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1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDHuawei Confidential Security Level: Internal Use Only 2022-8-7骆骆 胜胜MPLSMPLS基础知识基础知识HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 2前言前言基于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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 3学习指南l本课程的
2、重点是本课程的重点是MPLS的技术细节和工的技术细节和工作原理。作原理。l本课程的难点是理解本课程的难点是理解MPLS在在MSTP传输传输网络中的实际应用。网络中的实际应用。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 4参考资料lMPLSMPLS基础原理知识基础原理知识lMPLS L2 VPNMPLS L2 VPN原理知识原理知识l数据单板开局指导书数据单板开局指导书HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 5课程目标l学习完此课程，您应能：学习完此课程，您应能：p
3、了解MPLS的概念和发展由来p理解MPLS的技术细节和工作原理p理解MPLS在传输网络中的实际应用HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 6内容介绍lMPLSMPLS简介简介lMPLSMPLS技术细节和工作原理技术细节和工作原理lMPLSMPLS的实际应用的实际应用HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 7MPLSl MPLSMulti-Protocol Label SwitchingpMulti-Protocol：支持多种三层协议，如IP、IPv6、IPX等
4、，它通常处于二层和三层之间，俗称2.5层。pLabel：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。pSwitching： 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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 8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
5、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MPLSHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 9传统IP转发l 每一跳分析每一跳分析IP头，效率低头，效率低l QoS难于部署，而且效率低难于部署，而且效率低l 所有路由器都要知道整个网络的所有路由所有路由器都要知道整个网络的所有路由分析IP头映射到下一跳分析IP头映射到下一跳分析IP头映射到下一跳HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 10ATM的交换过程l面向连接，有面向连接，
6、有N2 问题问题l靠链路层选路，基于靠链路层选路，基于VPI/VCI或标签或标签l业务质量有保证，可保证实时业务业务质量有保证，可保证实时业务虚通路连接虚通路连接 (VCC)虚通道连接虚通道连接(VPC)VP交换交换VC交换交换VC交换交换NNINNIVPI = 2VCI = 44VPI = 1VCI = 1VPI = 26VCI = 44VPI = 20VCI = 30UNIUNIHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 11结合ATM与IP优点的技术lLayer 3 路由路由 - 可伸缩性和灵活性可伸缩性和灵活性lLayer
7、 2 交换交换 - 高可靠性和流量工程管理高可靠性和流量工程管理+XR=X Router ATM switch MPLS Router MPLS多协议标签交换多协议标签交换HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 12MPLS基本概念lLSR：Label Switch RouterlLER：Label Edge RouterlLSP：Label Switch PathLERLERLERLERLSRLSRLSRMPLS域IPMPLSLSPHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidentia
8、l Page 13MPLS 基本工作过程Core LSRIPIPL1IPL2IPL3IP传统IP转发传统IP转发标签转发边缘LSR边缘LSRHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 14MPLS的优点l以短的、固定长度的标签代替以短的、固定长度的标签代替IP头作为转发依据，提高转发速度头作为转发依据，提高转发速度lIP与与ATM更好地结合更好地结合l提供增值业务，同时不损害效率：提供增值业务，同时不损害效率：p VPNp流量工程pQOSHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidentia
9、l Page 15为什么使用MPLSlMPLS MPLS 结合了网络层的灵活连接和可扩展性，以及结合了网络层的灵活连接和可扩展性，以及ATMATM的标签转发的可靠传输和的标签转发的可靠传输和QoSQoS支持多种标准的路由协议，如支持多种标准的路由协议，如BGPBGP、OSPFOSPFp支持多种标签生成协议，如LDP、RSVPp支持多种网络层协议，包括IPv4、IPv6、IPX等p有效解决QoS问题p具有标签转发的高性能l支持二层和三层的支持二层和三层的MPLS VPNMPLS VPNpLSP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
