mpls LSP的建立

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介绍完了mpls基础部分,想必大家对mpls应该有了初步的了解。mpls中最重要的一个元素就是标签,因为mpls就是靠标签来完成数据报文的转发的。怎么为一个FEC来分配标签呢,有两种方法:静态(手工)分配标签,动态分配标签。

静态分配标签

手工分配标签的方式比较简单,通过人为的方法为一个FEC来指定标签,标签指定完后之后建立静态LSP,数据报文到达后按照标签来进行转发。手工分配标签的时候有一个原则:上游节点的出标签为下游节点的入标签
静态LSP不使用标签发布协议,不需要交互控制报文,资源消耗比较小,但通过静态方式建立的LSP不能根据网络拓扑变化动态调整,需要管理员干预。手动分配标签的方法适用于网络结构清晰,规模较小,网络结构稳定的环境下。

注意:静态LSP的配置需要区分ingress transit engress。

配置方法如下:

  
static-lsp ingress lsp-name destination ip-address { mask-length | mask } { nexthop next-hop-address | outgoing-interface interface-type interface-number } * out-label out-label

,配置本节点为指定LSP的Ingress。

  
static-lsp transit lsp-name [ incoming-interface interface-type interface-number ] in-label in-label { nexthop next-hop-address | outgoing-interface interface-type interface-number } * out-label out-label

,配置本节点为指定LSP的Transit。

  
static-lsp egress lsp-name [ incoming-interface interface-type interface-number ] in-label in-label [ lsrid ingress-lsr-id tunnel-id tunnel-id ]

,配置本节点为指定LSP的Egress。

动态分配标签

动态分配标签就是利用标签分配协议来进行LSP的建立,动态分配标签的协议有几种,但是最为常用也是最好的协议就是LDP。在某些复杂网络环境下,使用手工建立LSP的方法过于复杂并及其容易出错。通过LDP协议,标签交换路由器LSR(Label Switched Router)可以把网络层的路由信息直接映射到数据链路层的交换路径上,动态建立起网络层的LSP。目前,LDP广泛地应用在VPN服务上,具有组网、配置简单、支持基于路由动态建立LSP、支持大容量LSP等优点。

标签分发协议LDP(Label Distribution Protocol)是多协议标签交换MPLS的一种控制协议,相当于传统网络中的信令协议,负责转发等价类FEC(Forwarding Equivalence Class)的分类、标签的分配以及标签交换路径LSP(Label Switched Path)的建立和维护等操作。LDP规定了标签分发过程中的各种消息以及相关处理过程。

LDP基本概念:

  1. LDP会话:LDP会话用于LSR之间交换标签映射、释放等消息。只有存在对等体才能建立LDP会话,LDP会话分为两种类型:
    本地LDP会话(Local LDP Session):建立会话的两个LSR之间是直连的。
    远端LDP会话(Remote LDP Session):建立会话的两个LSR之间可以是直连的,也可以是非直连的。
    本地LDP会话和远端LDP会话可以共存。
  2. LDP对等体:LDP对等体是指相互之间存在LDP会话、使用LDP来交换标签消息的两个LSR。LDP对等体通过它们之间的LDP会话获得对方的标签。
  3. LDP邻接体:当一台LSR接收到对端发送过来的Hello消息后LDP邻接体建立。LDP邻接体存在两种类型:
    本地邻接体(Local Adjacency):以组播形式发送Hello消息(即链路Hello消息)发现的邻接体叫做本地邻接体。
    远端邻接体(Remote Adjacency):以单播形式发送Hello消息(即目标Hello消息)发现的邻接体叫做远端邻接体。
    LDP通过邻接体来维护对等体的存在,对等体的类型取决于维护它的邻接体的类型。一个对等体可以由多个邻接体来维护,如果由本地邻接体和远端邻接体两者来维护,则对等体类型为本远共存对等体。

LDP工作机制:

简单来说:LDP的存在就是为了建立LSP,完成标签的交换。怎么来实现这个功能呢?

