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MPLS原理

news 2025/8/23 7:44:04

背景

90年代，为解决流量快速增长而设备性能受到限制，相较于传统的基于IP路由表转发已经无法满足需求，MPLS多协议标签交换被提出，创新式的提出基于标签转发，一定情况下缩短了包处理时间，而后续随着设备性能不断迭代，MPLS因为其转控分离，支持多层标签嵌套分发更多被用于VPN和QOS领域当中

设备角色

根据所属MPLS域的位置

ler:位于MPLS域边缘的设备

core lsr：MPLS域内部的设备

根据对流量处理的方式

ingress入站LSR：通常指向IP报文中压入标签的设备

transit中转LSR：通常指将MPLS报文进行置换标签，并将其在MPLS域内继续传递的设备

egress出站LSR：通常指将MPLS报文进行剥离标签，还原为IP报文的设备

行为

PUSH：压入标签

SWAP：交换标签

POP：弹出标签

报文

MPLS标签报文被嵌入在数据链路层和网络层之间，自持嵌套包含

Label20bit，范围0-15，16-1023静态分布，1023-1048575被用于动态分配

Experimental Use实验字段3bit：同于CoS（class of servive）

S栈底位1bit：用于标识该标签是不是最后一个MPLS标签，如果是置1，不是置0

TTL8bit：作用同IP报文的TTL

重要表项

FTN（FEC-to-NHLFE）在ingress存在

包括：Tunnel ID、FEC到NHLFE的映射信息

NHLFE下一跳标签转发表项（Next Hop Label Forwarding Entry）在ingress和transit存在

包括：Tunnel ID、出接口、下一跳、出标签、标签操作类型等信息

ILM入标签映射（ILM，Incoming Label Map）在transit和egress存在

包括：Tunnel ID、入标签、入接口、标签操作类型等信息。

转发流程

1.当流量进入根据FIB表项查看如果发现Tunnel-id不为0X0即视为进入标签转发（对应图中1）

2.通过Tunnel-id查询NHLFE表项关联流量（对应图中2）

3.依据NHLFE表项对流量进行相关操作，这里是压入标签Z并转发到1.1.1.2（对应图中3，4）

4.R2收到数据查ILM表（对应图中5）

6.由ILM表的Tunnel-id关联NHLFE表项（对应图中6）

7.明确行为位交换标签并且下一跳为2.2.2.2执行（对应图中7）

8.R3收到查ILM表项根据表项进行下一步处理即出站去除标签还原为IP报文（对应图中8，9）

配置案例

结合以上拓扑现要求实现1.1.1.1访问3.3.3.3实现双向标签转发

实验步骤

1.IP地址配置

2.OSPF路由互通

3.激活MPLS

本操作以R1为例

mpls lsr-id 1.1.1.1
mpls
INT E0/0/0 
MPLS

4.静态LSP配置

[R3]static-lsp egress 1 incoming-interface Ethernet0/0/0 in-label 666
[R1]static-lsp ingress 1 destination 3.3.3.3 32 nexthop 10.0.12.2 out-label 777
[R2]static-lsp transit 1 incoming-interface Ethernet0/0/0 in-label 777 nexthop 10.0.
23.3 out-label 666
1.1.1.1 ---->3.3.3.3[R3]static-lsp ingress 2 destination 1.1.1.1 32 nexthop 10.0.23.2 out-label 666
[R2]static-lsp transit 2 incoming-interface Ethernet0/0/1 in-label 666 nexthop 10.0.
12.1 out-label 777
[R1]static-lsp egress 2 incoming-interface Ethernet0/0/0 in-label 777
3.3.3.3 ---->1.1.1.1