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1、第九章 MPLS技术 （讲师用PPT）,中国网通（集团）有限公司 2006年12月24日,中国网通运维人员岗位培训丛书数据专业,内部资料 注意保密,目标,掌握MPLS的基本概念 掌握MPLS网络的组成结构 掌握MPLS标签发布管理的原理 了解MPLS LDP协议原理 了解MPLS 快速重路由的原理 掌握MPLS流量工程的基本原理,9.1,9.2,MPLS概述,MPLS原理,9.3,MPLS流量工程,目录,9.1.1 MPLS基本概念 什么是MPLS? 多协议标签交换MPLS最初是为了提高转发速度而提出的 转发等价类 什么是标签？它的封装结构及四个区域。 标签交换路由器 标签发布协议 标签交换路
2、径,9.1 MPLS概述,9.1 MPLS概述,9.1.3 MPLS的体系结构 控制平面（Control Plane）基于无连接服务，利用现有IP网络实现 转发平面（Forwarding Plane）也称为数据平面（Data Plane），是面向连接的，可以使用ATM、 帧中继等二层网络。,9.1 MPLS概述,9.1.4 MPLS与路由协议 LDP利用路由转发表建立LSP 通过已有协议的扩展支持MPLS标签分发 通过某些路由协议的扩展支持MPLS应用 MPLS与各种协议的关系如下图,9.1 MPLS概述,9.1.5 MPLS的应用 基于MPLS的VPN。LSP本身就是公网上的隧道，所以用MP
3、LS来实现VPN有天然的优势 MPLS VPN的特点 基于MPLS的QoS。VRP支持基于MPLS的流量工程和差分服务Diff-Serv特性，在保证网络高利用率的同时，可以根据不同数据流的优先级实现差别服务 Diff-Serv的实现基本机制,目录,9.1,9.2,MPLS概述,MPLS原理,9.3,MPLS流量工程,9.2 MPLS原理,9.2.1标签的发布和管理 标签发布方式 下游自主方式DU（Downstream Unsolicited） 下游按需方式DoD（Downstream on Demand） 标签分配控制方式 独立标签分配控制（Independent） 有序标签控制方式（Orde
4、red） 标签保持方式 自由标签保持方式（Liberal ） 保守标签保持方式（Conservative）,9.2 MPLS原理,标签交换中的几个基本概念 NHLFE（Next Hop Label Forwarding Entry）：下一跳标签转发项 FTN（FEC to NHLFE map）：将转发等价类FEC映射到NHLFE ILM（Incoming Label Map）：入标签映射 标签交换的过程,9.2 MPLS原理,9.2.2 LSP隧道与标签栈 MPLS支持LSP隧道技术 逐跳路由隧道（Hop-by-Hop Routed Tunnel） 显式路由隧道（Explicitly Rout
5、ed Tunnel） 多层标签栈 如果分组在超过一层的LSP隧道中传送，就会有多层标签，形成标签栈（Label Stack） 标签栈按照“后进先出”（Last-In，First-Out）方式组织标签，MPLS从栈顶开始处理标签 倒数第二跳弹出PHP,9.2 MPLS原理,9.2.3 MPLS对TTL的处理 TTL复制 ICMP响应报文 MPLS Ping/Traceroute 9.2.4 LDP协议 LDP（Label Distribution Protocol）规定标签分发过程中的各种消息以及相关的处理进程,9.2 MPLS原理,LDP对等体 LDP会话 LDP消息类型 标签空间与LDP标识
6、符 LDP工作过程 DoD模式 DU模式,9.2 MPLS原理,LDP基本操作 发现阶段 基本发现机制 扩展发现机制 LSP建立与维护 LSP的建立过程实际就是将FEC和标签进行绑定，并将这种绑定通告LSP上相邻LSR,9.2 MPLS原理,会话撤销 LDP通过检测会话连接上传输的LDP PDU来判断会话的完整性 LSR为每个会话建立一个“生存状态”定时器，每收到一个LDP PDU时刷新该定时器。如果在收到新的LDP PDU之前定时器超时，LSR认为会话中断，对等关系失效。 LDP环路检测 在MPLS域中建立LSP也要防止产生环路，LDP环路检测机制可以检测LSP环路的出现，并避免标签请求等消
