MPLS技术及其应用.ppt

1、MPLS技术及其应用, 熟悉RIP、OSPF、ISIS等路由协议 熟悉BGP路由协议 熟悉路由重分布,教学目标,通过讲授MPLS概念和基本原理、分析MPLS的典型应用，使学员理解MPLS技术优点，为学员开展VPN业务，实现流量工程打下坚实的基础。,教学主要内容：,MPLS的概念，基本操作标签分配协议MPLS流量工程MPLS VPN,教学时间安排,第一天： 上午：OSPF、ISIS、R2PV2、BGP路由协议回顾及重分布 下午：MPLS基本概念 第二天：上午：MPLS标签分配协议下午： MPLS标签分配协议 第三天：上午：MPLS VPN下午：MPLS VPN 第四天：上午：MPLS VPN

2、下午：MPLS流量工程 第五天：上午：MPLS流量工程下午：QOS,MPLS产生的背景 -传统路由的缺点,传统的 IP 转发,传统的IP转发基于如下几点： 使用Routing protocols 分发 第三层的路由信息，构建路由表 根据入包的目标地址，匹配路由表，执行转发 在每一跳都执行一遍路由查找,传统的 IP 转发 (cont.),基于目的地址的路由查找每一跳都要执行 每一个路由器都必须保存完整的路由表,Update: 10.0.0.0/8,Update: 10.0.0.0/8,10.1.1.1,10.1.1.1,10.1.1.1,10.1.1.1,Routing lookup,Routi

3、ng lookup,Routing lookup,IP over Layer 2,Layer 2的拓扑必须完全适应Layer 3的拓扑，以保证最佳路由。要求Full-Mesh的Layer 2 结构。 Layer 2 的设备不能理解Layer 3的路由信息，所以必须手工建立Layer 2的联接。,10.1.1.1,10.1.1.1,10.1.1.1,10.1.1.1,10.1.1.1,10.1.1.1,10.1.1.1,10.1.1.1,10.1.1.1,流量工程和传统的 IP 转发,站点A和站点B之间的数据流量仅仅在主链路上传递 基于目标地址的路由方式不能实现在不等值的链路上负载分担 虽然Po

4、licy-Routing可以帮助我们做到这一点，但这个方式不具备可扩展性,Primary OC192 link,Large Site A,Large Site B,Small Site C,Backup OC48 link,解决方案: MPLS,集成了IP和ATM的优点: ATM 私有性和Qos Ip的灵活性和伸缩性 开展 IP 商业服务的基础适合用户群组和提供各种增值服务,建立密切的客户关系，提高业务量 低IP服务管理开销降低企业网络的专线费用，同时降低管理和服务开销,MPLS: 第一个完全的解决方案,Any-to-Any Connectivity,Leased LinesFrame Rel

5、ay/ ATMIPMPLS,User N2N2 (logical)NN,Network N2N2 (logical)NN,QoS ,Privacy ,Low Cost Managed Services,MPLS is the first solution that delivers on all the requirements for new world private IP networks.,第一章 MPLS 介绍,MPLS 介绍-议程,MPLS 基础 MPLS 与 IP Forwarding的比较 MPLS 术语 MPLS 转发组件 LDP如何工作 MPLS 的分类 MPLS 转发步骤

6、,MPLS 基础,定义 多协议标签交换 融入 IETF 工业标准 机制 基于标签转发包 包被交换而不是路由的,MPLS 基础 (cont.),用标签转发和交换混合第三层路由技术 第二层转发提供了高性能 三层路由提供了伸缩性和灵活性 转发和路由的分离改善了路由的性能 简化了 ATM 和 IP的集成 以ATM速率提供IP 转发 拓展了网络应用的类型 MPLS TE, MPLS VPN,MPLS 介绍-议程,MPLS 基础 MPLS 与 IP Forwarding的比较 MPLS 术语 MPLS 转发组件 LDP如何工作 MPLS 的分类 MPLS 转发步骤,MPLS 与 IP 转发的比较,传统的I

7、P Forwarding中，IP包的转发根据IP包的目的IP地址进行。 MPLS 中，包的转发是根据包中所携带的标签进行，标签可以基于： 目的IP地址 源IP地址 QOS 等等,0,1,1,128.89,171.69,0,You can reach 171.69 thru me,You can reach 128.89 and 171.69 thru me,Routing updates (OSPF, EIGRP, ),You can reach 128.89 thru me,分发路由信息,0,1,1,128.89,171.69,0,Packets forwarded based on IP

