MPLS網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

　　多協(xié)議標簽交換（MPLS）是一種用于快速數(shù)據(jù)包交換和路由的體系，它為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量提供了目標、路由、轉(zhuǎn)發(fā)和交換等能力。更特殊的是，它具有管理各種不同形式通信流的機制。MPLS 獨立于第二和第三層協(xié)議，諸如 ATM 和 IP。它提供了一種方式，將 IP 地址映射為簡單的具有固定長度的標簽，用于不同的包轉(zhuǎn)發(fā)和包交換技術(shù)。它是現(xiàn)有路由和交換協(xié)議的接口，如 IP、ATM、幀中繼、資源預留協(xié)議（RSVP）、開放短路徑優(yōu)先（OSPF）等等。在 MPLS 中，數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在標簽交換路徑（LSP）上。LSP 是每一個沿著從源端到終端的路徑上的結(jié)點的標簽序列?，F(xiàn)今使用著一些標簽分發(fā)協(xié)議，如標簽分發(fā)協(xié)議（LDP）、RSVP 或者建于路由協(xié)議之上的一些協(xié)議，如邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）及 OSPF。因為固定長度標簽被插入每一個包或信元的開始處，并且可被硬件用來在兩個鏈接間快速交換包，所以使數(shù)據(jù)的快速交換成為可能。

　　MPLS網(wǎng)絡的基本構(gòu)成單元是標簽交換路由器LSR（Label Switching Router），主要運行MPLS網(wǎng)絡控制協(xié)議和第三層路由協(xié)議，并負責與其他LSR 交換路由信息來建立路由表，實現(xiàn)FEC 和IP 分組頭的映射，建立FEC 和標簽之間的綁定，分發(fā)標簽綁定信息，建立和維護標簽轉(zhuǎn)發(fā)表等工作。

　　主要完成連接MPLS 域和非MPLS 域以及不同MPLS網(wǎng)絡域的功能，并實現(xiàn)對業(yè)務的分類、分發(fā)標簽（作為出口LER）、剝?nèi)撕灥取Ｆ渲腥肟贚ER 叫Ingress，出口LER 叫Egress。位于區(qū)域內(nèi)部的LSR 則稱為LSR，LSR 可以是支持MPLS網(wǎng)絡的路由器，也可以是支持MPLS網(wǎng)絡標簽交換的LSR，它提供標簽分發(fā)、交換功能（Label Swapping）。

　　◆標記交換路徑（LSP）

　　◆MPLS網(wǎng)絡路由器 （LSR）

　　◆Ingress

　　◆Egress

　　◆MPLS網(wǎng)絡邊緣路由器（LER）

　　LSP 的建立

　　LSP 的建立其實就是將FEC 和標簽進行綁定，并將這種綁定通告LSP 上相鄰LSR的過程。這個過程是通過標簽分發(fā)協(xié)議LDP 來實現(xiàn)的。LDP 規(guī)定了LSR 間的消息交互過程和消息結(jié)構(gòu)，以及路由選擇方式。

　　MPLS網(wǎng)絡支持LSP 隧道技術(shù)。在一條LSP 路徑上，LSR Ru 和LSR Rd 互為上下游，但LSR Ru和LSR Rd之間的路徑，可能并不是路由協(xié)議所提供路徑的一部分，MPLS允許在LSR Ru 和LSR Rd 間建立一條新的LSP 路徑，LSR Ru和LSR Rd 分別為這條LSP 的起點和終點。LSR Ru 和LSR Rd 間的LSP 就是LSP隧道，它避免了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡層封裝隧道。

　　多層標簽棧

　　在MPLS網(wǎng)絡中，分組可以攜帶多個標簽，這些標簽在分組中以“堆棧”的形式存在，對堆棧的操作按“后進先出”的原則，決定如何轉(zhuǎn)發(fā)分組的標簽始終是棧頂標簽。標簽入棧是指向輸出分組中加入一個標簽，使標簽棧的深度加1，同時，分組的當前標簽就變?yōu)榇诵录尤氲臉撕?；標簽出棧是指從分組中去掉一個標簽，使標簽棧的深度減1，同時，分組的當前標簽將變?yōu)樵瓉硖幱谙乱粚拥臉撕灐?/P>

　　在LSP 隧道中會使用多層標簽棧。當分組在LSP 隧道中傳送時，分組的標簽就會有多層。在每一隧道的入口和出口處，要進行標簽棧的入棧和出棧操作，每發(fā)生入棧操作，標簽就會增加一層。MPLS網(wǎng)絡對標簽棧的深度沒有限制。標簽棧按照“后進先出”方式組織標簽，MPLS網(wǎng)絡從棧頂開始處理標簽。若一個分組的標簽棧深度為m，則位于棧底的標簽為1 級標簽，位于棧頂?shù)臉撕灋閙 級標簽。未打標簽的分組可看作標簽棧為空（即標簽棧深度為零）的分組。

　　標簽報文的轉(zhuǎn)發(fā)

　　在Ingress，將進入網(wǎng)絡的分組根據(jù)其特征劃分成轉(zhuǎn)發(fā)等價類FEC。一般根據(jù)IP 地址前綴或者主機地址來劃分FEC。屬于相同F(xiàn)EC 的分組在MPLS網(wǎng)絡區(qū)域中將經(jīng)過同的路徑（即LSP）。LSR 對到來的FEC 分組分配一個短而定長的標簽，然后從相應的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去。

