多协议标签交换

3) 标签（Label）
• 标签Label是一个包含在每个分组中的短固 定的数值，用于通过网络转发分组
• 一对LSR在标签的数值和意义上一致
• 标签格式依赖于分组封装所在的介质
• 标签的结构如图所示:
20
31
8
Label
Exp S TTL
标签长度为4个字节。 标签值；保留用于试验；最底层标签；TTL
一个FEC可以被定义为将分组映射到一个特定径 流的一个操作符。
9）流束（Stream）
• 流束Stream属于同一个FEC的一被称为“流束”。
• 一个流束包含一个或多个流（flow）。
• 在MPLS体系结构中一个流束由一个流束成 员描述符（SMD）标识。
标签位于链路层包头和网络层分组之间，标签封装 如下图所示 :
2 层头部
MPLS 头部
IP 头部
数据
32 比特
标签
EXP S
TTL
4）标签栈
• 标签栈是一个排序的标签集
• 在一个分组中添加，可以隐含地承载多于一个 FEC的信息
• 一个标签栈使得MPLS支持分级选路并且汇聚多 个LSP到一个单一的中继LSP上。
• 下游分配方式——不需要上游请求标签直接 将标签绑定信息发送到上游。
一个下游分配例子：
上游
下游
目的网络
LSR1
LSR2
输入
输出
A
A
K
输入
输出
K
K
Z
Z 返回
3 MPLS组件
1) 标签交换路由器（第三层转发，第二层交 换）
2) 标签边缘路由器（分析IP分组头，用于 决定相应的传送级别和标签交换路径LSP）
标签映射消息 〈FEC，L2〉
3）按需提供方式和主动提供方式
• 按需提供方式是指LSR在收到标记请求消息 后才开始决定本地的标签绑定。
• 主动提供方式则不受此限制，例如在路由协 议收敛后，只要有了稳定的路由表，则LSR 可以直接根据路由表对FEC分发标签，无需 等到相邻LSR向自己发标签请求消息后才建 立绑定关系。
• 对于每一个FEC，LER都建立一条独立的 LSP穿过网络，到达目的地。数据包分配 到一个FEC后，LER就可以根据标记信息 库(LIB)来为其生成一个标记。标记信息库 将每一个FEC都映射到LSP下一跳的标记 上。如果下一跳的链路是ATM，则MPLS 将使用ATM VCC里的VCI作为标记。 转发数据包时，LER检查标记信息库 中的FEC，然后将数据包用LSP的标记封 装，从标记信息库所规定的下一个接口发 送出去。
4）标签分发
标签分发是分发FEC/标签绑定信息的过程， 目的是为了形成一个LSP。标签分发是通过 标签分发协议（LDP）来完成的，或通过现 有的控制协议（如RSVP和BGP）来传输 FEC/标签绑定信息。
MPLS建议了两种标签分发方式：
• 上游请求方式——上游标签交换路由器LSR 为某个FEC向下一跳LSR请求分配标签；
• 拓扑驱动是指LSR根据路由表中的内容建立 LSP，而不管是否有实际的数据传送。
2．LSP通道的建立过程
以下游按需有序方式为例说明LSP通道的建 立过程
上游
下游
（1）
标签请求
（2）
标签请求
（3）
标签请求
LSR1
输出端口
LSR2
输入端口
输出端口 输入端口
LSR3
输出端口
LSR4
输入端口
标签映射
标签映射
4）有序方式和独立的方式
• 有序方式是指相邻的LSR向本地LSR发出标 签映射消息后，本地LSR才建立FEC和标签 的绑定。
• 独立方式则是LSR无需收到标签映射消息， LSR独立建立标签绑定并向相邻的LSR发送 标签映射消息。
5）数据驱动与拓扑驱动
• 数据驱动是指LSR在有数据发送时，才建立 LSP。
2）标签
在传统的路由器中，分析每个分组头，以确定下一 站转发地点。但是在MPLS中，只需要在MPLS网络 的入口端处理一个流束的所有分组，对属于同一个 流束的分组将被用一个固定长度的字段加以编号。 这一字段在MPLS里被称为标签（Label）。
3）标签交换
标签交换利用分组中所携带的标签信息和标 签路由器维护存储的转发信息库（LIB）来转 发分组。
7）标签信息库（LIB）
标签信息库LIB是保存在一个LSR（LER）中的 连接表，在LSR中包含有FEC/标签绑定信息和关 联端口以及媒体的封装信息。
LIB通常包括下面内容：入、出口端口；入、出 口标签；FEC标识符；下一跳LSR；出口链路层 封装等。
8）转发等价类（FEC）
MPLS采用FEC作为标签来处理IP分组，转发等 价类在相同路径上被转发，以相同方式处理并被 一个LSR映射到一个单一标签的一组IP分组。
2）上游绑定和下游绑定 • 上游绑定是指LSR的输入端口采用的是远程
绑定，而输出端口采用的是本地绑定。
