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1、多协议标记交换赵 广目 录1.MPLS技术基础41.1.MPLS转发41.1.1基本概念41.1.2标记、标记栈与标记栈编码71.2.标记分发协议91.1.3标记分发协议概述91.1.4LDP111.2.2.1 LDP发现121.2.2.2 LDP会话建立和维护141.2.2.3 标记分发和管理171.3.案例分析231.1.5配置实现251.1.6标记转发观察271.1.7LDP协议观察291.4.小结341.5.复习题342.BGP/MPLS VPN362.1.VPN概述362.2.BGP/MPLS VPN框架结构392.3.BGP/MPLS VPN基本原理412.3.1.多协议BGP扩展
2、412.3.2.BGP/MPLS VPN控制信息建立过程432.4.BGP/MPLS VPN常见应用482.4.1.Internet接入482.4.2.跨AS VPN提供492.4.3.多层次VPN提供502.5.案例分析532.5.1.配置实现542.5.2.转发控制信息分析642.5.3.常见应用需求702.6.小结702.7.复习题713.MPLS L2 VPN723.1.MPLS L2 VPN概述723.2.LDP方式MPLS L2 VPN733.3.BGP方式MPLS L2 VPN7938前 言在一个IP报文从源被送到目的的过程中，由于IP的无连接特性，每一个沿途的路由器都必须独立的
3、为这个报文确定下一跳。抽象的，确定下一跳包含两个工作：第一个工作是分析这个报文的头部，根据其目的地址(或者还有其他信息如DSCP值)，确定这个报文属于对于这个路由器而言的某个转发等价类(FEC：Forwarding Equivalence Class)。转发等价类是指在某个路由器看来应该采取同样转发行为（至少包含下一跳）的所有报文的全体。第二个工作就是根据这个FEC确定下一跳等转发行为。MPLS (Multi Label Switching) 被发明的初始动机就是为了改进这个过程中第一步的效率。MPLS在一个报文进入网络时即决定其所属FEC，并为这个包打上一个“标记”决定其所属的FEC。这样，
4、中间转发的路由器无需再去分析特定报文的包头信息，只需要读这个标记就知道它所属FEC，进而也就决定了这个包转发方式了。在MPLS出现之前，有许多类似的技术，MPLS是IETF统一这些技术的结果。有关MPLS这个名词出现的过程，您可以在中找到对这一有趣历史的一些描述。MPLS 对于转发效率的改进事实上就是所谓用交换的技术实现三层数据包的转发，上个世纪最后几年出现的被称为三层交换或是快速路由的技术更加简洁地达到了同样的目的。但是MPLS 目前仍然存在并且事实上已经成为核心网络路由器必不可少的一个基本组件。其根本原因是在MPLS基础上可以简洁地实现如下几个对于运营商网络致关重要的应用，典型的如：基于有
5、连接的QoS保障、VPN、流量工程。我们会在相应的章节仔细研究这些主题。但是现在你就可以理解使得这些应用可能的最主要的原因是：MPLS 转发标记是在数据传输之前就建立好的，换句话说，也就是有连接的，这就决定了它和ATM技术一样可以具备很好的QoS特性。MPLS 的转发决定仅仅决定于输入报文中的标记，这样中间路由器就可以对报文网络层信息一无所知的情况下进行报文转发，这是在公网上传输私网数据的VPN技术所必须的。决定MPLS转发的标记的分配可以不仅仅决定于网络地址前缀，这就为流量工程应用建立了一个很好的平台。历史上曾经存在的关于MPLS价值的争论现在业已风平浪静。对于运营商网络和大型企业网而言，M
