全面理解MPLS课件

Click to edit Master title styleSubtitle,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,*,Confidential,目录,MPLS,的前世今生,MPLS,的一些概念,MPLS VPN,MPLS OAM,MPLS TE/FRR,MPLS-TP,MPLS,概念,MPLS,，全称是,Multiple Protocol Label Switch,，翻译成中文及多协议标签交换,直接从字面意思来理解,MPLS,，即,MPLS,是通过一个叫,label,的东西来做交换转发的，这个,label,里面可以承载多种协议,payload,，所以可以理解成一个适应于多个协议的统一的转发平面,MPLS,的发展历史,IP,和,ATM,的限制,90,年代初，随着,Internet,的快速普及，,IP,技术由于简单，成本低，迅速得到推广。然而，由于当时硬件技术的限制，采用最长匹配算法、逐跳转发方式的路由器日益成为限制网络转发性能的一大瓶颈，快速路由器技术成为当时研究的一个热点。,而与此同时，,ATM,技术因为采用定长标签，并且只需维护比路由表小得多的标签表，可以提供比,IP,路由方式高得多的转发性能。,ATM,组织也梦想一统江湖，然而，由于,ATM,的完美主义倾向，由此导致的复杂的控制信令和高昂的部署成本让人望而却步。,MPLS,的发展历史,MPLS,想法的出现,这在当时也导致了广泛的争论，到底,ATM,和,IP,，谁将成为下一代网络技术的基础。很自然的，开始有人尝试把,ATM,和,IP,技术的优势结合起来，在保持,IP,技术简洁性的前提下，提供类似于,ATM,技术的高性能。很多厂商都进行了类似研究，其结果是各个厂商提出了各自的标签交换解决方案。,MPLS,的发展历史,先行者,1996,年春，美国加州一个名为,IPSilon,的小公司推出了一项具有震撼意义的技术，称为,IP Switching,。,IP,Swiching,技术通过在,ATM,交换机上提供一个额外的,IP,路由引擎，较好地把,ATM,的高速转发能力和,IP,的简洁易部署特点结合起来，这是最早的先行者。,IP Switching,技术的推出使得,Ipsilon,公司由一个默默无闻的小公司，一举成为,IP,通信界的明星，并刺激业界巨头，如,CISCO(,提出,Tag Switching),、,IBM(,提出,ARIS),纷纷推出更易于扩展和升级的三层交换解决方案，由此引发了路由交换技术的一次革命，并导致了,MPLS,技术的诞生。,MPLS,的发展历史,MPLS,诞生,在上面提到的三种标签交换技术之外，还有其他各种类似技术，如,3COM FASTIP,、,Cascade Navigator,等，均能提供支持,IP,的二层交换功能。当时的情形是，各厂商纷纷提出自己的标签交换技术，如果没有一个标准化工作组，将会出现更多的互不兼容的标签交换技术，从而使市场变得更为混乱。,为了协调各方利益，形成一个统一的标准，,1996,年底，,IETF,成立了一个工作组，对集成路由和交换技术的标签解决方案进行标准化。到,1997,年初，这个工作组形成了,IETF,认可的章程，工作组的第一次会议在,1997,年,4,月召开。经过多次商讨，最终,MPLS,（,Multiprotocol,Label Switching,）这个术语被确定下来，作为独立于各个厂家私有标准的一系列标准的名称。,MPLS,的发展历史,MPLS,的尴尬,虽然硬件技术的发展，,IP,路由转发已经由原来需要软件干预的“一次路由，多次交换”发展到纯粹的硬件转发，虽然硬件的实现技术仍然比,MPLS,转发要复杂，但是已经完全可以做到线速转发，,IP,技术的这一弊端已经不复存在。,同时,ATM,技术已经逐渐退出舞台，各个运营商都已经不再投入，所以所谓的统一,IP,和,ATM,也已经不再是个强有力的,MPLS,存活的理由。,在这个情况下，,MPLS,何去何从？,MPLS,的发展历史,MPLS,重获新生,随着数据网络的爆发式增长，,IP,设备功能越来越强大，成本越来越低，数据需求越来越大。,运营商的很多企业用户的,VPN,业务，都是租用的私有专线，都是基于,Frame Relay,ATM,等技术，成本昂贵，且业务可扩展性差，不能满足新的数据需求。,在这种情况下，有没有新的技术可以在,IP,网络里面很好的支持,VPN,业务自然成了人们关心的一个话题。这个时候大家发现，由于,MPLS,支持多重,label stack,，天生就适合做,tunnel,，也就是天生就适合承载,VPN,业务。所以,MPLS,迎来了第二春。,再到后来，城域承载网络在数据业务的驱动下，都开始向,IP/Ethernet,迈进，即考虑用价格低廉，业务灵活的,IP/Ethernet,设备取代成本相对高，数据业务不灵活的,SDH/,Sonet,设备，于是,Packet Transport Network,的概念被引入，在,PTN,网络的边缘，要考虑多种接入方式，包括,Ethernet,IP,ATM,SDH/,Sonet,，,Frame Relay,等。如何把这些技术都统一到,PTN,里面，一个选择就是,MPLS,。,Agenda,MPLS,的前世今生,MPLS,的一些概念,MPLS VPN,MPLS OAM,MPLS TE/FRR,MPLS-TP,最重要的概念,FEC,FEC,Forwarding Equivalence Classes,，,即转发等价类,透过,FEC,这一概念，可以看到,MPLS label,的本质，即,MPLS label,到底是代表了什么东西。