伪装网络工程师20——MPLS动态LSP介绍

1、背景介绍

以前介绍静态LSP在小规模的场景下能够进行手动配置，当网络规模变大时，静态LSP的配置就变得复杂，他须要为每个FEC建立label，手工配置的静态LSP就不符合当前场景。 相似于IGP的ospf，rip等协议的路由表，MPLS在控制面也须要一个协议来构建标签表，此处用到的协议就是ldp（label distribute protocol）。当控制面的标签表构建完成后，在实际转发时路由器看的是标签转发表（lfib），这点跟igp的fib表概念很类似。

2、实验介绍

本次实验拓扑以下图所示：

在上图中，端口的IP地址为xx.0.0.x/24（x为路由器编号），如R1上g0/0/0接口地址为12.0.0.1/24，每一个路由器的使用x.x.x.x/32（x为路由器编号）做为：

• loopback 0地址
• ospf router-id
• mpls lsr-id
• ldp通讯地址

相似于BGP协议，LDP协议也须要一个地址做为通讯地址，这个地址默认是lsr-id的公网地址，若是是私网地址则为接口的主IP地址，因此本例中ldp的通讯地址默认为x.x.x.x/32，为了让通讯地址可以正常通讯，在MPLS下层须要借助IGP协议，本例采用ospf协议

3、配置信息

接口IP地址这些设置省略，本次仅演示R1上的配置，其他路由器上配置相似，再也不赘述：

# 先打通底层IGP，为后续MPLS作准备
[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 
[R1-ospf-1]area 0
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.0.0.1 0.0.0.0
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0

# 全局使能MPLS，lsr-id不会自动选举，必须手动设置
[R1]mpls lsr-id 1.1.1.1   
[R1]mpls
[R1]mpls ldp 

# 在对应接口上启用mpls功能 
[R1]interface g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]mpls 
[R1-GigabitEthernet0/0/0]mpls ldp

至此，配置完成，能够经过tracert来查看1.1.1.1/32去往5.5.5.5/32确实是经过标签转发进行，而没有经过IGP走IP报文

<R1>tracert -v -a 1.1.1.1 5.5.5.5

 traceroute to  5.5.5.5(5.5.5.5), max hops: 30 ,packet length: 40,press CTRL_C t
o break 

 1 12.0.0.2[MPLS Label=1026 Exp=0 S=1 TTL=1] 30 ms  30 ms  20 ms 

 2 24.0.0.4[MPLS Label=1025 Exp=0 S=1 TTL=1] 30 ms  20 ms  30 ms      #注意：此处是倒数第二跳一弹出标签，后续会详细介绍

 3 45.0.0.5 40 ms  30 ms  30 ms

4、MPLS LDP详解

1.创建LDP邻居

当路由器的物理接口激活LDP协议后，该接口会向224.0.0.2组播发送数据报文用于发现邻居

数据报文中会携带用于LDP通讯的地址，默认状况下通讯地址是lsr-id的公网地址，若是lsr-id不是公网地址，则会用接口的主地址做为通讯地址，，后期等LDP邻居创建后，邻居之间的keepalive报文也是经过该地址通讯

通讯地址也能够手动指定

[R1-GigabitEthernet0/0/0]mpls ldp transport-address ?
  Ethernet         Ethernet interface
  GigabitEthernet  GigabitEthernet interface
  LoopBack         LoopBack interface
  NULL             NULL interface
  interface        Specify Transport Address As One Of Interface

当接口相互之间交互过通讯地址后，由地址大的一方主动发起TCP会话请求，通过三次握手后最终创建链接，至此LDP邻居关系创建完成

二、LDP协议的标签分发策略

LDP协议默认会给每个32位的FEC分配一格标签，且在MPLS中，这些标签虽然是无序分发的，但有下面3种策略

• 主动发送/被动拉取
  主动分发：当A路由器为他的FEC分配完标签后主动通告给它的LDP邻居（默认）
  被动拉取：当A路由器为他的FEC分配完标签后，当它的LDP邻居请求时再发送给它的邻居