10、上的N平方问题。pVPN 的控制在PE上实现，管理和扩展非常方便。p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。p方便的控制VPN 各业务之间的隔离和互通。l支持流量工程（支持流量工程（Traffic EngineeringTraffic Engineering）MPLSMPLS是面向无连接的控制平面和面向连接的转发平面。是面向无连接的控制平面和面向连接的转发平面。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 16问题l问题问题1 1： MPLSMPLS的产生原因和定义？的产生原因和定义？HUAWEI TECHN
11、OLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 17小结l本节我们主要讲解了：本节我们主要讲解了：pMPLS的基本概念HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 18内容介绍lMPLSMPLS简介简介lMPLSMPLS技术细节和工作原理技术细节和工作原理lMPLSMPLS的实际应用的实际应用HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 19MPLS封装格式与标签MPLSMPLS包头有包头有32Bit32Bit（4 4字节），其中包括：
12、字节），其中包括：l 20Bit用作标签（Label）l 3个Bit的Experimental, 协议中没有明确，通常用作CoS(Class of Service)l 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l 8个Bit的TTLMPLS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。L2 HeaderMPLS HeaderIP HeaderDataLabelCOSSTTL0 19 22 23 3132 bitsHUAWEI TECHNOLOGIES CO
13、., LTD.Huawei Confidential Page 20标签栈l理论上，标签栈可以无限嵌套，从而提供无限的业务支持理论上，标签栈可以无限嵌套，从而提供无限的业务支持能力。这是能力。这是MPLS技术最大的魅力所在。技术最大的魅力所在。L2 HeaderMPLS HeaderMPLS HeaderIP HeaderDataHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 21MPLS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
14、的VPI/VCI，DLCI做标签 。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 22DASAVLAN TAG0 x8847(0 x8848 广播) LabelL3Data66424NMartinioE封装格式DASA0 x8847(0 x8848 广播)Ethernet Data662NVC4Tunnel40 x8847(0 x8848 广播)Ethernet Data2NVC4Tunnel4MartinioP封装格式DASAVLAN TAG0 x8100VLANL3Data66422NVMAN封装格式CCC封装格式MPLS的封装
15、格式HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 23相关名词概念介绍lFECFEC：Forwarding Equivalence ClassForwarding Equivalence Class，FECFEC（转发等价类），是在转发过程中以（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FECFEC分配相同的标签。分配相同的标签。lLSPLSP：标签交换通道。一个：标签交换通道。一个FECFEC的数据流
16、，在不同的节点被赋予确定的标签，数据转的数据流，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。发按照这些标签进行。FECFEC数据流所走的路径就是数据流所走的路径就是LSPLSP。lLSRLSR：Label Switching RouterLabel Switching Router，LSRLSR是是MPLSMPLS的网络的核心交换机，它提供标签交换的网络的核心交换机，它提供标签交换和标签分发功能。和标签分发功能。lLERLER：Label Switching Edge RouterLabel Switching Edge Router，在，在MPLSMPLS的网络边缘，进入到的网络
17、边缘，进入到MPLSMPLS网络的流网络的流量由量由LERLER分为不同的分为不同的FECFEC，并为这些，并为这些FECFEC请求相应的标签。它提供流量分类和标签的请求相应的标签。它提供流量分类和标签的映射、标签的移除功能映射、标签的移除功能HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 24LSP（Label Switched Path）lLSP是一条有源接口和宿接口的路径，是面向连接的；lLSP配置了Label；lLSP配置了相关的操作；lLSP决定了数据的出接口。LSPMPLS网络的基本构成单元是标签交换路由器LSR，由LSR
18、构成的网络叫做MPLS域。IngressEgressMPLS边缘路由器(LER)MPLS核心路由器(LSR)LSRHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 25LSP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。PEIngressIntermediateEgressPEPPPPP
19、 P（ProviderProvider）端口：）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MPLSMPLS封装报文的端口。封装报文的端口。PEPE（Provider EdgeProvider Edge）端口：）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MPLSMPLS封装格式的数据报文，但同时不希望对封装格式的数据报文，但同时不希望对MPLSMPLS
20、封装进行处理，端口也可以配置成这种属性。封装进行处理，端口也可以配置成这种属性。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 26LSP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。TunnelVCVC 以Martinio封装为例，一段LSP是一个TunnelVC组成的Tunnel作为隧道，VC做点到点连接LSP结构HUAWEI TECHNOLOGIES