8、address,.,128.89,171.69,addressprefix,I/F,1,1,转发数据包,128.89,171.69,1,0,1,In Lable,Address Prefix,128.89,171.69,.,Out Iface,1,1,.,Out Lable,In Lable,Address Prefix,128.89,171.69,.,Out Iface,0,1,.,Out Lable,In Lable,Address Prefix,128.89,.,Out Iface,0,.,Out Lable,0,You can reach 171.69 thru me,You can

9、reach 128.89 and 171.69 thru me,Routing updates (OSPF, EIGRP, ),You can reach 128.89 thru me,路由信息,128.89,171.69,1,0,1,In Lable,-,-,.,Address Prefix,128.89,171.69,.,Out Iface,1,1,.,Out Lable,4,5,.,In Lable,4,5,.,Address Prefix,128.89,171.69,.,Out Iface,0,1,.,Out Lable,9,7,.,In Lable,9,.,Address Prefi

10、x,128.89,.,Out Iface,0,.,Out Lable,-,.,0,Use Lable 7 for 171.69,Use Lable 4 for 128.89 and Use Lable 5 for 171.69,Lable Distribution Protocol (LDP) (downstream allocation),Use Lable 9 for 128.89,分配标签,128.89,171.69,1,0,1,In Lable,-,-,.,Address Prefix,128.89,171.69,.,Out Iface,1,1,.,Out Lable,4,5,.,In

11、 Lable,4,5,.,Address Prefix,128.89,171.69,.,Out Iface,0,1,.,Out Lable,9,7,.,128.89.25.4,Data,4,128.89.25.4,Data,128.89.25.4,Data,128.89.25.4,Data,9,In Lable,9,.,Address Prefix,128.89,.,Out Iface,0,.,Out Lable,-,.,0,Lable Switch forwards based on Lable,转发数据包,128.89,171.69,1,0,1,In Lable,7,2,7,Address

12、 Prefix,128.89,171.69,Out Iface,1,1,1,Out Lable,4,5,4,In Lable,4,5,4,Address Prefix,128.89,171.69,Out Iface,0,1,0,Out Lable,X,7,X,128.89.25.4,Data,4,128.89.25.4,Data,128.89.25.4,Data,In Lable,X,.,Address Prefix,128.89,.,Out Iface,0,.,Out Lable,-,.,0,Prefixes that share a path can share Lable,117.59,

13、1,-,X,117.59,117.59,128.89.25.4,Data,7,Remove Lable one hop early to save work in edge,优化标签交换,MPLS 介绍-议程,MPLS 基础 MPLS 与 IP Forwarding的比较 MPLS 术语 MPLS 转发组件 LDP如何工作 MPLS 的分类 MPLS 转发步骤,MPLS 术语,Label switch router (LSR) 交换路由信息和标签 对通过MPLS网络的标记分组实现标签交换，转发标记分组 Edge LSR 对进入MPLS网络的数据包打上标记，并转发该标记分组 对离开MPLS网络的

14、标记分组，弹出标签，执行路由查找，转发数据包,MPLS 术语,转发等同类(FEC)FEC可以等同于：相同的目的地址前缀，相同的源地址，相同的QOS参数 不同的MPLS应用中，FEC表示的含义不同 在IP单播中，FEC对应IGP路由表中的目标IP前缀。对于BGP,FEC对应next-hop-address. 标签分配给FEC,MPLS 术语,标签分布协议 (LDP/TDP) 在标签交换路由器(LSRs)间交换标签 ,在边缘和核心设备间建立标签交换路径 (LSPs) LDP与路由协议并行工作,如 (OSPF), IS-IS,RIP,EIGRP或 BGP.,MPLS 体系结构,MPLS 由两个组成部

