都必须支持CEF交换。
核心路由器不执行CEF交换—他们只交换标签分组---但为分配标签，他们仍然以全局方式启用CEF。
通过如下命令可以查看FIB的信息：SanJose#show ip cef 192.168.2.0192.168.2.0/24, version 11, cached adjacency to Serial1/0/10 packets, 0 bytestag information setlocal tag: 29fast tag rewrite with Se1/0/1, point2point, tags imposed: {30}via 172.16.1.4, Serial1/0/1, 0 dependenciesnext hop 172.16.1.4, Serial1/0/1valid cached adjacencytag rewrite with Se1/0/1, point2point, tags imposed: {30}标签的转发通常使用特定的标签转发表.查看方式如下：SanFrancisco#show tag forwarding-table tags 30 detailLocal Outgoing Prefix Bytestag Outgoing Next Hoptag tag or VC or Tunnel Id switched interface30 28 192.168.2.0/24 0 Se 0/0/1 172.16.3.1MAC/Encaps=14/18, MTU=1504, Tag Stack{28}00107BB59E2000107BEC6B008847 0001C000Per-packet load-sharingNewYork#show tag forwarding-table tags 37 detailLocal Outgoing Prefix Bytestag Outgoing Next Hoptag tag or VC or Tunnel Id switched interface37 untagged 192.168.2.0/240 Se2/1/3 192.168.2.1MAC/Encaps=0/0, MTU=1504, Tag Stack{}Per-packet load-sharingMPLS标签使用栈结构，也就是一个分组可以包含多个标签，并利用BoS位标识栈底。
MPLS：多协议标签交换技术（工作在二层与三层之间）IETF确定MPLS协议作为标准的协议MPLS采用短而定长的标签进行数据转发，大大提高了硬件限制下的转发能力；而且MPLS可以扩展到多种网络协议（如IPv6，IPX等）MPLS协议从各种链路层协议（如PPP、ATM、帧中继、以太网等）得到链路层服务，又为网络层提供面向连接的服务。
MPLS能从IP路由协议和控制协议中得到支持，路由功能强大、灵活，可以满足各种新应用对网络的要求作用：加快IP网络转发速度缺点：硬件不行，FIB，现今应用：MPLS VPNMPLS TE：流量工程MPLS概述MPLS基本网络结构（工作在运行商）路由器的角色：1.LER（Label Edge Router）：标签边界路由器，在MPLS网络中，具备标签分配功能，用于标签的压入或弹出，并且同时连接IP与MPLS网络的路由器，如上图中的RTB，RTD。
入站LER：负责对接收到的IP报文压入标签出站LER：负责给离开MPLS网络的报文弹出标签2.LSR（Label Switched Router）：标签交换路由器，在MPLS网络中，具有标签分配和标签转发能力的路由器，用于标签的交换，如图中的RTCLSP（Label Switched Path）：标签交换路径，即到达同一目的地址的报文在MPLS网络中经过的路径（单向路径）入节点（Ingress）：LSP的入口LER中间节点（Transit）：位于LSP中间的LSR出节点（Egress）：LSP的出口LERFEC（Forwarding Equivalent Class）：转发等价类，一般指具有相同转发处理方式的报文。
在MPLS网络中，到达同一目的地址（网络前缀相同的IP地址）的所有报文就是一个FEC （FEC：华为默认32位的主机路由）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VPN 等为划分依据的任意组合MPLS体系结构：LSP建立到分发标签的最终过程控制平面：负责产生和维护路由信息以及标签信息路由信息表RIB（Routing Information Base）：由IP路由协议生成，用于选择路由标签分发协议LDP（Label Distribution Protocol）：负责标签的分配、标签转发信息表的建立、标签交换路径的建立、拆除等工作标签信息表LIB（Label Information Base）：由标签分发协议生成，用于管理标签信息转发平面：即数据平面（Data Plane），负责普通IP报文的转发以及带MPLS标签报文的转发转发信息表FIB（Forwarding Information Base）：从RIB提取必要的路由信息生成，负责普通IP报文的转发标签转发信息表LFIB（Label Forwarding Information Base）：简称标签转发表，由标签分发协议建立LFIB，负责带MPLS标签报文的转发MPLS路由器上，报文的转发过程：当收到普通IP报文时，查找FIB表：如果Tunnel ID（隧道id）为0x0，则进行普通IP转发如果Tunnel ID为非0x0，则查找LFIB表，进行MPLS转发当收到带标签的报文时，查找LFIB表：如果对应的出标签是普通标签，则进行MPLS转发如果对应的出标签是特殊标签，如标签3，则将报文的标签去掉，进行IP转发MPLS数据报文结构：MPLS标签封装在链路层和网络层之间，可以支持任意的链路层协议MPLS标签共分4个字段：（4字节）Label：20bit，标签值域，是一个短而定长的、只有本地意义的标识，用于唯一标识去往同一目的地址的报文分组Exp：3bit，用于扩展。