21、 CO., LTD.Huawei Confidential Page 27LSP的转发过程l1、进入网络的分组根据其特征划分成转发等价类、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。一般根据IP地址前地址前缀或者主机地址来划分缀或者主机地址来划分FEC。这些具有相同。这些具有相同FEC分组在分组在MPLS区域中将经过相区域中将经过相同的路径（即同的路径（即LSP）。）。LER对到来的对到来的FEC分组分配一个短而定长的标签，然后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。从相应的端口转发出去。l2、在、在LSP沿途的沿途的LSR上都已建立了输入上都已建立了输入/输出标签
22、的映射表。对于接收到的输出标签的映射表。对于接收到的标签分组，标签分组，LSR只需根据标签从表中找到相应的只需根据标签从表中找到相应的NHLFE，并用新的标签来替，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。换原来的标签，然后对标签分组进行转发。l3、在、在MPLS域的出口，标签被剥离，还原称标准的域的出口，标签被剥离，还原称标准的IP报文。报文。lMPLS在网络入口处指定特定分组的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，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。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。H
23、UAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 28静态标签构成的LSP举例PETunnelVCP1324323403Data ALSRLSPData BPort 1Port 2Port 3PTunnelVCPTunnelVC1324232413403340PTunnelVCPE13402PTunnelVCPTunnelVC1324232413402340PTunnelVCPE13242Port 1Port 2Port 1Port 1Port 1Port 2Port 2Port 2Port 3Data AData BLERHUAWEI
24、TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 29通过MPLS信令建立LSPlLDP（Label Distribution Protocol）协议）协议是是MPLS协议中专门用来实现标协议中专门用来实现标签分发的协议。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。等路由协议收集的。但是但是LDP并不直接和各种路由协议有关联，只是间接使用路由并不直接和各种路由协议有关联，只是间接使用路由信息。
25、信息。lLDP并不是唯一的标签分发协议。对并不是唯一的标签分发协议。对BGP、RSVP等已有协议进行扩展等已有协议进行扩展也可以支持也可以支持MPLS标签的标签的分发。分发。lMPLS的一些应用也需要对某些路由协议进行扩展。例如，基于的一些应用也需要对某些路由协议进行扩展。例如，基于MPLS的的VPN应用就需要对应用就需要对BGP协议进行扩展，基于协议进行扩展，基于MPLS的流量工程需要对的流量工程需要对OSPF或或IS-IS协议协议进行扩展。进行扩展。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 30问题l问题问题1 1：MPLS
26、MPLS的包头结构，的包头结构，LabelLabel取值的最大范围是多多少？取值的最大范围是多多少？l问题问题2 2：LSPLSP的操作有哪些？的操作有哪些？HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 31小结l本节我们主要讲解了：本节我们主要讲解了：pMPLS的封装结构pMPLS相关概念介绍pLSP的概念和LSP的建立和转发HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 32内容介绍lMPLSMPLS简介简介lMPLSMPLS技术细节和工作原理技术细节和工作原理lMPL
27、SMPLS的实际应用的实际应用HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 33点到点的虚拟共享专线业务VLAN 88VLAN 88VLAN 88VLAN 88TunnelVCVCVCTRUNKMACVCTRUNKMAC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。Port 1Port 2Port 1Port 2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。HU
28、AWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 34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。TunnelVCVCLPMACVCTRUNKMACPort 1Port 2Port 1Port 2TunnelVCVCTunnelVCVCVCTRUNKVCTRUNKLPVB1VB2VB1VB2VB2VB1LPP
29、ort 1Port 2HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 35问题l问题问题1 1：MPLSMPLS目前在我们光网络传输设备上的应用方式有哪些？目前在我们光网络传输设备上的应用方式有哪些？l问题问题2 2：在实际配置：在实际配置MPLSMPLS应用时，应该如何选择相应的封装格式？应用时，应该如何选择相应的封装格式？HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 36小结l本节我们主要讲解了：本节我们主要讲解了：p虚拟共享专线业务p虚拟共享局域网业务HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 37总结l本课程我们主要讲解了：本课程我们主要讲解了：pMPLS协议的概念和原理pMPLS的在传输产品中的实际应用Thank Y