MPLS基本原理

Multiprotocol Label Switching 多标签交换

前言

MPLS位于TCP/IP协议栈中的链路层和网络层之间,用于向IP层提供连接服务,同时又从链路层达到服务.MPLS以标签交换代替IP转发.
MPLS并不是一种业务或者应用,它实际上是一种隧道技术.这种技术不仅支持多种高层协议与业务,而且在一定晨读上可以保证信息传输的安全性.

传统IP转发

ATM信元转发

MPLS标签转发

传统的IP技术简单,且部署成本低的那由于硬件技术存在限制,基于最长匹配算法的IP\技术必须使用软件查找路由,转发性能低下.为了适应网络的发展,ATM技术应运而生.ATM采用定长标签(即信源),并且只需要维护比路由规模小得多得标签表,能够提供比IP路由方式高得多得转发性能.如何结合IP与ATM的优点岑伟当时热门话题.多协议标签交换技术MPLS就是在这种背景下产生的.

MPLS VPN应用

然而,随着ASIC技术的发展,路由查找速度已经不是阻碍网络发展的瓶颈.这使得MPLS在提高转发速度方面不再具有明显的优势.但是结合其它技术的应用上MPLS成为一大亮点.

MPLS TE应用

MPLS网络模型

MPLS控制平面和转发平面

帧模式MPLS

MPLS有两种模式:帧模式和信元模式(ATM采用MPLS模式封装,本课不涉及),正模式封装是直接在报文的二层头部和三层头部之间增加一个MPLS标签头.以太网,PPP采用这种封装.

MPLS标签时MPLS信息传递的载体,路由之间通过标签的交互,完成在建立的标签转发路径上传送数据.

MPLS报文头部

MPLS头部长度为32bit
LABEL:该标签用于报文转发,长度为20bit;
EXP:通常栈底IP报文中的优先级,长度为3bit;
S:标识栈底用来表明是否最后一个标签(MPLS标签可以多层嵌套),长度为1bit;
TTL:类似IP头部的TTL,用来防止报文环路等,长度为8bits;

MPLS标签嵌套

PID标识二层头部后面的报文类型
Ethernet 0x0800 IPv4 0x8847 MPLS 单播报文0x8848 MPLS多播报文
PPP 0x8021 IPv4 0x8281 MPLS单播报文0x8283 MPLS 多播报文
S 标识是否是栈底标签.
标签套用应用
MPLS VPN
MPLS TE
这里的Label1,Label2,Label3都指的是前一个胶片中的4个Bytes的MPLS头部,其中包含有20bits的标签信息.

FEC与NHLFE

FEC转发等价类,是一组具有某些共性的数据流的集合.这些数据流在转发过程中被LSR以相同方式处理.
FEC可以根据地址,业务类型,QoS等要素进行划分.例如传统的采用最长匹配算法的IP转发中,到同一条路由的所有报文就是一个转发等价类.
NHLFE:进行标签转发是用到,NHLFE包含这样一些基本信息:
1,报文的下一跳
2,如何进行标签操作(包括压入新的标签,弹出标签,用新的标签替换原有的标签等操作)
3,NHLFE还可能包含一些其他信息,如发送报文使用的链路层封装等.