15、分： 控制面板交换路由信息和标签 数据面板基于标签转发包或分组 控制面板运行相关的协议： OSPF,ISIS,BGP等交换路由信息 TDP,LDP,RSVP等交换标签 数据面板执行简单的分组交换 控制面板维护LFIB表的内容,MPLS 体系结构,LSR功能分成两部分：控制面板和数据面板,Data Plane,Control Plane,OSPF: 10.0.0.0/8,LDP: 10.0.0.0/8 Label 17,OSPF,LDP,LFIB,LDP: 10.0.0.0/8 Label 4,OSPF: 10.0.0.0/8,Labeled packet Label 4,Labeled pac

16、ket Label 17,MPLS 介绍-议程,MPLS 基础 MPLS 与 IP Forwarding的比较 MPLS 术语 MPLS 转发组件 LDP如何工作 MPLS 的分类 MPLS 转发步骤,MPLS 转发组件,转发信息数据库 (FIB)基于CEF 标签信息库(LIB)由LDP得到 标签转发信息数据库 (LFIB）用于标签交换,转发信息数据库,转发信息数据库（FIB）是基于CEF的，其主要作用有：维护LFIB中的标签重写机制；路由的递归查询； 为进入MPLS网络的数据包打上标签。,LIB 和 LFIB,LIB 由 LDP协议发布 LFIB 来自于 LIB和FIB,用于标记分组转发,D

17、estination Incoming Label (Peer, Outgoing Label),D tR1 (R2:0,tR2),Label Information Base (LIB),Incoming Label Outgoing Label Interface,tR1 tR2 i3,Label Forwarding Information Base (LFIB),LIB和路由表,LIB存放标签和与该标签相关的LDP Identifier 路由表维护着下一跳IP地址,LFIB,LFIB为某个目的网络请求一个标签，这个标签应由到达这个目的网络的下一跳LSR来指定。 LIB将下一跳地址映射到

18、Peer的LDP Identifier。 LSRS： 通过LDP宣告端口地址，(transport address TLV) 从学到的地址中建立Peer LDP Identifier到地址的映射,标签交换,FIB: 用于未带有标签的包New function: outgoing Labeled packet LFIB: 用于进入的带有标签的包,R1,R2,FIB,UnLabeled packet,Labeled packet,LFIB,UnLabeled packet,Labeled packet,UnLabeled packet,Labeled packet,MPLS 介绍-议程,MPLS

19、基础 MPLS 与 IP Forwarding的比较 MPLS 术语 MPLS 转发组件 LDP如何工作 MPLS 的分类 MPLS 转发步骤,LDP如何工作的？,TIME,标签分发协议LDP,与路由协议并行运行 用于分发绑定（bindings) 通过TCP进行增量更新 其它的标签分发机制可与之并行运行,LDP Discovery,LDP Session,使用TCP作为可靠的传输方式 TCP连接使用知名端口 646 (TDP:711) 设计时的选择：每个TCP连接支持一个LDP Session,每个LDP ID创建一个LDP Session。,LDP Identifier,用于标识标签空间 6

20、个Bytes CISCO的约定,LDP Session和 Label Space,LDP Session用以实现LSR之间的标签分发设计时选择：每个LDP Session使用一个Label Space，而不是一个LDP Session使用多个Label Space。,LDP协议介绍-链路拓扑和LDP Session,LDP协议介绍-链路拓扑和LDP Session (cont.),LDP Sessions和Keep Alives,LDP监视LDP Session的健康状况和必要性 LDP Keep Alive PIE监视传输连接的完整性。 LDP Discovery Hello PDU向它的L

21、DP Peer表达在这条链路上做标签交换的期望。,MPLS 介绍-议程,MPLS 基础 MPLS 与 IP Forwarding的比较 MPLS 术语 MPLS 转发组件 LDP如何工作 MPLS 的分类 MPLS 转发步骤,MPLS 的分类,动态路径 MPLS 基于路由协议指定和分发标签 LDP 用于标签分发 LDP 与路由协议并行运行 其他的标签分发协议 BGP PIM,MPLS 的分类,静态路径 MPLS 根据配置的路径分发标签Label Switched Path (LSP) tunnels RSVP extensions 用于选择路径和返回标签 流量工程是其第一个应用,MPLS 介绍