7、息发生环路。 LDP环路检测有两种方式：最大跳数、路径向量,9.2 MPLS原理,9.2.5 快速重路由 为了保证MPLS网络的可靠性，通常采用MPLS快速重路由（Fast Re-Route）技术，这种技术借助MPLS流量工程（Traffic Engineer）的能力，为LSP提供快速保护倒换能力。 MPLS 快速重路由事先建立本地备份路径，保护LSP不会受链路/节点故障的影响。 当故障发生时，检测到链路/节点故障的路由器就可以快速将业务从故障链路切换到备份路径上，从而减少数据丢失。 目前快速重路由的方式有两种：Bypass方式和Detour方式,9.2 MPLS原理,LDP FRR技术的详细
8、工作过程如下： 网络中运行LDP协议，其工作方式为DU（下游自主）标签分发+有序的标签控制+自由的标签保持 指定LSR的一个设备端口作为另外一个设备端口的备份端口。 设备维护标签转发表，在未实施端口备份时，一个标签转发表仅有一个下一跳及标签，其中的标签是FEC的路由下一跳所连接LDP对等体为FEC分配的标签 设备维护每个端口的工作状态（正常/失效）。 报文到达下一跳，由于标签是它自己分配的，这个下一跳上一定有对应的标签转发表，从而可以继续转发报文到目的地。,目录,9.1,9.2,MPLS概述,MPLS原理,9.3,MPLS流量工程,9.3 MPLS流量工程,9.3.1 MPLS TE概述 流量
9、工程解决的是由于负载不均衡导致的拥塞。 现有IGP协议都是拓扑驱动，只考虑网络的连接情况，不能灵活反映带宽和流量特性这类动态状况 流量工程通过动态监控网络的流量和网络单元的负载，实时调整流量管理参数、路由参数和资源约束参数等，优化网络资源的使用，避免负载不均衡导致的拥塞。 流量工程的性能指标包括两个方面 面向业务的性能指标 面向资源的性能指标,9.3 MPLS流量工程,MPLS TE结合了MPLS技术与TE流量工程，通过建立到达指定路径的LSP隧道进行资源预留，使网络流量绕开拥塞节点，达到平衡网络流量的目的。 在资源紧张的情况下，MPLS TE能够抢占低优先级LSP隧道带宽资源，满足大带宽LS
10、P或重要业务的需求。 同时，当LSP隧道故障或网络的某一节点发生拥塞时，MPLS TE可以通过快速重路由FRR（Fast ReRoute）和备份路径，提供保护。,9.3 MPLS流量工程,9.3.2 MPLS TE的基本概念 LSP隧道 MPLS TE隧道 主干流 9.3.3 MPLS TE的实现 MPLS TE主要实现两类功能 静态LSP的处理 CR-LSP（Constrained Route-Label Switched Path）处理,9.3 MPLS流量工程,MPLS TE需要了解每条链路的动态TE相关属性，这可以通过对现有的使用链路状态算法的IGP协议进行扩展来实现，比如OSPF协议
11、和IS-IS协议的扩展。 扩展后的OSPF和IS-IS协议在链路连接状态中增加了链路带宽、着色等TE相关属性。其中，链路的最大可预留带宽和每个优先级的链路未被预留带宽尤为重要 计算路径 建立路径 转发报文 CR-LSP ：基于一定约束条件建立的LSP称为CR-LSP,9.3 MPLS流量工程,流量参数 抢占 路由锁定 管理组和亲和属性 重优化 9.3.4 RSVP-TE 资源预留协议RSVP是为Integrated Service模型而设计的，用于在一条路径的各节点上进行资源预留。 RSVP工作在传输层，但不参与应用数据的传送，是一种Internet上的控制协议，类似于ICMP。,9.3 MP
12、LS流量工程,RSVP-TE基本概念 软状态 资源预留类型 RSVP-TE消息类型 建立LSP隧道 RSVP刷新机制 接口的可靠性 流量转发 失效链路定时器 泛洪阈值 自动带宽调整,9.3 MPLS流量工程,9.3.5 MPLS TE FRR 快速重路由FRR（Fast ReRoute）是MPLS TE中实现网络局部保护的技术。FRR的切换速度可以达到50毫秒，能够最大程度减少网络故障时数据的丢失。 根据保护的对象不同，FRR分为两类 ： 链路保护 节点保护 部署快速重路由 CR-LSP备份 CR-LSP备份与FRR的比较,9.3 MPLS流量工程,9.3.6 Diff-Serv-Aware TE Diff-Serv-Aware TE即DS-TE结合Diff-Serv和MPLS TE的优势，能够基于按服务类型划分的流量进行网络资源优化，即，对不同的服务类型进行不同的带宽约束。 9.3.7 LDP over TE 在现有网络中，并不是所有设备都支持MPLS TE，可能仅有网络的核心部分支持TE，而在边缘使用LDP。由此产生了LDP over TE的应用，即TE Tunnel作为整个LDP LSP的“一跳”。,