　　在LSP 沿途的LSR 上，都已建立了輸入/輸出標簽的映射表（該表的元素叫下一跳標簽轉(zhuǎn)發(fā)條目，簡稱NHLFE，Next Hop Label Forwarding Entry）。對于接收到的標簽分組，LSR 只需根據(jù)標簽從表中找到相應的NHLFE，并用新的標簽來替換原Comware V3 操作手冊（MPLS網(wǎng)絡）。

　　來的標簽，然后，對標簽分組進行轉(zhuǎn)發(fā)，這個過程叫輸入標簽映射ILM（IncomingLabel Map）。MPLS網(wǎng)絡入口處指定特定分組的FEC，后續(xù)P路由器只需簡單的轉(zhuǎn)發(fā)即可，比常規(guī)的網(wǎng)絡層轉(zhuǎn)發(fā)要簡單得多，轉(zhuǎn)發(fā)速度得以提高。

　　TTL是IP協(xié)議包中的一個值，它告訴網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中的時間是否太長而應被丟棄。有很多原因使包在一定時間內(nèi)不能被傳遞到目的地。解決方法就是在一段時間后丟棄這個包，然后給發(fā)送者一個報文，由發(fā)送者決定是否要重發(fā)。TTL的初值通常是系統(tǒng)缺省值，是包頭中的8位的域。TTL的初設想是確定一個時間范圍，超過此時間就把包丟棄。由于每個路由器都至少要把TTL域減一，TTL通常表示包在被丟棄前多能經(jīng)過的路由器個數(shù)。當記數(shù)到0時，路由器決定丟棄該包，并發(fā)送一個ICMP報文給初的發(fā)送者。

　　TTL處理：標簽化分組時必須將原IP 分組中的TTL 值拷貝到標簽中的TTL 域。LSR 在轉(zhuǎn)發(fā)標簽化分組時，要對棧頂標簽的TTL 域作減一操作。標簽出棧時，再將棧頂?shù)腡TL 值拷貝回IP 分組或下層標簽。但是，當LSP 穿越由ATM-LSR 或FR-LSR 構(gòu)成的非TTL LSP 段時，域內(nèi)的LSR無法處理TTL 域。這時，需要在進入非TTL LSP 段時對TTL 進行統(tǒng)一處理，即性減去反映該非TTL LSP 段長度的值。

　　ICMP Need Frag 差錯報文回送

　　在MPLS網(wǎng)絡中，當報文的長度超過了路由器出接口所設置的MTU 值時，若想使報文順利的傳輸，需要將MPLS網(wǎng)絡報文的標簽剝?nèi)?，對IP 報文進行分片，然后分別為每一個分片都封裝原有的標簽后進行傳輸。ICMP協(xié)議是一種面向無連接的協(xié)議，用于傳輸出錯控制信息。它是一個非常重要的協(xié)議，它對于網(wǎng)絡安全具有極其重要的意義。它是TCP/IP協(xié)議族的一個子協(xié)議，屬于網(wǎng)絡層協(xié)議，主要用于在主機與路由器之間傳遞控制信息，包括錯誤、交換受限控制和狀態(tài)信息等。當遇到IP數(shù)據(jù)無法訪問目標、IP路由器無法按當前的傳輸速率轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包等情況時，會自動發(fā)送ICMP消息。ICMP提供一致易懂的出錯信息。發(fā)送的出錯報文返回到發(fā)送原數(shù)據(jù)的設備，因為只有發(fā)送設備才是出錯報文的邏輯接受者。發(fā)送設備隨后可根據(jù)ICMP報文確定發(fā)生錯誤的類型，并確定如何才能更好地重發(fā)失敗的數(shù)據(jù)報。但是ICMP的功能是問題而不是糾正錯誤，糾正錯誤的任務由發(fā)送方完成。

　　出接口的MTU 將被填入ICMP 報文中，如果設備上配置了mtu label-including 命令，在生成報文的時候，應將報文中的出接口MTU字段減去MPLS 標簽長度（可能有多層標簽）。文后回送ICMP 差錯報文的方式有所不同，下面將分別介紹。

　　PE 設備的處理方式

　　PE1 收到CE1 發(fā)來的報文，報文目的地址為CE2，且該報文攜帶不可分片標記。PE1 將對此報文進行轉(zhuǎn)發(fā)處理，封裝MPLS 標簽，生成MPLS 報文后進行轉(zhuǎn)發(fā)。Comware V3 操作手冊（MPLS）。此時如果報文的長度超過了出接口的MTU 時，PE1 會給CE1 回送ICMP Unreach報文，并丟棄源報文。

　　P設備的處理方式

　　P1 收到一份MPLS 報文需要進行標簽交換，該報文為CE1 發(fā)往CE2 的報文，攜帶不可分片標記。完成標簽交換后，如果發(fā)現(xiàn)報文的長度超過了出接口的MTU，此時，由于P1 設備上可能沒有到CE1 的路由，P1 會將MPLS網(wǎng)絡報文中封裝的IP 報文取出，根據(jù)這個IP報文生成ICMP Unreach 報文，然后重新封裝標簽發(fā)往PE2 方向。