MPLS
MPLS概述
MPLS（Multiprotocol Label Switching）多协议标签交换协议：MPLS以标签交换替代IP转发，标签是一个短而定长的、只具有本地意义的连接标识符。
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，同时又从链路层得到服务。
MPLS实际是一种隧道技术，这种技术不仅支持高层协议与业务，而且在一定程度上可以保证信息传输的安全性。
MPLS是一种分类转发技术，将具有相同转发处理方式的报文分为一类，称该类报文为一个转发等价类FEC。
MPLS基本原理
MPLS网络模型
LER(label edge router)：标签边缘路由器，用于MPLS标签的压入或弹出。
LSR(label switch router)：标签交换路由器，用于MPLS标签的交换。
LSP(label switch path)：标签交换路径，报文在MPLS网络中经过的路径。
FEC(forwarding equivalent class)：转发同价类，具有相同转发处理方式的报文，在MPLS网络中到达同一目的地址的报文就是一个FEC。
MPLS体系结构
控制平面：负责产生和维护路由信息及标签信息。
RIB（routing information base）：路由信息表，由IP路由协议生成，用于选择路由。
LDP（label distribution protocol）：标签分发协议，负责标签的分配、标签转发信息表的建立、标签交换路径的建立、拆除等工作。
LIB（label information base）：标签信息表，由标签分发协议生成，用于管理标签信息。
转发平面：即数据平面，负责普通IP报文的转发以及带MPLS标签报文的转发。
FIB(forwarding information base)：转发信息表，从RIB中提取必要的路由信息生成，负责普通IP报文的转发。
LFIB（label forwarding information base）：标签转发信息表，由标签分发协议建立LFIB，负责带MPLS标签报文的转发。
MPLS数据报文结构
MPLS标签是在报文的二层头和三层头之间插入一个MPLS头。
MPLS头部长度为32bit。
LABEL：用于报文转发，如标签为3表示隐式空标签用于倒数第二跳弹出则此时将报文标签去掉。
EXP：通常用来承载IP报文中的优先级。
S：标识栈底表明是否是最后一个标签（MPLS支持标签嵌套），值为1表示是栈底是最后一个标签。
TTL：防止报文环路。
MPLS标签嵌套
这里的label1、label2、label3分别表示一个MPLS头部，通过每个MPLS头部的S标识来判断是否是栈底（最后一个标签）。
标签嵌套一般应用于MPLS VPN、MPLS TE。
LSP标签交换路径建立的方式
静态LSP
静态LSP：通过手工的方式为各个转发等价类分配标签建立转发隧道。
静态LSP特点：不需要交互控制报文，资源消耗小。不能根据网络拓扑的变化动态调整，需要认为干预。
配置静态LSP时需要遵循的原则是：前一节点出标签的值等于下一节点入标签的值。
动态LSP
动态LSP：通过标签发布协议动态建立转发隧道。
动态LSP特点：组网配置简单，易于管理和维护。支持基于路由动态建立LSP，网络拓扑变化时能及时反映网络状况。
标签的发布方式
DU（downstream unsolicited）：下游自主方式，对于一个到达同一目的地址报文的分组，LSR无需从上游获得标签请求消息即可进行标签的分配和分发。
DOD(downstream on demand)：下游按需方式，对于一个到达同一目的地址报文的分组，LSR获得标签请求信息之后才进行标签的分配和分发。
注意：华为设备默认采用DU方式。
标签的分配控制方式
independent（独立标签分配控制方式）：本地LSR可以自主的分配一个标签绑定到某个IP分组，并通告给上游LSR，无需等待下游的标签。
ordered（有序标签控制方式）：只有当该LSR已经有此IP分组的下一跳的标签，或者该LSR就是该IP分组的出节点时，该LSR才可以向上游发送此IP分组的标签。
注意：华为设备默认采用ordered方式。
标签的保持方式
liberal（自由标签保持方式）：对于从邻居LSR收到的标签映射，无论邻居LSR是不是自己的下一跳都保留。
能迅速重建LSP，但需要更多的内存和标签空间。
conservative（保守标签保持方式）：对于从邻居LSR收到的标签映射，只有当邻居LSR是自己的下一跳时才保留。
节省内存和标签空间，但重建LSP比较慢。
注意：华为默认采用自由标签保持方式。
LDP建立LSP过程
如上图所示，LDP建立LSP的过程如下：
1.RTD上存在100.1.1.1/32的主机路由，因为RTD是egress节点，所以直接向上游邻居RTC发布100.1.1.1/32与标签的绑定关系。
2.RTC收到下游邻居RTD分配的100.1.1.1/32与标签的绑定关系后，将标签记录在自己的LIB表中，并向上游邻居RTB发布100.1.1.1/32与标签的绑定关系，同时RTC查看自己IP路由表中到达100.1.1.1/32的下一跳是否是RTD，如果IP路由表中的下一跳是RTD，则RTC使用RTD分配的标签封装到达100.1.1.1/32的数据；如果IP路由表中的下一跳不是RTD，则RTC保留RTD分配的标签作为备用标签。
3.RTB收到下游邻居RTC分配的100.1.1.1/32与标签的绑定关系后，执行与RTC相同的动作。
4.RTA收到下游邻居RTB分配的100.1.1.1/32与标签的绑定关系后，查看自己IP路由表中到达100.1.1.1/32的下一跳是否是RTB，如果IP路由表中的下一跳是RTB，则RTA使用RTB分配的标签封装到达100.1.1.1/32的数据；如果IP路由表中的下一跳不是RTB，则RTA保留RTB分配的标签作为备用。因为RTA为ingress，最终到达100.1.1.1/32的LSP完成建立。
MPLS数据转发过程
如图所示，MPLS数据转发过程如下：
1.RTA上收到访问100.1.1.1/32的数据包，如果数据包为普通的IP报文，则查找FIB表，因为tunnel ID为非0X0，封装已经分配的标签1027进行MPLS转发；如果数据包为带标签的报文，查找LFIB表，封装已经分配的标签1027进行MPLS转发。
2.RTB收到RTA发送的带标签1027的报文，查找LFIB表，封装已经分配的出标签1026进行MPLS转发给RTC。
3.RTC收到RTB发送的带标签1026的报文，查找LFIB表，封装已经分配的出标签1025进行MPLS转发给RTD。
4.RTD收到RTC发送的带标签1025的报文，查找LFIB表，出标签为null，表明数据包已经到达egress节点，所以路由器将数据包的标签信息去掉，并对数据包进行三层处理，查找IP路由表发现100.1.1.1/32的路由是自己本地的路由，根据IP路由表中的出接口进行IP数据的封装并转发。
PHP倒数第二跳弹出
PHP（penultimate hop popping），使用隐式空标签3，执行弹出标签的动作，并将数据包发给下游路由器。
LDP的基本配置
执行命令mpls lsr-id lsr-id，配置本节点的LSR ID；执行命令mpls，使能全局MPLS功能，并进入MPLS视图；
执行命令mpls ldp，使能全局的LDP功能，并进入MPLS-LDP视图；
执行命令interface interface-type interface-number，进入需要建立LDP会话的接口视图；
执行命令mpls，使能接口的MPLS能力；
执行命令mpls ldp，使能接口的MPLS LDP能力。