• 下游绑定是指LSR的输入端口采用本地绑定， 输出端口采用远程绑定。
下游标签绑定的示意图：
上游 LSR1
标签请求消息 〈FEC〉
LSR2
标签请求消息 〈FEC〉
下游 LSR3
标签映射消息 〈FEC，L1〉
5）标签分发协议（LDP）
• 标签分发协议LDP是MPLS的控制协议，用 于在LSR之间交换FEC/标签绑定信息。
6）标签交换路径（LSP）
• 标签交换路径LSP是一个从入口到出口的交 换式路径，其功能是使具有一个特定的FEC 的分组，在传输经过的标签交换路由器集合 构成的传输通路。
• 标签交换路径LSP由MPLS节点建立，目的 是采用一个标签交换转发机制转发一个特定 的FEC分组。
• 目前主要研究三种标记分发协议：基本的标 签分发协议（LDP）、基于约束的LDP （CR-LDP）和流量工程扩展RSVP（RSVPTE）。
1．MPLS标签分发 MPLS标签分发方式中涉及的概念主要有：
1）本地绑定（映射）和远程绑定 2）上游绑定和下游绑定 3）按需提供方式和主动提供方式 4）有序方式和独立方式等 标签交换进程的发起方式有： 1）数据驱动 2）拓扑驱动的方式
标签映射
(6)
(5)
(4)
连接建立时序： (1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
3．LDP（标签分发协议）格式
0
15
版本
P D U 长度
L D P 标识（6 字节）
L D P 信息
• 协议版本号当前为1。
• PDU长度，不包括版本和PDU长度字段本身。
• LDP标识字段唯一识别由PDU请求的发送LSR 的标签空间。前4字节对分配给LSR的IP地址 进行编码，后2字节表示LSR中的标签。
• MPLS采用IP寻址、动态IP选路和另一个标 签分发协议（LDP），LDP把等价转发类 FEC映射成标签而后形成标签交换路径LSP。
• MPLS体系结构具备运行在任何数据链路上 而不仅仅是ATM上的能力。
• MPLS技术另一个非常有用的功能就是虚拟 专用网(VPN)服务功能。
返回
2 MPLS体系结构
• 信息长度(16比特)表示信息标识和参数的长度。 • 信息标识(32比特)用于识别信息。 • 参数包含命令参数和可选参数。
返回
5 MPLS的工作过程
MPLS的工作流程可以分为几个方面： • 1.网络的边缘行为 • 2.网络的中心行为 • 3.如何建立标记交换路径
1.网络的边缘行为
• 当IP数据包到达一个LER（标记边缘路由 器）时，MPLS第一次应用标记。首先， LER要分析IP包头的信息，并且按照它的 目的地址和业务等级加以区分。 在LER中，MPLS使用了FEC(转发等 价类)的概念来将输入的数据流映射到一条 LSP（标记交换路径）上。简单地说， FEC（转发等价类）就是定义了一组沿着 同一条路径、有相同处理过程的数据包。 这就意味着所有FEC相同的包都可以映射 到同一个标记中。
1．概述 MPLS网络的基本构成单元是标签交换路由 器LSR(Label Switching Router)。
主要运行MPLS控制协议和第三层路由协议 负责与其他LSR交换路由信息来建立路由表 实现FEC（转发等价类）和IP分组头的映射，
建立FEC和标签之间的绑定 分发标签绑定信息，建立和维护标签转发表。
MPLS原理图
接口 LER
LSP LSR
接口
由LSR构成的网络叫做MPLS域
位于区域边缘的LSR称为边缘LSR（LER， Labeled Edge Router）主要完成连接MPLS 域和非MPLS域以及不同MPLS域的功能，并 实现对业务的分类、分发标签(作为出口LER)、 剥去标签等。
位于区域内部的LSR则称为核心LSR，核心 LSR可以是支持MPLS的安全网关，也可以是 由ATM交换机等升级而成的ATM-LSR，它提 供标签交换（Label Swapping）标签分发功 能。
MPLS 简介
DATE：2011年10月20日
多协议标签交换（MPLS）
传统的路由器网络存在着两个致命的缺陷：
1.业务的服务质量难以得到保证；2.网络的扩 展性差。
IETF在综合各厂家IP交换技术的签础上提出了 标准的IP交换技术——多协议标签交换 (MPLS)，从而解决了IP交换技术的标准化和 各厂家IP交换设备的互操作问题。
标签共有4个域：
• Label：20比特，标签值字段，用于转发 的指针
• Exp：3比特，保留，用于试验，现在通 常用做CoS（Class of Service）
• S：1比特，栈底标识。MPLS支持标签 的分层结构，即多重标签，S值为1时表明 为最底层标签