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MPLS（多協議標簽交換）

包交換

標簽交換

包交換的優化過程

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MPLS（多協議標簽交換）

包交換

數據組成數據包，在網絡中的各個節點傳遞，最準到達目標，即路由轉發的過程。

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，即只能通過軟件進行處理。

控制層面：路由協議中的數據流的流動方向，目的是為了獲取未知網段的路由信息，生成路由表。

數據層面：基于設備已完善的路由表（FIB），來轉發具體的數據到達目標網段。其方向正好和控制層面相反。

標簽交換

??? 在二層封裝和三層封裝之間，添加一個和路由條目存在映射關系的標簽，之后維護一張記錄對應關系和轉發接口表，之后攜帶標簽的數據來到設備上，將先看到標簽，之后基于維護的表進行轉發，二不再看三層發的IP數據。因為標簽本身短小且定長，所以轉發效率會高于包交換。但是由于標簽交換過程需要由壓入標簽和彈出標簽的動作，所以整體對包交換效率的提升并不明顯。

控制層面：基于FEC分配標簽，并且獲取其他LSR對相同FEC分配的標簽。記錄在本地LIB表中，再結合FIB表生成LFIB表。（控制層面的功能可以通過靜態手工配置來完成，也可以通過動態協議來完成 --- LDP協議：標簽分發協議。）

數據層面：設備基于LFIB表，根據標簽進行轉發。

包交換的優化過程

1、進程交換：最早期的包交換，就是每個數據包來到設備都需要去基于目標IP查看路由表及ARP緩存表來進行轉發。

2、快速包交換：基于流的包交換，一次路由多次交換 --- 只有第一個數據包需要執行包交換的過程。

3、思科的特快交換（Cisco Express Forwading）：即CEF，對路由表和ARP緩存表中的內容進行預讀取（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CEF表可以支持硬件處理。

雖然CEF是思科的私有技術，但是各個廠商結合原理都開發出了自己的特快交換技術。護衛設備在進行數據轉發時，就查看的不是路由表，而是FIB表（轉發信息數據庫），該表支持硬件處理轉發。

???? MPLS其實就是和包交換結合共同發展的標簽交換技術。因為標簽生成需要識別三層協議，而MPLS稱為多協議標簽交換，因為他可以識別和兼容多種三層協議。

MPLS主要應用的領域：

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發發路徑。

??? 運行MPLS設備組成的網絡，我們可以稱為是一個MPLS域。域中所有運行MPLS的設備都可以被稱為LSR（標簽交換路由器）。

??? 這個標簽是每臺路由器基于自己路由表中的路由條目生成的，是陸運器的個人行為。

??? 在MPLS中，我們把具有相同特征的數據包稱為FEC（等價轉發類），簡單理解為匹配到同一個條路由條目的所有數據報文都屬于同一個FEC，一個FEC分配一個標簽。

LIB表（標簽信息表）

LFIB表（標簽信息轉發表），是LIB表和FIB表結合的產物，主要記錄的就是標簽編號和出接口及下一跳的對應關系。

??? 在整個過程中，所有MPLS域中的LSR處理自己針對某個FEC生成的標簽外還需要獲取其他LSR對相同FEC分配的標簽。

結合上面的圖來分析：

R1這臺設備為進入MPLS域中的數據壓入標簽，所以這樣的設備我們稱為：入站LSR（Ingress LSR）

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

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

整個數據層面數據流動的路徑為R1-R2-R3-R4，我們把這條路徑稱為LSP（標簽交換路徑）

一般一個FEC會對應一條LSP。特別注意：LSP是分方向的，如果需要實現數據的雙向互通，則必須搭建兩個方向的LSP才行。LSP的搭建方法：靜態、動態LDP

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

0-15，特殊標簽值，我們在分配時一般不用這些標簽，因為他們具有特殊含義

16-1023，一般用于靜態LSP搭建使用

1023-2的20次方，LDP等可以動態分配標簽的協議使用的標簽號的范圍

EXP：占3位，主要做策略用的。一般情況下為000，可以理解為優先級，數值越大，優先級越高，可以優先轉發。

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

TTL：相當于將TTL值換了個位置進行計數，作用和目的都是一樣的。

總結

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

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