6、PLS已经被广泛认为属于具有战略意义的基础设施。尽管MPLS的某些应用仍然未能全面部署，但是目前已经成熟的应用如L3 VPN已经开始让运营商从MPLS技术上获得回报。目前已有的经验显示，在全球范围内大规模部署MPLS对于网络研究、设计、建设和维护人员都会是一个挑战。本书的主要目的是希望能够帮助这些从业人员从容面对这个挑战。具体的，本书力求达到的目标为：l 清晰解释和MPLS相关的主要协议。l 介绍MPLS的主流设备实现方法及用户接口。l 描述具体网络设计过程。本书力求做到自包含，不过假设您对于IP网络应该有一个基本的了解，已经懂得关于路由器的基本常识。如果您阅读过华为网络认证中级教材路由和交换
7、部分，阅读本书肯定不会有技术障碍。总体上，本书包含如下几个部分：MPLS技术概述这部分会介绍力图回答两个问题：l 一个普通报文进入MPLS网络以后和从MPLS网络出来以前，沿途的路由器是如何依据预先建立起来的控制信息对这个报文进行处理的？l 这些“预先建立起来的控制信息”是如何建立起来的？如果您对于IP地址、路由等概念有基本的了解即可以顺利阅读本章。本章是以后任意一章的基础。L3 VPN这一章的主要内容是介绍如何在一个ISP如何利用其MPLS骨干网络为她的客户提供网络层意义上的VPN服务。这里将会讨论ISP网络和客户网络中处于不同角色的设备如何建立控制信息以及如何利用这些控制信息来进行转发数据
8、流。这里也会讨论一个具体的网络案例。这一章的内容除了需要具备本书第一章的基础以外，还需要您熟悉BGP路由协议和OSPF路由协议的基本操作和华为路由器上的配置方法。MPLS L2 VPN这章将介绍一个ISP如何利用她的MPLS骨干网络为她客户提供数据链路层意义上的VPN服务，就像传统的ATM或Frame Relay网络一样。这里将会讨论2种不同的实现方法： Martini方法和Kompella方法。 如果有第一章和BGP的基础，MPLS L2 VPN内容的学习肯定不会存在障碍。当然，如果您有2层传统VPN的经验，也许阅读起来会轻松一点。MPLS流量工程MPLS体系结构支持依据预先指定的中间节点建
9、立转发路径，这个特性使得流量工程成为可能。在这里将介绍控制流量工程各种应用在MPLS框架下的实现和具体的案例分析。考虑到流量工程应用目前还没有得到广泛应用，所以这一章内容除了需要第一章的基础以外我把它做成了自完备的。MPLS QoS传统的IP网络很难为客户提供和ATM一样健壮的QoS。其根本原因是因为ATM是有连接的。而MPLS体系结构恰好为IP建立了一个坚实的有连接的基础设施，所以部署了MPLS的IP网络可以很好的实现QoS。这一章将会讨论差分模型的QoS是如何在MPLS网络中如何实现的。这一章除了需要第一章的基础而外，还需要部分MPLS 流量工程一章所描述的一些信令协议的基础。MPLS 组
10、播在MPLS框架结构下，关于组播有两个问题。一是如何在MPLS网络上支持组播IP报文的转发。二是如何在MPLS VPN中支持VPN内的组播。第二个问题已经有了比较系统的解决方案，第一个问题则由于其固有的复杂性在理论上还处于研究阶段。所以，这一章将给出第二个问题的全面解决方案，同时也会给出第一个问题难的原因。第一章依然是本章的基础，同时需要您了解组播路由协议的基本原理。MPLS网络管理目前部署MPLS网络的网络都是大规模的运营商网络或企业网络，特别是为客户提供VPN服务的大型运营商网络，网络的管理特别需要加以重视。这里详细地介绍了MPLS网络管理的框架以及华为的一个MPLS VPN管理软件。这一
