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2020 1 12 光网络产品服务部 MPLS基础知识 Page2 前言 基于MPLS 多协议标签交换技术 开发此课程 本课程旨在了解MPLS技术的基础知识 理解MPLS在MSTP传输网络中的实际应用 Page3 学习指南 本课程的重点是MPLS的技术细节和工作原理 本课程的难点是理解MPLS在MSTP传输网络中的实际应用 Page4 参考资料 MPLS基础原理知识MPLSL2VPN原理知识数据单板开局指导书 Page5 课程目标 学习完此课程 您应能 了解MPLS的概念和发展由来理解MPLS的技术细节和工作原理理解MPLS在传输网络中的实际应用 Page6 内容介绍 MPLS简介MPLS技术细节和工作原理MPLS的实际应用 Page7 MPLS MPLS Multi ProtocolLabelSwitchingMulti Protocol 支持多种三层协议 如IP IPv6 IPX等 它通常处于二层和三层之间 俗称2 5层 Label 是一种短的 等长的 易于处理的 不包含拓扑信息 只具有局部意义的信息内容 Switching MPLS报文交换和转发是基于标签的 针对IP业务 IP包在进入MPLS网络时 入口的路由器分析IP包的内容并且为这些IP包选择合适的标签 然后所有MPLS网络中节点都是依据这个简短标签来作为转发依据 当该IP包最终离开MPLS网络时 标签被出口的边缘路由器分离 Page8 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 Page9 传统IP转发 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 Page10 ATM的交换过程 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 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 Page11 结合ATM与IP优点的技术 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 X R X RouterATMswitchMPLSRouter MPLS 多协议标签交换 Page12 MPLS基本概念 LSR LabelSwitchRouterLER LabelEdgeRouterLSP LabelSwitchPath Page13 MPLS基本工作过程 Page14 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 VPN流量工程QOS Page15 为什么使用MPLS MPLS结合了网络层的灵活连接和可扩展性 以及ATM的标签转发的可靠传输和QoS支持多种标准的路由协议 如BGP OSPF支持多种标签生成协议 如LDP RSVP支持多种网络层协议 包括IPv4 IPv6 IPX等有效解决QoS问题具有标签转发的高性能支持二层和三层的MPLSVPNLSP本身就是公网上的隧道 用MPLS来实现VPN有天然的优势 避免了L2TP GRE等传统VPN在配置和管理上的N平方问题 VPN的控制在PE上实现 管理和扩展非常方便 每个VPN单独构成一个独立的地址空间 即VPN之间可以重用地址 方便的控制VPN各业务之间的隔离和互通 支持流量工程 TrafficEngineering MPLS是面向无连接的控制平面和面向连接的转发平面 Page16 问题 问题1 MPLS的产生原因和定义 Page17 小结 本节我们主要讲解了 MPLS的基本概念 Page18 内容介绍 MPLS简介MPLS技术细节和工作原理MPLS的实际应用 Page19 MPLS封装格式与标签 MPLS包头有32Bit 4字节 其中包括 20Bit用作标签 Label 3个Bit的Experimental 协议中没有明确 通常用作CoS ClassofService 1个Bit的S 用于标识是否是栈底 用来做标签的嵌套 这样可以使标签无限扩展8个Bit的TTL MPLS包头处于IP 3层 头部前 2层头部后 不同封装类型MPLS头部所处位置不同 其他ATM FR中的标签 VPI VCI 目前也是MPLS协议栈的一部分 L2Header MPLSHeader IPHeader Data Label COS S TTL 019222331 32bits Page20 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 L2Header MPLSHeader MPLSHeader IPHeader Data Page21 MPLS在协议栈中的位置 MPLS通常是夹在二层链路层和三层IP包头之间 IP包在打上MPLS包头以后还是需要有二层的包头封装 ATM FR则分别采用原来包头的VPI VCI DLCI做标签 