22、-议程,MPLS 基础 MPLS 与 IP Forwarding的比较 MPLS 术语 MPLS 转发组件 LDP如何工作 MPLS 的分类 MPLS 转发步骤,MPLS 转发步骤,MPLS 操作步骤 1,MPLS 操作步骤 2,MPLS 操作步骤 3,MPLS 操作步骤 4,MPLS 操作步骤 5,SUMMARY,本章主要介绍了MPLS的基本概念和MPLS 的基本工作原理，目的是对MPLS有一个基本的认识。,第二章 MPLS 标签堆栈及 标签分布协议,MPLS 标签堆栈和LDP-议程,标签堆栈 标签分发方式 LDP协议细节 MPLS配置 MPLS检验,标签堆栈-标签堆栈,ATM,FR,Eth

23、ernet,PPP,VPI,VCI,DLCI,Shim Label,L2 Protocol,Top Label,Shim Label,IP | PAYLOAD,lower Labels,L3 Protocol,Shim Label,Shim Label,标签堆栈-标签分发模式,显式标签分发 下游主动分配 按需下游分配 上游标签分配 其它分配方式,背载标签分发 BGP4 RSVP PIM etc,标签堆栈-楔入标签,Label,S,TTL,Exp,20,3,1,8,Label Space: 0-10485750-3 ：预定义4-15：保留其它：动态分配,Exp: Experimental Use

24、,S: Bottom of Stack1: Bottom0: Not Bottom,TTL: Time To Live,标签堆栈-封装协议标识,链路协议对MPLS的标识 MPLS对上层协议的标识,L2 Header,Label Stack,Payload,High Level Protocol is MPLS,High Level Protocol is IP,IPX,etc,标签堆栈-标签复用,MPLS,MPLS,MPLS SAP=label,Peer Protocol Entity,MPLS,Reference Model,标签堆栈-预定义标签 （0）,IPv4,LSR,Label 0:

25、IPv4 Explicit Null Label 有效位置：栈底 处理行为：弹出，根据IPv4头进一步转发,标签堆栈-预定义标签 （1）,Label 1: Router Alert Label 有效位置：非栈底位置 处理行为：提交本地软件模块处理 .or/and.根据下一层标签项转发,LSR,标签堆栈-预定义标签 （2）,Label 2: IPv6 Explicit Null Label 有效位置：栈底 处理行为：弹出，根据IPv6头进一步转发,IPv6,LSR,标签堆栈-预定义标签 （3）,Label 3: Implicit Null Label 有效位置：不出现在堆栈中，在路由器内部使用

26、处理行为：在标签分配协议中表示弹栈,LSR,in label out label,100,200,300,200,3,150,MPLS 标签堆栈和LDP-议程,标签堆栈 标签分发方式 LDP协议细节 MPLS配置 MPLS检验,标签分发术语,标签指定,指定入口（本地）标签: Per Interface: For interfaces that use interface resources for labels Per Platform: For interfaces that share the same labels,下游标签分发,Unsolicited Downstream Downst

27、ream on demand,主动下游方式,分发每平台的标签空间 支持的数据结构： LIB Label Distribution Peer Database周期性的扫描数据结构，以发现需要进行标签分发的LSR Peer,D6 seq 3 t2,D3 seq 4 t4,D1 seq 8 t6,D2 seq 11 t10,D4 seq 17 t13,Label 分配机制,Start of update list,End of update list,radix tree,Label Distribution Peer Database,LIB,D5 seq 21 t16,R1:0 seq 8,R2

28、:0 seq 3,R3:0 seq 21,主动下游方式示例,LSRs 向上游邻居分发标签,171.68.10/24,Rtr-B,Rtr-A,Rtr-C,171.68.40/24,IGP derived routes,按需下游方式,分发每端口标签空间（如：LC ATM） 上游LSR请求下游LSR为某个特定目的网络指定标签 从头端LSR到尾端LSR建立一条Label VC,按需下游方法示例,标签分发所使用的协议,Dynamic Label Switching 背载标签（BGP,PIM) 专有协议分发标签For LSP Tunnels 增强型RSVP背载标签 专由协议分发标签,MPLS 标签堆栈和L

29、DP-议程,标签堆栈 标签分发方式 LDP协议细节 MPLS配置 MPLS检验,LDP 编码,协议信息元素（PIEs）,LDP PIE 包括以下几种类型：, Open Bind, Request Bind, Withdraw Bind Address, Withdraw Address Keep Alive,LDP 发现触发LDP会话的建立,在链路上接收到Hello T2:0 与T2打开一个LDP TCP连接 通过Open PIEs协商会话参数,LDP会话和邻接,1个LDP会话 = 1个传输邻接+ 1个或多个链路邻接,非直接相连的LSR间的LDP Session,LDP Directed He

