MPLS_概述讲解
简述mpls的工作原理
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协议
介绍MPLS协议的基本概念和作用MPLS（Multiprotocol Label Switching）协议是一种用于高效转发数据包的网络协议。
它基于标签交换技术，可以在网络中快速和可靠地传输数据，并提供了更好的性能和服务质量。
MPLS的基本概念MPLS协议采用了标签（Label）的概念，用于对数据包进行标记和转发。
每个数据包都被附加一个标签，这个标签包含了转发数据包所需的信息。
相比传统的IP路由协议，MPLS通过标签交换实现了更快的转发速度和更灵活的路由控制。
MPLS的标签由较短的固定长度字段组成，通常为20位，其中包括标签值、实验位、时间戳等信息。
通过在数据包中添加标签，MPLS可以在网络中快速进行数据包的转发，而无需每个路由器都对整个IP头进行解析和查找。
MPLS的作用MPLS协议在现代网络中发挥着重要的作用，具有以下几个方面的作用：1.增强网络性能和扩展性：MPLS通过标签交换技术实现了快速转发和灵活的路由控制，可以提高网络的传输效率和扩展性，减少了路由器的负担和数据包的延迟。
2.支持多协议传输：MPLS是一种多协议的转发技术，可以同时支持IP、以太网和其他协议的数据传输，使不同类型的网络能够互相通信和交互。
3.提供服务质量（QoS）支持：MPLS可以根据标签对数据包进行分类和优先处理，实现对网络流量的管理和控制。
通过为不同的数据流分配不同的服务质量等级，MPLS可以满足对延迟、带宽和可靠性有不同要求的应用需求。
4.支持虚拟专用网络（VPN）：MPLS可以用于构建虚拟专用网络，通过在数据包中添加不同的标签来实现不同VPN之间的隔离和安全传输。
这种方式可以在公共网络上创建私密的虚拟网络，为企业和组织提供安全可靠的数据传输环境。
综上所述，MPLS协议通过标签交换技术提供了更高效、灵活和可靠的数据传输方式，为现代网络提供了改进性能、支持多协议和实现服务质量控制的解决方案。
解释MPLS标签交换和转发的原理MPLS（Multiprotocol Label Switching）标签交换和转发是MPLS协议的核心机制，它通过标签的添加、转发和删除来实现数据包的快速转发和灵活路由控制。
MPLS_概述讲解
MPLS_概述讲解
MPLS技术的优势主要表现在以下几个方面：
1.虚拟专用网络（VPN）支持：MPLS技术可以实现虚拟专用网络的建立，不同的VPN可以共享一条物理链路，减少了网络资源的浪费，提高了网络的利用率。
2.负载均衡：MPLS网络支持多路径的传输，可以根据网络的实时负载情况动态分配数据包的传输路径，实现负载均衡，提高系统性能和可靠性。
3.快速恢复：MPLS网络具有快速恢复功能，如果网络中的一些节点或链路出现故障，可以快速地选择备用路径进行数据传输，从而保证网络的连通性和稳定性。
4.服务质量（QoS）支持：MPLS技术可以根据不同的数据流量设置不同的传输优先级和带宽，提供了良好的服务质量保证。
5.扩展性：MPLS技术具有较好的扩展性，可以支持大规模的网络和复杂的拓扑结构，满足不同规模和需求的网络部署。
MPLS技术的应用场景主要集中在大型企业和服务提供商的网络中。
在企业网络中，MPLS可以用于构建跨地域的虚拟专用网络，实现多个分支机构之间的数据通信和资源共享。
在服务提供商的网络中，MPLS可以用于建立多个客户之间的虚拟专用网络，提供安全可靠的数据传输服务。
MPLS的概念、原理与作用
MPLS的概念、原理与作用(2007-01-04 16:14:51)MPLS是一个可以在多种第二层媒质上进行标记交换的网络技术。
这一技术结合了第二层的交换和第三层路由的特点，将第二层的基础设施和第三层的路由有机地结合起来。
第三层的路由在网络的边缘实施，而在MPLS的网络核心采用第二层交换。
MPLS通过在每一个节点的标签交换来实现包的转发。
它不改变现有的路由协议，并可以在多种第二层的物理媒质上实施，目前有ATM、FR(帧中继)、Ethernet以及PPP等媒质。
通过MPLS，第三层的路由可以得到第二层技术的很好补充，充分发挥第二层良好的流量设计管理以及第三层“Hop-By-Hop（逐跳寻径）”路由的灵活性，以实现端到端的QoS 保证。
让我们来打一个比方。
最简单的无外乎我们日常的走路。
我们从A地走到B地的方法大体有三种:一种是大概朝着一个方向走，直到走到了为止，就像我们所熟知的“南辕北辙”的故事；另外一种方式却截然相反，就是每过一个街区就问一次路，“我要去B地，下一步怎么走？”，就像我们去一个陌生的地方，生怕走错了路会遇到危险；最后一种情况就是在出发前就查好地图，知道如何才能到达B地，“朝东走5个街区，再向右转第6个街区就是”。
