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MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換）

包交換

標(biāo)簽交換

包交換的優(yōu)化過程

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MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換）

包交換

數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)包，在網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞，最準(zhǔn)到達(dá)目標(biāo)，即路由轉(zhuǎn)發(fā)的過程。

1、查兩張表，即路由表和ARP緩存表。

2、路由表的匹配原則（最長匹配原則）。

3、遞歸查找。

4、IP包頭可變長，即只能通過軟件進(jìn)行處理。

控制層面：路由協(xié)議中的數(shù)據(jù)流的流動方向，目的是為了獲取未知網(wǎng)段的路由信息，生成路由表。

數(shù)據(jù)層面：基于設(shè)備已完善的路由表（FIB），來轉(zhuǎn)發(fā)具體的數(shù)據(jù)到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)段。其方向正好和控制層面相反。

標(biāo)簽交換

??? 在二層封裝和三層封裝之間，添加一個(gè)和路由條目存在映射關(guān)系的標(biāo)簽，之后維護(hù)一張記錄對應(yīng)關(guān)系和轉(zhuǎn)發(fā)接口表，之后攜帶標(biāo)簽的數(shù)據(jù)來到設(shè)備上，將先看到標(biāo)簽，之后基于維護(hù)的表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，二不再看三層發(fā)的IP數(shù)據(jù)。因?yàn)闃?biāo)簽本身短小且定長，所以轉(zhuǎn)發(fā)效率會高于包交換。但是由于標(biāo)簽交換過程需要由壓入標(biāo)簽和彈出標(biāo)簽的動作，所以整體對包交換效率的提升并不明顯。

控制層面：基于FEC分配標(biāo)簽，并且獲取其他LSR對相同F(xiàn)EC分配的標(biāo)簽。記錄在本地LIB表中，再結(jié)合FIB表生成LFIB表。（控制層面的功能可以通過靜態(tài)手工配置來完成，也可以通過動態(tài)協(xié)議來完成 --- LDP協(xié)議：標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議。）

數(shù)據(jù)層面：設(shè)備基于LFIB表，根據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

包交換的優(yōu)化過程

1、進(jìn)程交換：最早期的包交換，就是每個(gè)數(shù)據(jù)包來到設(shè)備都需要去基于目標(biāo)IP查看路由表及ARP緩存表來進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

2、快速包交換：基于流的包交換，一次路由多次交換 --- 只有第一個(gè)數(shù)據(jù)包需要執(zhí)行包交換的過程。

3、思科的特快交換（Cisco Express Forwading）：即CEF，對路由表和ARP緩存表中的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)讀取（路由表中需要遞歸查找的線遞歸好）記錄在CEF表中。并且這個(gè)CEF表可以支持硬件處理。

雖然CEF是思科的私有技術(shù)，但是各個(gè)廠商結(jié)合原理都開發(fā)出了自己的特快交換技術(shù)。護(hù)衛(wèi)設(shè)備在進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，就查看的不是路由表，而是FIB表（轉(zhuǎn)發(fā)信息數(shù)據(jù)庫），該表支持硬件處理轉(zhuǎn)發(fā)。

???? MPLS其實(shí)就是和包交換結(jié)合共同發(fā)展的標(biāo)簽交換技術(shù)。因?yàn)闃?biāo)簽生成需要識別三層協(xié)議，而MPLS稱為多協(xié)議標(biāo)簽交換，因?yàn)樗梢宰R別和兼容多種三層協(xié)議。

MPLS主要應(yīng)用的領(lǐng)域：

1、用來解決BGP的路由黑洞

2、MPLS-VPN

3、MPLS-TE（流量工程），可以簡單理解為控制流量轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)路徑。

??? 運(yùn)行MPLS設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，我們可以稱為是一個(gè)MPLS域。域中所有運(yùn)行MPLS的設(shè)備都可以被稱為LSR（標(biāo)簽交換路由器）。

??? 這個(gè)標(biāo)簽是每臺路由器基于自己路由表中的路由條目生成的，是陸運(yùn)器的個(gè)人行為。

??? 在MPLS中，我們把具有相同特征的數(shù)據(jù)包稱為FEC（等價(jià)轉(zhuǎn)發(fā)類），簡單理解為匹配到同一個(gè)條路由條目的所有數(shù)據(jù)報(bào)文都屬于同一個(gè)FEC，一個(gè)FEC分配一個(gè)標(biāo)簽。

LIB表（標(biāo)簽信息表）

LFIB表（標(biāo)簽信息轉(zhuǎn)發(fā)表），是LIB表和FIB表結(jié)合的產(chǎn)物，主要記錄的就是標(biāo)簽編號和出接口及下一跳的對應(yīng)關(guān)系。

??? 在整個(gè)過程中，所有MPLS域中的LSR處理自己針對某個(gè)FEC生成的標(biāo)簽外還需要獲取其他LSR對相同F(xiàn)EC分配的標(biāo)簽。

結(jié)合上面的圖來分析：

R1這臺設(shè)備為進(jìn)入MPLS域中的數(shù)據(jù)壓入標(biāo)簽，所以這樣的設(shè)備我們稱為：入站LSR（Ingress LSR）

在這個(gè)過程中，R2完成了一次標(biāo)簽的置換動作，這樣的LSR我們稱為：中轉(zhuǎn)LSR（transit LSR）

R4是MPLS域的一個(gè)邊界，完成的是標(biāo)簽的彈出動作，這樣的LSR我們稱為：出戰(zhàn)LSR（egress LSR）

整個(gè)數(shù)據(jù)層面數(shù)據(jù)流動的路徑為R1-R2-R3-R4，我們把這條路徑稱為LSP（標(biāo)簽交換路徑）

一般一個(gè)FEC會對應(yīng)一條LSP。特別注意：LSP是分方向的，如果需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向互通，則必須搭建兩個(gè)方向的LSP才行。LSP的搭建方法：靜態(tài)、動態(tài)LDP

LABEL：20位，取值范圍為0-2的20次方。我們把標(biāo)簽的取值范圍稱為標(biāo)簽空間，每臺設(shè)備的標(biāo)簽空間是獨(dú)立的。

0-15，特殊標(biāo)簽值，我們在分配時(shí)一般不用這些標(biāo)簽，因?yàn)樗麄兙哂刑厥夂x

16-1023，一般用于靜態(tài)LSP搭建使用

1023-2的20次方，LDP等可以動態(tài)分配標(biāo)簽的協(xié)議使用的標(biāo)簽號的范圍

EXP：占3位，主要做策略用的。一般情況下為000，可以理解為優(yōu)先級，數(shù)值越大，優(yōu)先級越高，可以優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。

S：占1位（棧底位），我們把標(biāo)簽頭部組成有序序列稱為標(biāo)簽棧。該位為1，則代表是最后一個(gè)標(biāo)簽，為0，則代表還有后續(xù)標(biāo)簽需要處理。

TTL：相當(dāng)于將TTL值換了個(gè)位置進(jìn)行計(jì)數(shù)，作用和目的都是一樣的。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的HCIP第十四天（MPLS协议）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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