Page22 MartinioE封装格式 MartinioP封装格式 VMAN封装格式 CCC封装格式 MPLS的封装格式 Page23 相关名词概念介绍 FEC ForwardingEquivalenceClass FEC 转发等价类 是在转发过程中以等价的方式处理的一组数据分组 例如目的地址前缀相同的数据分组 通常对一个FEC分配相同的标签 LSP 标签交换通道 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 FEC数据流所走的路径就是LSP LSR LabelSwitchingRouter 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 LER LabelSwitchingEdgeRouter 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 Page24 LSP LabelSwitchedPath LSP是一条有源接口和宿接口的路径 是面向连接的 LSP配置了Label LSP配置了相关的操作 LSP决定了数据的出接口 Page25 LSP对数据的操作 LSP定义了三种操作 Ingress 数据从用户设备进入了MPLS网络边缘设备 数据报文要进行封装 Egress 数据从MPLS网络核心设备进入了边缘设备 MPLS标签要被剥离 Intermediate Transit 数据在MPLS网络核心内从一个设备进入了另一个设备 标签要被交换 P Provider 端口 该端口指接入服务提供商核心网络的端口 在我们设备上指接入的数据报文为MPLS封装报文的端口 PE ProviderEdge 端口 该端口为服务提供商的边缘端口 对接的是用户的设备 在这里指接入的是普通以太网帧 如果接入的是MPLS封装格式的数据报文 但同时不希望对MPLS封装进行处理 端口也可以配置成这种属性 Page26 LSP的建立和结构 LSP的建立其实就是将FEC和标签进行绑定 并将这种绑定通告LSP上相邻LSR的过程 建立起相邻LSR间的标签映射关系 可以通过1 静态标签配置 无通告过程2 通过标签分发协议或其他协议建立LSP的建立是逐段进行的 Page27 LSP的转发过程 1 进入网络的分组根据其特征划分成转发等价类FEC 一般根据IP地址前缀或者主机地址来划分FEC 这些具有相同FEC分组在MPLS区域中将经过相同的路径 即LSP LER对到来的FEC分组分配一个短而定长的标签 然后从相应的端口转发出去 2 在LSP沿途的LSR上都已建立了输入 输出标签的映射表 对于接收到的标签分组 LSR只需根据标签从表中找到相应的NHLFE 并用新的标签来替换原来的标签 然后对标签分组进行转发 3 在MPLS域的出口 标签被剥离 还原称标准的IP报文 MPLS在网络入口处指定特定分组的FEC 后续路由器只需简单的转发即可 较常规的网络层转发而言要简单的多 从而提高了转发速度 Page28 静态标签构成的LSP举例 DataA LSR LSP DataB Port1 Port2 Port3 Port1 Port2 Port1 Port1 Port1 Port2 Port2 Port2 Port3 LER Page29 通过MPLS信令建立LSP LDP LabelDistributionProtocol 协议是MPLS协议中专门用来实现标签分发的协议 LDP要利用路由转发表中信息来确定如何进行数据转发 而路由转发表中的信息一般是通过IGP BGP等路由协议收集的 但是LDP并不直接和各种路由协议有关联 只是间接使用路由信息 LDP并不是唯一的标签分发协议 对BGP RSVP等已有协议进行扩展也可以支持MPLS标签的分发 MPLS的一些应用也需要对某些路由协议进行扩展 例如 基于MPLS的VPN应用就需要对BGP协议进行扩展 基于MPLS的流量工程需要对OSPF或IS IS协议进行扩展 Page30 问题 问题1 MPLS的包头结构 Label取值的最大范围是多多少 问题2 LSP的操作有哪些 Page31 小结 本节我们主要讲解了 MPLS的封装结构MPLS相关概念介绍LSP的概念和LSP的建立和转发 Page32 内容介绍 MPLS简介MPLS技术细节和工作原理MPLS的实际应用 Page33 点到点的虚拟共享专线业务 VLAN88 VLAN88 VLAN88 VLAN88 VCTRUNK MAC VCTRUNK MAC 点到点的虚拟共享专线 可以通过Port或者Port VLAN的方式来对业务数据封装标签 从而达到对带宽虚拟共享的目的 Port1 Port2 Port1 Port2 上图中 两个站点间的VCTRUNK通道构成一个LSP 通过对不同Port数据封装上相应的标签 Tunnel VC 达到数据共享带宽 并且相互隔离 Page34 虚拟共享局域网业务 虚拟共享局域网 可以通过不同的VB的LP端口和VCTRUNK端口建立LSP带宽共享 从而达到对带宽虚拟共享的目的 上图中 两个