这三种情况如果和我们的包传输方式关联的话，不难想像分别是广播、逐跳寻径以及源路由。
当然，如果我们是跟在向导后面走，就会存在第四种走法。
向导可以在走过的路上做好标记，你只要沿着标记的指示走就可以了。
而这，就是“标记交换”，如图1所示。
实际上，我们在以往的多个网络中，都已经使用过标记，只不过标记的重要程度不同而已。
我们很容易想起，在ATM网中，使用VPI/VCI作为标记；而在FR中，采用DLCI作为网络的标记；而X.25网中的LCN及TDM的时隙，都可以看做是标记。
那么，基于标准的标记交换应该包括哪些部分呢？从IETF的众多草案中可以看出，其组成大致可以分为以下几个部分:●框架和结构（Framework and Architecture），主要定义MPLS所涉及的范围、部件以及相互之间的联系。
mpls名词解释
mpls名词解释
MPLS是Multiprotocol Label Switching的缩写，它是一种基于数据包转发的技术，用于在网络中高效地传输数据。
MPLS通过为数据包添加标签（label）来实现数据的快速转发，这些标签在网络中的路由器上进行处理，而不需要对数据包的IP地址进行复杂的查找和分析。
MPLS可以提高网络的传输效率和可靠性，同时也支持不同的网络协议，如IP、以太网等，因此被广泛应用于现代的网络架构中。
从技术角度来看，MPLS通过在数据包头部添加标签，然后在网络中的MPLS路由器上根据这些标签进行转发，从而实现了快速的数据传输。
这种基于标签的转发方式可以提高网络的传输速度和可靠性，同时也支持灵活的流量工程和服务质量控制。
从应用角度来看，MPLS在企业网络、服务提供商网络以及数据中心网络中都得到了广泛的应用。
在企业网络中，MPLS可以用于构建虚拟专用网络（VPN），实现不同办公地点之间的安全连接；在服务提供商网络中，MPLS可以用于提供数据、语音和视频等多种业务的传输服务；在数据中心网络中，MPLS可以用于构建高性能的数据传输和流量管理。
总之，MPLS作为一种高效的数据传输技术，在现代网络中发挥着重要作用，它不仅提高了网络的性能和可靠性，也为各种应用场景提供了灵活的解决方案。
mpls基本概念
mpls基本概念
MPLS（多协议标签交换）是一种将数据包标记和路由的网络技术。
MPLS不仅支持IP协议，还支持其他协议，例如ATM和Frame Relay。
MPLS在网络传输中使用标签，而不是常规的IP地址。
这些标签用于标识数据包的路径和优先级，从而提高网络性能和可靠性。
MPLS网络由多个标签交换路由器（LSR）组成。
这些路由器使用标签来确定数据包的路径，并将其发送到正确的目的地。
MPLS还支持虚拟专用网络（VPN），这使得企业可以在公共互联网上安全地传输数据。
MPLS中的标签有两个部分：标签值和标签操作。
标签值是一个唯一的标识符，用于标识数据包的路径。
标签操作是路由器对标签的处理方式，包括压缩、交换和弹出标签。
MPLS还支持不同的服务质量（QoS）级别，包括实时流（如视频和语音）和非实时流（如电子邮件和文件传输）。
通过使用不同的QoS 级别，MPLS可以确保对实时应用程序的优先处理，并防止它们受到网络延迟或丢失的影响。
总之，MPLS是一种高效、可靠且安全的网络技术，可以帮助企业提高其网络性能和可靠性。
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华为- MPLS - 原理简介
7
控制平面：MPLS标签管理 标签赋值与分配 通过下游节点 按需分配 (on demand)(每次请求) 主动的 (unsolicited)(不需要请求) 命令控制（Ordered control) – 从出口到上游 独立的 (Independent) – 独立的标签赋值和分配 标签保持 严格方式 (Conservative)(标签资源缺乏，在不需要时才被释放 自由方式 (Liberal)(标签资源丰富，保持充足资源供使用) 标签空间 平台方式 – 标签在整个平台/路由器上是唯一的 接口方式 – 标签在每个接口上是唯一的，多个接口可以使用相 同的 标签
MPLS 原理简介
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MPLS起源
MPLS – MultiProtocol Label Switching IETF的MPLS工作组制定标准 标签交换的范例(就像ATM/FR交换） MPLS 是各个厂商共同研究的产物 IP 交换(Ipsilon) 标示交换 (Cisco) ARIS (IBM) 信元交换路由器(Toshiba) IP 导航器 (Ascend)