  [R2-GigabitEthernet0/0/1]mpls ldp advertisement ?
  dod  Downstream On Demand Advertisement Mode
  du   Downstream Unsolicited Advertisement Mode

• 等待/非等待
  等待：对于不一样路由器上相同的FEC，只有收到下游路由器通告的标签后才会将本身给这个FEC分配的标签通告给上游路由器（默认）
  非等待：路由器给FEC分配标签后直接转发给LDP邻居，不须要等待下游路由器对该FEC的通告

• 自由/保守
  自由：因为低层IGP互通，对于一个FEC可能会有多个路由器为他分配标签，但它只会选择路由表中下一跳路由器分配的标签做为LSP路径，对于其余路由器为这个FEC分配的标签自由策略是保留（默认）
  保守：保守策略就是不保留除下一跳路由器以外，其余路由器为这个FEC分配的标签

  三、LDP的水平分割

  相似RIP协议同样，LDP协议也有水平分割，即从一个接口接收到了FEC标签，不会把本地为这个FEC分配的标签从这个接口再发出去。但水平分割这个策略默认是关闭的，同一时刻就可能有如下这种状况
  
  R2与R3都在向对方发送相同FEC的标签，此时LSP之因此可以不成为环路的缘由就是他会选择IGP中下一跳地址通告的FEC标签做为LSP路径

  四、LDP的POP弹出标签动做

  不一样于静态MPLS最后一跳弹出标签，启用LDP后它的POP动做发生在倒数第二跳
  
  从下面能够看出，R4再将数据报文交给R5的时候，就已经变成了纯IP报文，这么作的缘由是为了减轻MPLS域边界路由器的负担，同时提高转发效率。若是弹出标签的动做发生在边界路由器上，他则要先再转发表中找到相应的隧道信息拆掉标签，再一次查询转发表进行IP报文转发。

  <R1>tracert -v -a 1.1.1.1 5.5.5.5
  
  traceroute to  5.5.5.5(5.5.5.5), max hops: 30 ,packet length: 40,press CTRL_C t
  o break 
  
  1 12.0.0.2[MPLS Label=1026 Exp=0 S=1 TTL=1] 30 ms  30 ms  20 ms 
  
  2 24.0.0.4[MPLS Label=1025 Exp=0 S=1 TTL=1] 30 ms  20 ms  30 ms      
  
  3 45.0.0.5 40 ms  30 ms  30 ms

  那么他是如何判断哪一个交换机是倒数第二个从而触发POP动做的呢？MPLS的LDP标签是从1024开始分发，他有0~15共16个保留标签，路由器默认会给本地起源的FEC标签分配为3
  
  当上游路由器发现下游FEC标签为3时，就触发POP动做，会弹出标签将IP报文送给边界路由器

  [R4]dis tunnel-info tunnel-id 0x1
  Tunnel ID:                    0x1
  Tunnel Token:                 1
  Type:                         lsp
  Destination:                  5.5.5.5
  Out Slot:                     0
  Instance ID:                  0
  Out Interface:                GigabitEthernet0/0/1
  Out Label:                    3
  Next Hop:                     45.0.0.5
  Lsp Index:                    4097

  这么作虽然减轻了边界路由器的负担提高了转发效率，可是也带来了一个新的问题：标签中EXP用于优化的信息丢失，一般一个优化是要求端到端的，这样就不知足端到端的要求，解决办法是用标签0代替标签3，他会保留除label外的其余字段
  
  这样最后边界路由器看到label 0时直接进行IP报文转发，而优先级等字段也得以保留

  5、总结

  经过上述内容，咱们能够将动态LDP总结为如下几点：

  1. MPLS域中的LDP协议会依赖低层的IGP协议进行LSP路径选择与防环
  2. LDP协议默认工做在主动，等待，自由模式下
  3. LDP协议的POP动做发生在倒数第二跳