11、章需要以前各章的基础，同时需要您知道网络管理的基本概念。由于本书的作者并不是作家，所以语言有点干瘪，但是MPLS本身是充满魅力的，所以阅读本书也许就像用青瓷大花瓷碗喝法国葡萄酒，也许很有情趣。赵广 2003/4/152010年的补充说明这份材料原本是2002-2003年期间计划编写的面向技术人员的培训材料，由于许多原因最终未曾完成或定稿。现在看来，对于初学者还有一定作用，因此删除未完成的目录，加一个说明，就以这个不定稿作为定稿了：）其实在2008年左右，有朋友向我询问是否有MPLS方面的教材，辛亏我的同学、同事与兄弟蒋茂勇还保存着这个电子稿，因此我可以向他们吹嘘这是世界上最好的MPLS教材。昨
12、天，有朋友再次问MPLS材料，我竟然又将这个电子稿丢了。再次辛亏我我的同学、同事与兄弟蒋茂勇还保存着这个电子稿，看来我又可以再吹一次牛皮了。不过，为了不再麻烦老蒋，免得他认为我是一个麻烦的人，我决定吸取教训，利用运计算技术，将本书放在网络上：）赵广 2010/7/14为了从百度百科上下载电子文档,我就厚着脸皮将这篇陈年文章上载上去，恳请大家不要嘲讽我：都是为了混口饭吃，对吧？由衷期望有一天我能再有兴趣与计划写完这个东西。赵广 2010/11/011. MPLS技术基础部署了MPLS的网络最终都以提供具备某些特性的报文转发为其服务形式。对于各种基于MPLS的应用而言，具体的LSR(Label S
13、witching Router：标记转发路由器及具备标记转发特性的路由器)在实施报文转发时所采用的核心转发技术事实上是一致的。具体到一个网络层报文而言，当它第一次进入MPLS网络时，首先处理它的那个LSR必须根据它的网络层头部信息决定对于它的转发动作，这个转发动作包括给它打上MPLS标记和从某个接口转发出去；对于网络内部LSR而言，只需要以输入报文中的标记信息为索引查找某个预先建立起来的转发信息表得出转发动作，进而根据这个转发动作进行转发；当然，MPLS网络中最后一个处理这个报文的LSR对这个报文的转发决定就可能包含去掉标记这样的动作。本章第一节将具体描述这个转发过程。本章的其余部分将集中精力
14、描述上面所说的各种转发信息表是怎么建立起来的，即所谓标记分发的过程。标记分发的过程就是报文的下游告知上游当上游转发报文时应该打上什么标记的过程。由于涉及到不同设备间的互通，这就需要一个协议来协调这个过程。目前已有不少协议可以实现这个功能，我们将用LDP(Label Distribution Protocol)来讲述标记分发的基本原理，其他几种协议我们将在以后的章节里逐步的描述他们。1.1. MPLS转发1.1.1 基本概念为了清晰起见，我们使用如下图所示实验网络来描述MPLS的转发过程：图表 11在这个网络中，由LSRA、LSRB、LSRC组成的网络N运行MPLS为路由器RT1和RT2所连接的
15、网络提供转发服务。请注意进行MPLS转发的路由器被称为LSR（Label Switching Router：标记转发路由器）。我们用这RT1和RT2的两个Loop Back地址模拟接受N转发服务的网络。于是转发服务就可以用N对RT1或RT2到对方Loop Back接口的Ping报文的转发来说明了。事实上，N提供的服务很明确：使得RT1可以Ping通10.0.1.1，而且RT2可以Ping通10.0.0.1。如果LSRA、LSRB和LSRC上没有运行MPLS，通过动态路由协议N同样可以为RT1和RT2提供转发服务。只要在上图所示网络中每一台路由器上的每一个接口上都运行OSPF协议，这样10.0.0.0/24和10.0.1.0/24这两个网段的路由就会被每一台路由器所知晓，这样对于每一台路由器而言，都可以依据两个信息实施转发了：输入报文的包头信息（至少是目的IP地址）和路由器上通过OSPF学习到的路由信息。 具体来看，当一个从RT1上发出的目的地址为10.0.1.1的一个报文(我们称其为P)到达N中某个路由器时
