第九章 MPLS技术 （讲师用PPT）,中国网通（集团）有限公司 2006年12月24日,中国网通运维人员岗位培训丛书数据专业,内部资料 注意保密,目标,掌握MPLS的基本概念 掌握MPLS网络的组成结构 掌握MPLS标签发布管理的原理 了解MPLS LDP协议原理 了解MPLS 快速重路由的原理 掌握MPLS流量工程的基本原理,9.1,9.2,MPLS概述,MPLS原理,9.3,MPLS流量工程,目录,9.1.1 MPLS基本概念 什么是MPLS? 多协议标签交换MPLS最初是为了提高转发速度而提出的 转发等价类 什么是标签？它的封装结构及四个区域。 标签交换路由器 标签发布协议 标签交换路径,9.1 MPLS概述,9.1 MPLS概述,9.1.3 MPLS的体系结构 控制平面（Control Plane）基于无连接服务，利用现有IP网络实现 转发平面（Forwarding Plane）也称为数据平面（Data Plane），是面向连接的，可以使用ATM、 帧中继等二层网络。,9.1 MPLS概述,9.1.4 MPLS与路由协议 LDP利用路由转发表建立LSP 通过已有协议的扩展支持MPLS标签分发 通过某些路由协议的扩展支持MPLS应用 MPLS与各种协议的关系如下图,9.1 MPLS概述,9.1.5 MPLS的应用 基于MPLS的VPN。LSP本身就是公网上的隧道，所以用MPLS来实现VPN有天然的优势 MPLS VPN的特点 基于MPLS的QoS。VRP支持基于MPLS的流量工程和差分服务Diff-Serv特性，在保证网络高利用率的同时，可以根据不同数据流的优先级实现差别服务 Diff-Serv的实现基本机制,目录,9.1,9.2,MPLS概述,MPLS原理,9.3,MPLS流量工程,9.2 MPLS原理,9.2.1标签的发布和管理 标签发布方式 下游自主方式DU（Downstream Unsolicited） 下游按需方式DoD（Downstream on Demand） 标签分配控制方式 独立标签分配控制（Independent） 有序标签控制方式（Ordered） 标签保持方式 自由标签保持方式（Liberal ） 保守标签保持方式（Conservative）,9.2 MPLS原理,标签交换中的几个基本概念 NHLFE（Next Hop Label Forwarding Entry）：下一跳标签转发项 FTN（FEC to NHLFE map）：将转发等价类FEC映射到NHLFE ILM（Incoming Label Map）：入标签映射 标签交换的过程,9.2 MPLS原理,9.2.2 LSP隧道与标签栈 MPLS支持LSP隧道技术 逐跳路由隧道（Hop-by-Hop Routed Tunnel） 显式路由隧道（Explicitly Routed Tunnel） 多层标签栈 如果分组在超过一层的LSP隧道中传送，就会有多层标签，形成标签栈（Label Stack） 标签栈按照“后进先出”（Last-In，First-Out）方式组织标签，MPLS从栈顶开始处理标签 倒数第二跳弹出PHP,9.2 MPLS原理,9.2.3 MPLS对TTL的处理 TTL复制 ICMP响应报文 MPLS Ping/Traceroute 9.2.4 LDP协议 LDP（Label Distribution Protocol）规定标签分发过程中的各种消息以及相关的处理进程,9.2 MPLS原理,LDP对等体 LDP会话 LDP消息类型 标签空间与LDP标识符 LDP工作过程 DoD模式 DU模式,9.2 MPLS原理,LDP基本操作 发现阶段 基本发现机制 扩展发现机制 LSP建立与维护 LSP的建立过程实际就是将FEC和标签进行绑定，并将这种绑定通告LSP上相邻LSR,9.2 MPLS原理,会话撤销 LDP通过检测会话连接上传输的LDP PDU来判断会话的完整性 LSR为每个会话建立一个“生存状态”定时器，每收到一个LDP PDU时刷新该定时器。如果在收到新的LDP PDU之前定时器超时，LSR认为会话中断，对等关系失效。 LDP环路检测 在MPLS域中建立LSP也要防止产生环路，LDP环路检测机制可以检测LSP环路的出现，并避免标签请求等消息发生环路。 LDP环路检测有两种方式：最大跳数、路径向量,9.2 MPLS原理,9.2.5 快速重路由 为了保证MPLS网络的可靠性，通常采用MPLS快速重路由（Fast Re-Route）技术，这种技术借助MPLS流量工程（Traffic Engineer）的能力，为LSP提供快速保护倒换能力。 