MPLS基本原理.ppt

MPLS基本原理,ISSUE1.0,Page1,本课程主要介绍MPLS协议原理以及标签的转发和分配，最后介绍LDP标签分发协议。,Page2,目标,学习完此课程，您将会：掌握MPLS产生背景掌握MPLS基本概念和原理掌握标签的转发和分配掌握LDP协议原理,Page3,第1章MPLS简介第2章标签与标签栈第3章标签的转发和分配第4章LDP的简介,Page4,MPLS,MPLSMulti-ProtocolLabelSwitchingMulti-Protocol支持多种三层协议，如IP、IPv6、IPX、SNA等LabelSwitching给报文打上标签，以标签交换取代IP转发,Page5,起源：为了将IP与ATM结合,面向无连接的控制平面,面向无连接的转发平面,IP,面向连接的控制平面,面向连接的转发平面,ATM,面向无连接的控制平面,面向连接的转发平面,MPLS,Page6,传统IP转发,分析IP头映射到下一跳,分析IP头映射到下一跳,分析IP头映射到下一跳,每一跳分析IP头，效率低QoS难于部署，而且效率低所有路由器都要知道整个网络的所有路由,Page7,47.1,47.2,47.3,1,2,3,1,2,1,2,3,IP47.1.1.1,IP47.1.1.1,IP47.1.1.1,IP的hop-by-hop逐跳转发,IP的逐跳转发，在经过的每一跳处，必须进行路由表的最长匹配查找（可能多次），速度缓慢。,Page8,ATM的交换过程,虚通路连接(VCC),虚通道连接(VPC),VP交换,VC交换,VC交换,NNI,NNI,VPI=2VCI=44,VPI=1VCI=1,VPI=26VCI=44,VPI=20VCI=30,UNI,UNI,面向连接，有N2问题靠链路层选路，基于VPI/VCI或标签业务质量有保证，可保证实时业务,Page9,LabelSwitchedPath(LSP),47.1,47.2,47.3,1,2,3,1,2,1,2,3,3,MPLS的标签转发，通过事先分配好的标签，为报文建立了一条标签转发通道（LSP），在通道经过的每一台设备处，只需要进行快速的标签交换即可（一次查找）。,Page10,结合ATM与IP优点的技术,+,X,R,=,X,RouterATMswitchMPLSRouter,MPLS多协议标签交换,Layer3路由-可伸缩性和灵活性Layer2交换-高可靠性和流量工程管理控制与转发完美分离，控制层面秉承IP的灵活性，转发层面则秉承了ATM的可靠性,Page11,MPLS基本概念,LSR：LabelSwitchRouterLER：LabelEdgeRouterLSP：LabelSwitchPath,Page12,MPLS基本工作过程,Page13,MPLS的优点,以短的、固定长度的标签代替IP头作为转发依据，提高转发速度IP与ATM更好地结合提供增值业务，同时不损害效率VPNTEQOS,Page14,第1章MPLS简介第2章标签与标签栈第3章标签的转发和分配第4章LDP的简介,Page15,通常，MPLS包头有32Bit，其中有：20Bit用作标签（Label）3个Bit的EXP,用于MPLSQoS1个Bit的S,用于标识是否是栈底(s=1表明是栈底)，表明MPLS的标签可以嵌套。8个Bit的TTL,理论上，标签栈可以无限嵌套，这一精妙设计为VPN/TE等各种MPLS业务提供了基础,MPLS封装格式与标签,Page16,MPLS封装格式与标签,ATM和FR的MPLS封装有两种：shim封装(又叫Frame模式)：与其他链路层类似信元模式：直接利用VC（ATM是VPI/VCI，FR是DLCI）作为标签,Page17,MPLS两种封装模式,以太网报头/PPP报头,Lablel,三层数据,以太网/SONET/SDH分组,ATM报头,Label,三层数据,帧模式ATM分组,信元模式的ATM分组,VPI/VCI,三层数据,Page18,MPLSTTL处理,把整个MPLS域看做一跳,IPTTL-MPLSTTL255,MPLSTTL-,IPTTL-,入口LER,LSR,出口LER,把MPLSTTL计入IPTTL,IPTTL-MPLSTTLIPTTL,MPLSTTL-,MPLSTTL-IPTTLMPLSTTL,入口LER,LSR,出口LER,Page19,标签栈,理论上，标签栈可以无限嵌套，从而提供无限的业务支持能力。这是MPLS技术最大的魅力所在。,Page20,第1章MPLS简介第2章标签与标签栈第3章标签的转发和分配第4章LDP的简介,Page21,标签转发基本概念,FEC（ForwardingEquivalenceClass）：转发等价类，在转发过程中以等价的方式进行处理的一组数据的集合。