  • 两个LSR之间会形成LDP的邻居关系,交换LSP消息报文,建立LDP session。
  • LDP session一旦建立,LSR之间就会发送标签请求和标签映射消息,在LDP对等体之间通告FEC和标签的绑定关系来建立LSP。
  • 将FEC绑定对应的标签后,LSP建立。数据报文按照这个LSP来转发。

LDP消息类型:
LDP协议主要使用四类消息:

  • 发现(Discovery)消息:用于通告和维护网络中LSR的存在,如Hello消息。
  • 会话(Session)消息:用于建立、维护和终止LDP对等体之间的会话,如Initialization消息、Keepalive消息。
  • 通告(Advertisement)消息:用于创建、改变和删除FEC的标签映射。
  • 通知(Notification)消息:用于提供建议性的消息和差错通知。

为保证LDP消息的可靠发送,除了Discovery消息使用UDP(User Datagram Protocol)传输外,LDP的Session消息、Advertisement消息和Notification消息都使用TCP(Transmission Control Protocol)传输。

LDP会话的建立:

mpls LSP的建立

  1. 两个LSR之间互相发送Hello消息。Hello消息中携带传输地址(即设备的IP地址),双方使用传输地址建立LDP会话。
  2. 传输地址较大的一方作为主动方,发起建立TCP连接。如图所示,LSR_1作为主动方发起建立TCP连接,LSR_2作为被动方等待对方发起连接。
  3. TCP连接建立成功后,由主动方LSR_1发送初始化消息,协商建立LDP会话的相关参数。LDP会话的相关参数包括LDP协议版本、标签分发方式、Keepalive保持定时器的值、最大PDU长度和标签空间等。
  4. 被动方LSR_2收到初始化消息后,LSR_2接受相关参数,则发送初始化消息,同时发送Keepalive消息给主动方LSR_1。如果被动方LSR_2不能接受相关参数,则发送Notification消息终止LDP会话的建立。
    初始化消息中包括LDP协议版本、标签分发方式、Keepalive保持定时器的值、最大PDU长度和标签空间等。
  5. 主动方LSR_1收到初始化消息后,接受相关参数,则发送Keepalive消息给被动方LSR_2。如果主动方LSR_1不能接受相关参数,则发送Notification消息给被动方LSR_2终止LDP会话的建立。

当双方都收到对端的Keepalive消息后,LDP会话建立成功。

LDP LSP的建立

当LDP会话建立完成后,开始发送标签请求来进行FEC和标签的映射。进而建立LSP。
但是如何发送标签请求,由谁来发送,发过来的标签请求我应该怎么处理。等问题则需要标签发布方式,标签分配控制方式和标签保持方式来决定。

这部分简单总结一下,不在赘述,详细的请参考相关资料

标签发布方式(Label Advertisement Mode)

标签发布方式有两种方式。具有标签分发邻接关系的上游LSR和下游LSR必须对使用的标签发布方式达成一致。

下游自主方式DU(Downstream Unsolicited):对于一个特定的FEC,LSR无需从上游获得标签请求消息即进行标签分配与分发。

下游按需方式DoD(Downstream on Demand):对于一个特定的FEC,LSR获得标签请求消息之后才进行标签分配与分发。

标签分配控制方式(Label Distribution Control Mode)

标签分配控制方式是指在LSP的建立过程中,LSR分配标签时采用的处理方式。

独立标签分配控制方式(Independent):本地LSR可以自主地分配一个标签绑定到某个FEC,并通告给上游LSR,而无需等待下游的标签。

有序标签分配控制方式(Ordered):对于LSR上某个FEC的标签映射,只有当该LSR已经具有此FEC下一跳的标签映射消息、或者该LSR就是此FEC的出节点时,该LSR才可以向上游发送此FEC的标签映射。

标签保持方式(Label Retention Mode)

标签保持方式是指LSR对收到的、但目前暂时不需要的标签映射的处理方式。

自由标签保持方式(Liberal):对于从邻居LSR收到的标签映射,无论邻居LSR是不是自己的下一跳都保留。

保守标签保持方式(Conservative):对于从邻居LSR收到的标签映射,只有当邻居LSR是自己的下一跳时才保留。

建立过程

mpls LSP的建立

  1. 缺省情况下,网络的路由改变时,如果有一个边缘节点(Egress)发现自己的路由表中出现了新的主机路由,并且这一路由不属于任何现有的FEC,则该边缘节点需要为这一路由建立一个新的FEC。
  2. 如果MPLS网络的Egress有可供分配的标签,则为FEC分配标签,并主动向上游发出标签映射消息,标签映射消息中包含分配的标签和绑定的FEC等信息。
  3. Transit收到标签映射消息后,判断标签映射的发送者(Egress)是否为该FEC的下一跳。若是,则在其标签转发表中增加相应的条目,然后主动向上游LSR发送对于指定FEC的标签映射消息。
  4. Ingress收到标签映射消息后,判断标签映射的发送者(Transit)是否为该FEC的下一跳。若是,则在标签转发表中增加相应的条目。这时,就完成了LSP的建立,接下来就可以对该FEC对应的数据报文进行标签转发。

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  1. onemore
    onemore Lv 1
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