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MPLS操作部分
控制平面 通过信令协议（LDP/CR-LDP, RSVP-TE）配置和维护LSP 在标签信息库（Label Information Base,LIB) 上维护标签捆绑信息 每一条目包括: 入标签和入接口 出标签和出接口 LIB由入标签和入接口索引 实现流量工程、QoS和VPN 数据平面 在入口标识IP数据流（压入标签），通过标签交换转发数据流（压入 ＋弹出＝交换），在出口处去除标签（标签弹出） 根据LIB和入标签工作
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控制平面: 采用常规的IGP路由表
Address Next Prefix Hop 192.56 C/1 189.24 D/2 Address Next Prefix Hop 192.56 C/1
MPLS_概述
1.1? MPLS 概述MPLS （ Multiprotocol Label Switching ）最初是用来提高路由器的转发速度而提出的一个协议，但由于其在流量工程（ Traffic Engineering ）和 VPN （ Virtual Private Network ）这两项目前在 IP 网络中非常关键的技术中的表现， MPLS 已日益成为扩大 IP 网络规模的重要标准。
MPLS 协议的关键是引入了标签（ Label ）的概念。
它是一种短的易于处理的、不包含拓扑信息、只具有局部意义的信息内容。
在 MPLS 网络中， IP 包在进入第一个 MPLS 设备时， MPLS 边缘路由器就用这些标签封装起来， MPLS 边缘路由器分析 IP 包的内容并且为这些 IP 包选择合适的标签。
相对于传统的 IP 路由分析， MPLS 不仅分析 IP 包头中的目的地址信息，它还分析 IP 包头中的其他信息，如 TOS 等；之后所有 MPLS 网络中的节点都是依据这个简短标签来作为转发判决依据。
当该 IP 包最终离开 MPLS 网络时，标签被边缘路由器分离。
1.2? MPLS 原理如图 1-1 所示， MPLS 网络的基本构成单元是标签交换路由器 LSR （ Label Switching Router ），由 LSR 构成的网络叫做 MPLS 域。
位于 MPLS 域边缘和其它用户网络相连的 LSR 称为边缘 LSR （ LER ， Labeled Edge Router ），位于区域内部的 LSR 则称为核心 LSR 。
标签分组沿着由一系列 LSR 构成的标签交换路径 LSP （ Label Switched Path ）传送，其中入口 LSR 叫 Ingress ，出口 LSR 叫 Egress 。
图1-1 MPLS 基本原理1.2.1? 基本概念首先介绍几个 MPLS 中特有的基本概念。
1. 标签及其结构标签（ label ）是一个短的、长度固定的数值，由报文的头部所携带，不包含拓扑信息，只具有局部意义。
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1.1? MPLS 概述MPLS （ Multiprotocol Label Switching ）最初是用来提高路由器的转发速度而提出的一个协议，但由于其在流量工程（ Traffic Engineering ）和 VPN （ Virtual Private Network ）这两项目前在 IP 网络中非常关键的技术中的表现， MPLS 已日益成为扩大 IP 网络规模的重要标准。
MPLS 协议的关键是引入了标签（ Label ）的概念。
它是一种短的易于处理的、不包含拓扑信息、只具有局部意义的信息内容。
在 MPLS 网络中， IP 包在进入第一个 MPLS 设备时， MPLS 边缘路由器就用这些标签封装起来， MPLS 边缘路由器分析 IP 包的内容并且为这些 IP 包选择合适的标签。
相对于传统的 IP 路由分析， MPLS 不仅分析 IP 包头中的目的地址信息，它还分析 IP 包头中的其他信息，如 TOS 等；之后所有 MPLS 网络中的节点都是依据这个简短标签来作为转发判决依据。
当该 IP 包最终离开 MPLS 网络时，标签被边缘路由器分离。
1.2? MPLS 原理如图 1-1 所示， MPLS 网络的基本构成单元是标签交换路由器 LSR （ Label Switching Router ），由 LSR 构成的网络叫做 MPLS 域。