将具有相同特性的报文导入到同一条LSPNHLFE（NextHopLabelForwardingEntry）：描述标签操作下一跳标签操作类型：push/pop/swap/null链路层封装类型等FTN（FECtoNHLFE）：将FEC映射到NHLFEILM（IncomingLabelMap）：将MPLS标签映射到NHLFE,Page22,标签操作,LSR,Page23,标签转发,在MPLS域中只依据标签和标签转发表通过转发单元进行转发,标签操作：pop,Page24,标签转发,Egress将标签去掉，继续转发,Page25,倒数第二跳弹出(PHP),在最后一跳，最外层的标签已经没有意义，因此可以在倒数第二跳将标签弹出，减少最后一跳的负担。如果只有一层标签，则最后一跳直接进行IP转发；否则，对内层标签做标签转发。,Page26,第1章MPLS简介第2章标签与标签栈第3章标签的转发和分配第4章LDP简介,Page27,LSP信令协议,信令协议，用于在LSR之间分配标签，建立LSP：LDP:LabelDistributionProtocol,CR-LDP:ConstrainedRouteLDP，Direct-LDP:定向LDP,用于L2VPNRSVP-TE：MPLSTEMP-BGP:PIM:,Page28,LDP,LDP（LabelDistributionProtocol）标签分发协议，MPLS的最基本信令协议，用于标签的分发建立LSPLDP与IP动态路由协议（例如RIP）十分相像，都具备如下的几大要素：报文（或者叫消息）邻居的自动发现和维护机制一套算法，用来根据搜集到的信息计算最终结果。LDP采用TCP作为传输协议。,Page29,LDP的消息类型,在LDP协议中，存在4种LDP消息：发现（Discovery）消息用于通告和维护网络中LSR的存在。会话（Session）消息用于建立，维护和结束LDP对等实体之间的会话连接。通告（Advertisement）消息用于创建、改变和删除特定FEC-标签绑定。通知（Notification）消息用于提供消息通告和差错通知。,Page30,LDPsession建立过程,邻居发现：通过互发hello报文(UDP/port:646/IP:224.0.0.2）,建立TCP连接：由地址大的一方主动发起。(TCP/port:646),会话初始化：由Master发出初始化消息，并携带协商参数。,由slave检查参数能否接受，如果能则发送初始化消息，并携带协商参数。并随后发送keepalive消息。,master检查参数能否接受，如果能则发送keepalive消息。,相互收到keepalive消息，会话建立。,期间收到任何差错消息，均关闭会话，断开TCP连接,M,M,M,M,M,Page31,HelloandKeepalive,？,Hello：Per-LinkKeepalive跟踪接口与链路有关Keepalive：Per-NeighborKeepalive不跟踪接口与链路无关,Page32,标签分配和管理,标签分配模式DoD:downstream-on-demand下游按需标签分发DU:downstreamunsolicited下游自主标签分发标签控制模式有序（Ordered）独立（Independent）标签保持方式保守模式(Conservative)自由模式(Liberal)上游与下游：在一条LSP上，沿数据包传送的方向，相邻的LSR分别叫上游LSR(upstreamLSR)和下游LSR（downstreamLSR）。下游是路由的始发者。,Page33,标签分发模式：DoD,LSR1LSR2LSR3,上游LSR向下游LSR发送标签请求消息（包含FEC的描述信息）下游LSR为此FEC分配标签，并将绑定的标签通过标签映射消息反馈给上游LSR,Page34,标签分发模式：DU,下游LSR在LDP会话建立成功，主动向其上游LSR发布标签映射消息上游路由器保存标签，存放到标签映射表中,Page35,标签控制模式：有序,上游,下游,标签请求,标签请求,标签请求,标签映射,标签映射,标签映射,只有收到它的下游返回的标签映射消息后才向其上游发送标签映射消息,Page36,标签控制模式：独立,上游,下游,标签请求,标签请求,标签请求,标签映射,标签映射,标签映射,不管有没有收到它的下游返回的标签映射消息都立即向其上游发送标签映射消息,Page37,标签保持方式保守,LSR3,保守方式（Conservativeretentionmode）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。优点：节省内存和标签空间。缺点：当IP路由收敛、下一跳改变时LSP收敛慢,Page38,标签保持方式自由,LSR3,自由方式（Liberalretentionmode）保留来自邻居的所有发送来的标签优点：当IP路由收敛、下一跳改变时减少了lsp收敛时间缺点：需要更多的内存和标签空间。,Page39,常见搭配1：DoD+有序+保守,上游,下游,比较容易控制标签的使用和LSP的建立ATM/FRCell模式只能使用DoD方式,Page40,常见搭配2：DU+有序+自由,上游,下游,发现自己有直连接口路由时会发送标签；收到下游到某条路由的标签并且该路由生效（也就是说