,IP/MPLS,网络，,Label=route entry,L2 VPN,网络，,Label=Service or Customer,ATM/MPLS,网络，,Label=VPI/VCI,Frame Relay/MPLS,网络，,Label=DLCI,其它概念,NHLFE,Next Hop Label Forwarding Entry,FTN,FEC-To-NHLFE,ILM,Incoming Label Mapping,LSP,Label Switched Path,LSR,Label Switch Router,LER,Edge LSR,including ingress LER and egress LER,Label and Label Stack,在一个报文里面，可以包含一个,Label Stack,一个,Label Stack,由一个或者多个,Label Stack entries,组成，一个,Label Stack Entry,格式如下：,Label Stack,放在,L2 header,后面（如果有,vlan tag,放在,vlan tag,后面），用,Ether Type 0 x8847(ucast),和,0 x8848(mcast),来标识，所以又被称为,2.5,层协议,用一个,IP/MPLS,例子来说明各个概念,(1),0,Summary route for 171.68/16,0,1,171.68.10/24,Next-Hop,In,Lab,Address,Prefix,Out,I/F,Out,Lab,In,I/F,7,171.68/16,2,pop,0,.,.,.,.,.,Next-Hop,In,Lab,Address,Prefix,Out,I/F,Out,Lab,In,I/F,-,171.68/16,1,4,0,.,.,.,.,.,路由是由路由协议发布的，,label,是由每个,LSR,赋给直连的上游路由器的,Use label“implicit-null”for FEC 171.68/16,Summary route for 171.68/16,Use label 4 for FEC 171.68/16,Egress PE,需要做,IP route lookup,来找到具体的下一跳,171.68.44/24,Address,Prefix and mask,171.68.10/24,Next-Hop,171.68.9.1,Interface,Serial1,171.68.44/24,171.68.12.1,Serial2,171.68/16,.,Null,Use label 7 for FEC 171.68/16,Next-Hop,In,Lab,Address,Prefix,Out,I/F,Out,Lab,In,I/F,4,171.68/16,1,7,0,.,.,.,.,.,CE,PE,1,P,1,P,2,PE,2,0,0,2,1,在这个例子中，,171.68/16,就是,FEC,PE1,里面创建,label 4,oif,1,等下一跳的信息就是,NHLFE entry,PE1,里面创建的,171.68/16,跟,NHLFE,的对应关系就是,FTN entry,P1,里面创建的,label 4,P2,里面创建的,label 7,的转发表就是,ILM entry,PE1-P1,的,Label 4,P1-P2,的,Label 7,所形成的这样一条转发路径就是一条,LSP,，,LSP,是单向的，后来有新的标准专门定义了,Co-routed LSP,，是双向,LSP,在,PE1-PE2,的,LSP,上，,PE1,是,ingress LER,PE2,是,egress LER,P1,和,P2,是,transit LSR,用一个,IP/MPLS,例子来说明各个概念,(2),LDP,协议,FTN,，,ILM,可以是在,LSR,上管理员手动配置的，也可以是通过动态协议来创建的。,动态地对每一个,FEC,发布,Label,的协议有好几个，最主要的就是,LDP(Label Distribute Protocol),顾名思义，这个协议就是专门为分发标签而诞生的。其它的协议，如,BGP,RSVP,都是在已经存在的协议基础上做了扩展，专门为特定目的的标签发布而设计的，非通用。,Related Standard,RFC 3031,MPLS Architecture,RFC 3032,MPLS Label Shim,RFC 3270,MPLS Support,DiffServ,RFC 3443,MPLS TTL Process,RFC 5036,LDP,Agenda,MPLS,的前世今生,MPLS,的一些概念,MPLS VPN,MPLS OAM,MPLS TE/FRR,MPLS-TP,MPLS,是天然的,Tunnel,所谓,VPN,，就是在原始的数据外面加了一个新的,header,，然后在网络上用这个新,header,的信息来进行传输，这个新,header,所建立起来的转发通道就称之为,Tunnel.,MPLS packet,，本质上就是在原始报文前面加装一个,Label Stack,然后靠这个,Label Stack,中的,label,来转发报文，而且,label stack,可以包含多个,label,即可以在,label,前面任意再增加,label,，所以说不需要对,MPLS,技术做任何扩展，它是天然的,Tunnel.,MPLS L2VPN and L3VPN,所谓的,MPLS L2VPN,，是在原始的,ethernet,报文前面，加上一个,MPLS label stack,，再加上一个新的,L2 header,，即,MPLS,的,payload,是,ethernet,报文。,所谓的,MPLS L3VPN,，是把原始报文的,ethernet,header,去掉，只保留,L3 header,及其,payload,，然后在前面加上一个,MPLS label stack,再加上一个新的,L2 header,，即,MPLS,的,payload,是,IP,报文。,目前的主流应用是,L2VPN,。,注意：以上的理解都是基于,eth