位于 MPLS 域边缘和其它用户网络相连的 LSR 称为边缘 LSR （ LER ， Labeled Edge Router ），位于区域内部的 LSR 则称为核心 LSR 。
标签分组沿着由一系列 LSR 构成的标签交换路径 LSP （ Label Switched Path ）传送，其中入口 LSR 叫 Ingress ，出口 LSR 叫 Egress 。
图1-1 MPLS 基本原理1.2.1? 基本概念首先介绍几个 MPLS 中特有的基本概念。
1. 标签及其结构标签（ label ）是一个短的、长度固定的数值，由报文的头部所携带，不包含拓扑信息，只具有局部意义。
标签同 ATM 的 VPI/VCI 以及 Frame Relay 的DLCI 类似，是一种连接的标识符。
如果链路层协议具有标签域，如 ATM 的VPI/VCI 和 Frame Relay 的 DLCI ，则标签封装在这些域中；如果不支持，则标签封装在链路层和 IP 层之间的一个垫层中。
这样，标签能够被任意的链路层所支持。
标签的封装结构如图 1-2 所示，它位于链路层包头和网络层分组之间，长度为 4 个字节。
标签共有 4 个域：图1-2 标签的封装结构Label ：标签值字段，长度为 20bits ，用于转发的指针。
Exp ： 3bits ，保留，用于试验。
S ： 1bit ， MPLS 支持标签的分层结构，即多重标签。
值为 1 时表明为最底层标签。
TTL ： 8bits ，和 IP 分组中的 TTL 意义相同。
2. 等价转发类转发等价类（ FEC —— Forwarding Equivalence Class ）是在网络中遵循相同转发路径的报文的集合。
例如，在传统的最长匹配算法的 IP 转发中，到同一个目的地址的所有报文是一个转发等价类。
实际上，转发等价类的划分方式是非常灵活的，可以是源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议类型、 VPN 等信息的任意组合。
在 MPLS 中，一个标签标识了一个转发等价类。
3. 标签交换路径一个转发等价类在 MPLS 网络中走过的路径称为标签交换路径 (LSP ——Label Switched Path) 。
LSP 在功能上同 ATM 和 Frame Relay 的虚电路是等价的，它是从入口到出口的一个单向路径。
LSP 中的每个节点称为标签转发路由器 (LSR) ，其中，入口和出口节点分别称为入口 LSR （ Ingress ）和出口 LSR （ Egress ）。
4. 标签分配和分发在 MPLS 体系中，将特定标签分配给特定 FEC 的决定由下游 LSR 作出，下游LSR 随后通知上游 LSR 。
即标签由下游指定，分配的标签按照从下游到上游的方向分发。
MPLS 中使用的标签分发方式有两种：下游自主标签分发方式（ DU ， Downstream Unsolicited ）和下游按需标签分发方式（ DoD ， Downstream On Demand ）。
对于一个特定的 FEC ， LSR 无须从上游获得标签请求消息即进行标签分配与分发的方式，称为下游自主标签分配。
对于一个特定的 FEC ， LSR 获得标签请求消息之后才进行标签分配与分发的方式，称为下游按需标签分配。
具有标签分发邻接关系的上游 LSR 和下游 LSR 之间必须对使用哪种标签分发方式达成一致。
5. 标签控制方式标签控制方式分为两种：独立（ Independent ）标签控制方式和有序（ ordered ）标签控制方式。
当使用独立标签控制方式时，每个 LSR 可以在任意时间向和它连接的 LSR 通告标签映射。
当使用有序标签控制方式时，只有当 LSR 收到某一特定 FEC 下一跳的特定标签映射消息或者 LSR 是 LSP 的出口节点时， LSR 才可以向上游发送标签映射消息。
6. 标签保持方式标签保持方式分为两种：自由标签保持方式和保守标签保持方式。
假设两台路由器 Ru 和 Rd ，对于一个特定的 FEC ，如果 LSR Ru 收到了来自LSR Rd 的标签绑定：当 Rd 不是 Ru 的下一跳时，如果 Ru 保存该绑定，则称 Ru 使用的是自由标签保持方式；如果 Ru 丢弃该绑定，则称 Ru 使用的是保守标签保持方式。
当要求 LSR 能够迅速适应路由变化时可使用自由标签保持方式；当要求 LSR 中保存较少的标签数量时可使用保守标签保持方式。
1.2.2? 标签报文的转发在 Ingress ，将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 ）。
