伪装网络工程师19——MPLS静态LSP介绍

1、背景介绍

MPLS做为一种多协议标签交换技术经常使用于运营商的骨干网络中，它使用标签交换的技术，打通了同一客户不一样站点之间的网络链接，整个运营商的MPLS域相似透明的，用户并不感知。下图中R4与R5模拟同一客户的2个站点出口路由，经过MPLS域R4和R5路由器之间能够直接ping通，这就像在运营商的网络中创建了一条隧道，直接将不一样站点的网络对接，因此MPLS也是一种隧道技术，常被称为MPLS ***

2、网络设备的角色

网络设备根据所处的位置不一样，在MPLS***中有如下3种角色：

1. CE设备
   全称client edge，做为用户的网络边缘设备与运营商的设备之间直连，并将客户侧的路由信息发送给运营商设备，图中R4，R5都属于CE是设备
2. PE设备
   全称provider edge，做为运营商网络的边缘设备，接收用户侧传来的路由信息，并与MPLS域内其余路由器创建LSP路径，图中的R1，R3都属于PE设备
3. P设备
   全称provider设备，是运营商MPLS域内除了PE以外的其余网络设备，该设备上并不保存客户方路由信息（走标签转发），用于与MPLS域中的网络设备创建LSP路径，图中的R2就属于P设备

网络设备根据工做方式的不一样，在MPLS***中也有3种模式：

1. ingress
   该节点一般是数据报文进入MPLS域时通过的第一台路由器，他的做用是为要通讯的FEC（转发等价类，大体能够任务是一个网段）压入标签，此节点一般是PE设备，该设备上须要学习到客户两端的路由条目
2. egress
   该节点一般是流量出MPLS域时通过的最后一台路由器，他的做用是弹出数据报文中的标签，将纯IP报文发送给客户的CE设备，此节点一般是P设备，该设备上也须要学习客户两端的路由条目
3. transit
   在MPLS域中除了上述两节点外的其余路由设备，因为标签值对于每台路由器来说只是本地有效，且无需分发，因此该节点的做用是将上游路由器打上的标签替换为下游路由器的标签（每台路由器只能识别本身分配的标签），进行转发，此节点一般是P设备，该设备上不须要学习到客户两端的路由条目

3、实验介绍

本次实验拓扑以下图所示，每一个路由器的lsr-id为x.x.x.x（x为路由器编号），只有mpls域中的路由器才启用mpls功能（R1/2/3），具体的配置步骤为：

1. 启用R1/2/3的MPLS功能（仅演示R1上的配置）

   [R1]mpls lsr-id 1.1.1.1
   [R1]mpls
   Info: Mpls starting, please wait... OK!
   [R1]interface g0/0/0
   [R1-GigabitEthernet0/0/0]mpls

2. 在R1与R3路由上要配置去往目标网段的下一跳地址

   [R1]ip route-static 20.0.0.0 24 12.0.0.2
   [R3]ip route-static 10.0.0.0 24 23.0.0.2

3. 配置从R1到R3的静态LSP（紫色）

   [R1]static-lsp ingress 1to3 destination 20.0.0.0 24 nexthop 12.0.0.2 out-label 200
   [R2]static-lsp transit 1to3 incoming-interface g0/0/0 in-label 200 nexthop 23.0.0.3 out-label 300
   [R3]static-lsp egress 1to3 incoming-interface g0/0/1 in-label 300

4. 配置从R3回R1的静态LSP（黄色）

   [R3]static-lsp ingress 3to1 destination 10.0.0.0 24 nexthop 23.0.0.2 out-label 201
   [R2]static-lsp transit 3to1 incoming-interface g0/0/1 in-label 201 nexthop 12.0.0.1 out-label 101
   [R1]static-lsp egress 3to1 incoming-interface g0/0/0 in-label 101

5. 至此，配置完成PC1与PC2之间可以正常通讯，但此时R2路由器上并无10.0.0.0/24与20.0.0.0/24网段的路由，证明了它并非经过IP报文转发，而是标签进行转发
   

   4、MPLS实现原理

   1. MPLS的工做位置

   MPLS是一种基于标签交换转发的协议，他在传统的数据包二、3层之间插入了MPLS报文，启用MPLS的路由器根据MPLS报文中的标签进行转发，根本不会去看IP报文中的路由条目，这样，即便MPLS路由器上没有去往目的网段的路由信息，同样能够将数据传达到目的端。MPLS的报文位于2层与3层之间，全部有时候也称为比如2.5层
   
   其中MPLS Label一共有32位组成
   

   2.MPLS中的名词介绍

6. LSP（Label SwitchedPath）：
   标签交换路径，即到达同一目的地址的报文在MPLS网络中通过的路径
7. FEC（Forwarding Equivalent Class）：
   通常指具备相同转发处理方式的报文。在MPLS网络中，到达同一目的地址的全部报文就是一个FEC
8. 数据流量的上游与下游：
   手工分配标签须要遵循的原则是，上游节点出标签的值就是下游节点入标签的值。从一个源地址到达目的地址的途径路径就是从上游去往下游，即靠近目的地址的是下游

3.MPLS的工做过程

1. 二层如何识别MPLS报文
   既然MPLS工做在二层，那么三层是如何识别的？以前介绍过，二层经过type值来告知三层，在MPLS中二层向三层传递的type值为8847（单播）与8848（组播），因此这要求路由器在二层可以识别MPLS报文
   
2. MPLS三层转发
   跟二层同样，当MPLS报文进入三层时，FEC是走IP报文转发仍是送入MPLS隧道？这就须要根据FIB转发表来进行判断，当查看一个路由器的路由表时，他会告诉哪些路由条目已经下载到fib表中，路由表是为了咱们方便查看生成的一张表
   
   而路由器在转发时查看的是fib表，在fib表中的tunnel-id一项中，0x0表明的是IP转发，其他非0x0的值都表明要进入的隧道编号，这也是为何MPLS也被称为一种隧道技术
   
   再看隧道详细信息，能看到它里面走的就是lsp