《分组传送技术》分组传送技术理论基础 任务二

分/组/传/送/技/术项目一理论基础讲师XXX、XXX任务二：MPLS技术01任务描述:多协议标签交换（MPLS）是一种用于快速数据包交换和路由的体系，它为网络数据流量提供了目标、路由地址、转发和交换等能力。更特殊的是，它具有管理各种不同形式通信流的机制。MPLS技术是目前运营商用来承载业务最为主要的方式。通过本次任务学习MPLS的理论知识，为后续任务奠定良好的知识基础。02学习目标：1.了解MPLS的基本概念2.掌握MPLS网络的层次结构3.掌握MPLS关键技术基本概念功能应用ABMPLS的全称是多协议标签交换/Multi-ProtocolLabelSwitching。多协议：可支持任意的网络层协议（如IPv6、IPX）和链路层协议（如ATM、FR、PPP等）标签交换：给报文打上固定长度的标签，以标签交换取代IP转发过程，实现IP分组的快速转发MPLS结合了IP网络强大的三层路由功能和ATM二层网络的高效标签交换转发机制，在转发平面采用面向连接方式，能够很容易地实现IP与ATM、帧中继等二层网络的无缝融合，并为VPN、流量工程(TE)和服务质量(QoS)等应用提供更好的解决方案MPLS概述1.1

MPLS基本概念及其应用任务二：MPLS技术MPLS概述1.2

IP路由特点任务二：MPLS技术IP通讯是基于逐跳的方式(无连接)，统计复用带宽资源；网络设备需要知道全网路由，没有则无法转发该网段报文转发报文时依照最长匹配原则QoS无法得到有力保障：IP协议是无连接协议，所以Internet网络中没有服务质量的概念，不能保证有足够的吞吐量和符合要求的传送时延，只是尽最大的努力（Best-effort）来满足用户的需要。MPLS概述1.3

ATM转发特点任务二：MPLS技术ATM交换机的数据转发是通过VPI（VirtualPathidentifier,虚路径标识符）和VCI（VirtualChannelIdentifier,虚通道标识符）实现的。VPI/VCI只在本地有效，转发ATM信元时不判断路由信息。ATM交换机收到报文时，查找VPI/VCI表，通过交换的方式转发报文MPLS概述1.3

ATM转发特点任务二：MPLS技术但是经实践证明，ATM技术适用性有限，原因如下：1.纯ATM网络的实现过于复杂，导致应用价格高，难于被接受2.在网络发展的同时相应的业务开发没有跟上，导致目前ATM的发展举步维艰3.虽然ATM交换机作为网络的骨干节点已经被广泛使用，但ATM信元到桌面的部署困难。MPLS概述1.4

MPLS转发特点任务二：MPLS技术MPLS技术是结合网络核心的交换技术的优点和网络边缘的IP路由技术的优点而产生的。MPLS为IP网络提供面向连接的服务提供高服务质量的Internet服务支持高带宽高速率的IP转发在提供IP业务时能确保QoS和安全性很好的支持VPN功能MPLS应运而生MPLS概述1.4

MPLS转发特点任务二：MPLS技术MPLS（Multi-ProtocolLabelSwitching）多协议标签交换是介于二层和三层之间的技术，即2.5层是将标记转发和三层路由结合在一起的一种标准化路由和交换技术解决方案多协议表示可以与多种网络协议共存在MPLS网络边缘进行三层路由，内部进行二层交换MPLS概述1.5

MPLS工作原理任务二：MPLS技术MPLS域外采用传统的IP转发，MPLS域内按照标签交换，无需查找IPIP数据包通过MPLS域的传播过程如下：1.入口边界LER接收数据包，为数据包分配相应的标签，用标签来标识该数据包；2.主干LSR接收到被标识的数据包，查找标签转发表，使用新的出站标签代替输入数据包中的标签；3.出口边界LER接收到该标签数据包，它删除标签，对IP数据包执行传统的第三层查找MPLS体系结构2.1