LSR 对到来的 FEC 分组分配一个短而定长的标签，然后从相应的接口转发出去。
在 LSP 沿途的 LSR 上都已建立了输入 / 输出标签的映射表（该表的元素叫下一跳标签转发条目，简称 NHLFE ， Next Hop Label Forwarding Entry ）。
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，这个过程叫输入标签映射ILM （ Incoming Label Map ）。
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，比常规的网络层转发要简单的多，转发速度得以提高。
? 说明：TTL 处理：标签化分组时必须将原 IP 分组中的 TTL 值拷贝到标签中的TTL 域。
LSR 在转发标签化分组时，要对栈顶标签的 TTL 域作减一操作。
标签出栈时，再将栈顶的 TTL 值拷贝回 IP 分组或下层标签。
但是，当 LSP 穿越由 ATM-LSR 或 FR-LSR 构成的非 TTL LSP段时，域内的 LSR 无法处理 TTL 域。
这时，需要在进入非 TTLLSP 段时对 TTL 进行统一处理，即一次性减去反映该非 TTLLSP 段长度的值。
?1.2.3? LSP 的建立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。
这个过程是通过标签分发协议 LDP （ Label Distribution Protocol ）来实现的。
LDP 规定了 LSR 间的消息交互过程和消息结构，以及路由选择方式。
1. LDP 的工作过程LSR 通过周期性地发送 Hello 消息来发现 LSR 邻居，然后与新发现的相邻 LSR 间建立 LDP 会话。
通过 LDP 会话，相邻 LSR 间通告标签交换方式、标签空间、会话保持定时器值等信息。
LDP 会话是 TCP 连接，需通过 LDP 消息来维护，如果在会话保持定时器值规定的时间内没有其它 LDP 消息，那么必须发送会话保持消息来维持 LDP 会话的存在。
图1-3 标签分发过程为 LDP 标签分发示意图。
图1-3 标签分发过程在一条 LSP 上，沿数据传送的方向，相邻的 LSR 分别叫上游 LSR 和下游 LSR 。
如在图1-3 标签分发过程中的 LSP1 上， LSR B 为 LSR C 的上游 LSR 。
前面提到，标签的分发过程有两种模式： DoD （ downstream-on-demand ）模式和 DU （ downstream unsolicited ）模式。
这两种模式的主要区别在于标签映射的发布是上游请求还是下游主动发布。
DoD （ downstream-on-downstream ）模式下标签的分发过程是这样：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 。
下游 LSR 在何时反馈标签映射消息，取决于该 LSR 采用独立标签控制方式还是有序标签控制方式。
当下游 LSR 采用有序标签控制方式时，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；当下游 LSR 采用独立标签控制方式时，则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。
上游 LSR 一般是根据其路由表中信息来选择下游 LSR 的。
图 1-4 中LSP1 沿途的 LSR 都采用有序标签控制方式， LSP2 上 LSR F 采用独立标签控制方式。
DU （ downstream unsolicited ）模式下分发标签的过程：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 LSR 保存标签映射信息，并根据路由表信息来处理收到的标签映射信息。
2. 基于约束路由的 LDPMPLS 还支持基于约束路由的 LDP 机制（ CR-LDP ， Constrain-based Routing LDP ）。
所谓 CR-LDP ，就是入口节点在发起建立 LSP 时，在标签请求消息中对 LSP 路由附加了一定的约束信息。
这些约束信息可以是对沿途 LSR 的精确指定，此时叫严格的显式路由；也可以是对选择下游 LSR 时的模糊限制，此时叫松散的显式路由。
3. LSP 的环路控制在 MPLS 域中建立 LSP 也要防止路径循环。
防止 LSP 的路径循环有最大跳数和路径向量两种方式。