30、llo,扩展LDP Discovery 以支持非直连的LSR与通常LDP Hello的区别： 发送到指定的地址 初始的LSR请求它的Peer发送directed hello,LDP和TDP的不同,TDP是Cisco专有的协议 LDP 是IETF 的标准 尽管LDP和TDP在功能上是一致的，但二者不能兼容 但在同一个MPLS域中可混合使用两个协议，只要Peer间使用的是同一协议即可。 LDP的port =646；TDP的port=711,LFIB的标签的更新,LIB中保存的标签 本地指定的标签 从其LDP Peer学到的标签,触发LFIB更新的事件 路由变化 LDP Peer的标签分发,MPLS

31、 标签堆栈和LDP-议程,标签堆栈 标签分发方式 LDP协议细节 MPLS配置 MPLS检验,配置指令,Router(config)#ip cefRouter(config-if)#mpls ip Router(config-if)#mpls mtu 1516Router(config-if)#mpls label-distribution protocol xx,MPLS 标签堆栈和LDP-议程,标签堆栈 标签分发方式 LDP协议细节 MPLS配置 MPLS检验,检验指令,Show ip cef xx.xx.xx.xx Show tag-switching forwarding-table

32、tags 17 detail Show tag-switching tdp neighbor Show tag-switching tdp bindings xx.xx.xx.xxDeb tag-switching tdp transport Deb tag-switching tdp bindingsTrace xx.xx.xx.xx,#sh ip cef Prefix Next Hop Interface 0.0.0.0/32 receive 10.1.1.1/32 10.1.34.4 FastEthernet1/1 10.1.14.0/24 10.1.34.4 FastEthernet1

33、/1 10.1.15.0/24 10.1.35.5 FastEthernet0/0 10.1.23.0/24 attached FastEthernet1/0 10.1.23.0/32 receive 10.1.23.2/32 10.1.23.2 FastEthernet1/0 10.1.23.3/32 receive 10.1.23.255/32 receive 10.1.25.0/24 10.1.23.2 FastEthernet1/0,#sh ip cef 10.1.1.1 10.1.1.1/32, version 19, cached adjacency 10.1.34.4 0 pac

34、kets, 0 bytestag information setlocal tag: 19fast tag rewrite with Fa1/1, 10.1.34.4, tags imposed: 19via 10.1.34.4, FastEthernet1/1, 0 dependenciesnext hop 10.1.34.4, FastEthernet1/1valid cached adjacencytag rewrite with Fa1/1, 10.1.34.4, tags imposed: 19,#sh tag-switching tdp neigh Peer TDP Ident:

35、10.2.2.2:0; Local TDP Ident 10.3.3.3:0TCP connection: 10.2.2.2.711 - 10.3.3.3.11001State: Oper; PIEs sent/rcvd: 14/14; ; DownstreamUp time: 00:08:49TDP discovery sources:FastEthernet1/0, Src IP addr: 10.1.23.2Addresses bound to peer TDP Ident:10.1.23.2 10.1.25.2 10.2.2.2,#sh tag tdp bindtib entry: 1

36、0.1.1.1/32, rev 10local binding: tag: 19remote binding: tsr: 10.2.2.2:0, tag: 19remote binding: tsr: 10.4.4.4:0, tag: 19remote binding: tsr: 10.5.5.5:0, tag: 19tib entry: 10.1.14.0/24, rev 4local binding: tag: 17remote binding: tsr: 10.2.2.2:0, tag: 17remote binding: tsr: 10.4.4.4:0, tag: imp-nullre

37、mote binding: tsr: 10.5.5.5:0, tag: 16,#sh tag forwarding-table Local Outgoing Prefix Bytes tag Outgoing Next Hop tag tag or VC or Tunnel Id switched interface 16 Pop tag 10.1.15.0/24 0 Fa0/0 10.1.35.5 17 Pop tag 10.1.14.0/24 0 Fa1/1 10.1.34.4 18 Pop tag 10.2.2.2/32 0 Fa1/0 10.1.23.2 19 19 10.1.1.1/