MPLS标签任务二：MPLS技术标签：一个长度固定、仅具有本地意义的短标识符，用于唯一标识一个分组所属的FEC。一个标签只能代表一个FEC，通过绑定过程同FEC相映射。标签长度为4个字节标签共有4个域：Label：标签值字段，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QoS。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分组中的TTL意义相同，可以用来防止环路MPLS体系结构2.2转发等价类(FEC)任务二：MPLS技术FEC：转发等价类(ForwardingEquivalenceClass)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。

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VPN等为划分依据的任意组合。例如，在传统的IP转发中，到同一个目的地址的所有报文就是一个FEC。通常在一台设备上，对一个FEC分配相同的标签。基于网络层目的地址来划分FEC,，使FEC与MPLSEgress(MPLS域网络层的出接口)建立了相对应的关系。当只考虑网络层目的地址时，不考虑其他因素(预留资源RSVP/明确路由(显式路由)/隧道/QoS/CoS/流量工程等要求)时，则FEC与MPLSEgress是一一对应的。

LabelDistributionProtocol，标签分发协议，在MPLS域内运行从而实现设备之间的标签分配。标签交换路径（LSP）LabelSwitchingPath

：一个FEC的数据流，在不同的节点被赋予确定的标签，数据转发按照这些标签进行。数据流所走的路径就是LSP。。边缘标签交换路由器(LER)标签交换路由器（LSR）标签分发协议（LDP）LabelSwitchingEdgeRouter，边缘路由器,主要完成FEC的划分，流量工程，LSP建路发起，IP包转发，Diff-Serv等任务.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。LabelSwitchingRouter，是MPLS的网络的核心路由器，完成LSP的建立和下一跳改变的发起。提供标签交换和标签分发功能。任务二：MPLS技术MPLS体系结构2.3LSR、LER、LSP和LDP任务二：MPLS技术MPLS体系结构2.4MPLS网络组成部分入节点Ingress分组的入口LER，负责为进入MPLS域的分组添加标签。中间节点TRANSITMPLS域内部的LSR，根据标签沿着由一系列LSR构成的LSP将分组传送给出口LER。出节点Egress分组的出口LER，负责剥离分组中的标签，并转发给目的网络。TRANSIT根据分组上附加的标签进行MPLS转发，位于MPLS域边缘的LER负责MPLS与IP技术的转换。任务二：MPLS技术3.MPLS关键技术3.1LSP的建立方式驱动LSP建立的方式，即标签分配的方式常见的有三种：数据流驱动：收到的报文驱动LSP建立拓扑驱动：拓扑信息（路由）驱动LSP建立应用驱动：应用（如QoS）驱动LSP建立与数据流驱动和应用驱动相比，拓扑驱动的优点如下：标签赋值和分发对应于控制信息因此不会造成大的网络开销。在数据到达之前建立标签赋值和分发，没有标签建立时延。网络中常用拓扑驱动的方式来分配标签。任务二：MPLS技术3.MPLS关键技术3.2LSP的建立过程在MPLS网络中标签交换路径LSP的形成分为三个过程：网络启动之后在路由协议（如BGP、OSPF、IS-IS等）的作用下，各个节点建立自己的路由表。根据路由表，各个节点在LDP的控制下建立标签信息库（LIB）。将入口LSR、中间LSR和出口LSR的输入输出标签互相映射后，就构成了一条LSP。0103020103020303任务二：MPLS技术3.MPLS关键技术3.2LSP的建立过程路由表的形成网络中各CTN设备在动态路由协议（如OSPF）的作用下交互路由信息，形成自己的路由表。如RA、RB、RC三台CTN设备上都学习到边缘网络的路由信息47.1.1.0/24。RARBRC任务二：MPLS技术3.MPLS关键技术3.2LSP的建立过程标签信息库LIB的形成47.147.31231133Mapping:40Mapping:50RARBRC标签信息库（LIB）总是和IP路由表同步，一旦一条新的非BGP路由出现在IP路由表中，就会为该路由生成一个新标签。LSR默认不会为BGP路由分配标签。任务二：MPLS技术3.MPLS关键技术3.2LSP的建立过程47.147.3123121233IP47.1.1.1IP47.1.1.1RARBRCLSP的形成CTN设备RA收到一个目的地址为