MPLS 快速重路由事先建立本地备份路径，保护LSP不会受链路/节点故障的影响。 当故障发生时，检测到链路/节点故障的路由器就可以快速将业务从故障链路切换到备份路径上，从而减少数据丢失。 目前快速重路由的方式有两种：Bypass方式和Detour方式,9.2 MPLS原理,LDP FRR技术的详细工作过程如下： 网络中运行LDP协议，其工作方式为DU（下游自主）标签分发+有序的标签控制+自由的标签保持 指定LSR的一个设备端口作为另外一个设备端口的备份端口。 设备维护标签转发表，在未实施端口备份时，一个标签转发表仅有一个下一跳及标签，其中的标签是FEC的路由下一跳所连接LDP对等体为FEC分配的标签 设备维护每个端口的工作状态（正常/失效）。 报文到达下一跳，由于标签是它自己分配的，这个下一跳上一定有对应的标签转发表，从而可以继续转发报文到目的地。,目录,9.1,9.2,MPLS概述,MPLS原理,9.3,MPLS流量工程,9.3 MPLS流量工程,9.3.1 MPLS TE概述 流量工程解决的是由于负载不均衡导致的拥塞。 现有IGP协议都是拓扑驱动，只考虑网络的连接情况，不能灵活反映带宽和流量特性这类动态状况 流量工程通过动态监控网络的流量和网络单元的负载，实时调整流量管理参数、路由参数和资源约束参数等，优化网络资源的使用，避免负载不均衡导致的拥塞。 流量工程的性能指标包括两个方面 面向业务的性能指标 面向资源的性能指标,9.3 MPLS流量工程,MPLS TE结合了MPLS技术与TE流量工程，通过建立到达指定路径的LSP隧道进行资源预留，使网络流量绕开拥塞节点，达到平衡网络流量的目的。 在资源紧张的情况下，MPLS TE能够抢占低优先级LSP隧道带宽资源，满足大带宽LSP或重要业务的需求。 同时，当LSP隧道故障或网络的某一节点发生拥塞时，MPLS TE可以通过快速重路由FRR（Fast ReRoute）和备份路径，提供保护。,9.3 MPLS流量工程,9.3.2 MPLS TE的基本概念 LSP隧道 MPLS TE隧道 主干流 9.3.3 MPLS TE的实现 MPLS TE主要实现两类功能 静态LSP的处理 CR-LSP（Constrained Route-Label Switched Path）处理,9.3 MPLS流量工程,MPLS TE需要了解每条链路的动态TE相关属性，这可以通过对现有的使用链路状态算法的IGP协议进行扩展来实现，比如OSPF协议和IS-IS协议的扩展。 扩展后的OSPF和IS-IS协议在链路连接状态中增加了链路带宽、着色等TE相关属性。其中，链路的最大可预留带宽和每个优先级的链路未被预留带宽尤为重要 计算路径 建立路径 转发报文 CR-LSP ：基于一定约束条件建立的LSP称为CR-LSP,9.3 MPLS流量工程,流量参数 抢占 路由锁定 管理组和亲和属性 重优化 9.3.4 RSVP-TE 资源预留协议RSVP是为Integrated Service模型而设计的，用于在一条路径的各节点上进行资源预留。 RSVP工作在传输层，但不参与应用数据的传送，是一种Internet上的控制协议，类似于ICMP。,9.3 MPLS流量工程,RSVP-TE基本概念 软状态 资源预留类型 RSVP-TE消息类型 建立LSP隧道 RSVP刷新机制 接口的可靠性 流量转发 失效链路定时器 泛洪阈值 自动带宽调整,9.3 MPLS流量工程,9.3.5 MPLS TE FRR 快速重路由FRR（Fast ReRoute）是MPLS TE中实现网络局部保护的技术。FRR的切换速度可以达到50毫秒，能够最大程度减少网络故障时数据的丢失。 根据保护的对象不同，FRR分为两类 ： 链路保护 节点保护 部署快速重路由 CR-LSP备份 CR-LSP备份与FRR的比较,9.3 MPLS流量工程,9.3.6 Diff-Serv-Aware TE Diff-Serv-Aware TE即DS-TE结合Diff-Serv和MPLS TE的优势，能够基于按服务类型划分的流量进行网络资源优化，即，对不同的服务类型进行不同的带宽约束。 9.3.7 LDP over TE 在现有网络中，并不是所有设备都支持MPLS TE，可能仅有网络的核心部分支持TE，而在边缘使用LDP。由此产生了LDP over TE的应用，即TE Tunnel作为整个LDP LSP的“一跳”。,