38、32 0 Fa1/1 10.1.34.4 20 Pop tag 10.4.4.4/32 0 Fa1/1 10.1.34.4 21 Pop tag 10.5.5.5/32 0 Fa0/0 10.1.35.5 22 Pop tag 10.1.25.0/24 0 Fa1/0 10.1.23.2 Pop tag 10.1.25.0/24 0 Fa0/0 10.1.35.5 23 Pop tag 10.1.45.0/24 0 Fa1/1 10.1.34.4,#sh tag inter Interface IP Tunnel Operational FastEthernet0/0 Yes No Yes F

39、astEthernet1/0 Yes No Yes FastEthernet1/1 Yes No Yes,#sh tag tdp paraProtocol version: 1Downstream tag pool: min tag: 16; max_tag: 100000Session hold time: 180 sec; keep alive interval: 60 secDiscovery hello: holdtime: 15 sec; interval: 5 secDiscovery directed hello: holdtime: 180 sec; interval: 5 s

40、ec,#sh tag tdp dis Local TDP Identifier:10.3.3.3:0 TDP Discovery Sources:Interfaces:FastEthernet0/0: xmit/recvTDP Id: 10.5.5.5:0FastEthernet1/0: xmit/recvTDP Id: 10.2.2.2:0FastEthernet1/1: xmit/recvTDP Id: 10.4.4.4:0,配置 IP TTL 传播,IP TTL 传播案例,Provider Network,C1,C2,Cat6000,C1#trace C Tracing the rout

41、e to C1 A 44 msec 36 msec 32 msec2 B 164 msec 132 msec 128 msec3 C 148 msec 156 msec 152 msec4 C 180 msec * 181 msec,Trace command executed on a customer router displays all provider routers in the path.,关闭IP TTL 传播,Provider Network,C1,C2,Cat6000,C1#trace C Tracing the route to C1 A 44 msec 36 msec

42、32 msec2 C 180 msec * 181 msec,With TTL propagation disabled, the trace command displays only the ingress provider router (and sometimes the egress provider router).,ip cef no mpls ip propagate-ttl interface hssi 1/0mpls ip,A#trace C Tracing the route to C1 C 180 msec * 181 msec,IP TTL 传播扩展选项,Select

43、ively disables IP TTL propagation for: Forwarded traffic (traceroute does not work for transit traffic labeled by this router) Local traffic (traceroute does not work from the router but works for transit traffic labeled by this router),对客户数据流关闭 IP TTL 传播,Provider Network,Cat6000,C1#trace C Tracing

44、the route to C1 A 44 msec 36 msec 32 msec2 C 180 msec * 181 msec,ip cef no mpls ip propagate-ttl forwarded interface hssi 1/0mpls ip,A#trace C Tracing the route to C1 B 164 msec 132 msec 128 msec2 C 148 msec 156 msec 152 msec3 C 180 msec * 181 msec,Selective IP TTL propagation hides the provider net

45、work from the customer but still allows troubleshooting.,标签堆栈和LDP总结,标签堆栈 标签分发方式 LDP协议细节 MPLS配置 MPLS检验,第三章 MPLS流量工程,流量工程的意义 流量工程的基本原理 流量工程的配置 实验,什么是流量工程？,为了平衡网络链路、交换机和路由器上的流量负载，根据数据流量进行路径选择的过程，主要用于提高网络运作效率与可靠性，并优化网络资源利用和流量性能。 流量工程允许选定指定的路径,将指定的流量导向指定的路径 指定的路径称为LSP(Lable Switch Path) LSP靠RSVP协议分发标签,为什

46、么使用MPLS?,更加灵活的实现流量工程,减轻管理负担.以前通过建立静态路由或指定metric实现流量工程,每个节点均需要配置,使用MPLS TE自动对各节点发送信令.提供实现快速重路由功能负载均衡易于实现对链路使用的计帐,系统模型,网络 状态,流量 特征,控制 行为,配置管理工具,性能监视系统,互联网络对象,控制 政策,实现环节,MPLS Networks,把报文映 射到FECs,把FECs映 射到TT,把TT映 射到LSP,功能需求,流量中继属性集：描述流量特征 网络资源属性集：约束流量布局 基于约束的路由：根据约束选径,MPLS Networks,Traffic,We have.,This way.,