HCIP-9

MPLS:多协议标签交换---ISP应用

包交换：基于数据包中的IP地址进行路由；

标签交换：基于2.5层的标签进行数据转发； 多协议：无论网络层运行什么协议；

当下的主要应用：

1. 解决BGP路由黑洞     2）MPLS VPN      3）MPLS TE（流量工程）

使用MPLS首先需要开启CEF：

1. 启动CEF可以被ASIC（硬件芯片）直接调用转发
2. CEF解决了递归问题，对应MPLS的标签生成非常重要
3. CEF生成FIB表，而TDP/LDP只能基于该表进行标签的分发；
4. 普通的路由表中不允许存在其他协议的参数，只有CEF可以提供MPLS的标签保存

控制层面：交换路由信息；标签的分发（MPLS不为BGP的路由进行标签分发）

数据层面：根据路由转发用户数据；标签的压入和弹出，基于标签号进行数据的转发

控制层面：通过IGP或者EGP交互路由信息，在交互路由信息基础上，通过TDP/LDP为所学习到的路由条目生成标签号，同时将标签告知邻居；

该层面工作完成后------生成：

1. FIB转发信息数据库      
2. LIB标签信息数据库（本地和邻居对各条路由条目生成的标签号）
3. LFIB标签信息转发数据库--将FIB表和LIB进行结合

数据层面：普通的IP数据包，基于FIB表转发；若存在标签号基于LFIB转发流量；

MPLS的数据包封装于2层和3层之间，称为2.5层

标签数据格式：32位

前20位为标签号:存在2^20个号码，其中0-15号被保留；故正常分发第一个号码为16号

20-22位：8个优先级，可用于进行QOS

第23位：栈底位，为1，标示本层标签为最后一层；最多可以存在3层标签信息；

TTL：当标签压入时，复制IP报头中的TTL值到标签中，当标签被弹出时复制TTL值到IP包头中；

一层标签：普通的MPLS流量

二层标签：MPLS VPN

三层标签：MPLS TE

使用MPLS后，二层若为以太网，其type 字段：

0X8847 MPLS单播

0X8848 MPLS 多播

名词注解：

1. mpls domain -----MPLS工作的范围
2. LSR（P路由器）：标签交换路由器 查看数据包中的标签号基于LFIB进行数据转发
3. Edge LSR（PE路由器）：边界标签路由器；在数据层面工作时，第一跳路由器负责标签

  的压入，最后一跳路由器负责标签的弹出；

1. CE 客户端路由器，不工作于MPLS域，使用FIB表转发流量
2. 上游路由器，下游路由器 基于数据层面进行区分

MPLS工作原理：

在控制层面传递路由条目的同时，MPLS的TDP/LDP将基于每条条目进行标签号的分发，然后传递给邻居；上游设备传输流量时，压入下游设备分发的标签号；

MPLS的优化：PHP次末跳 倒数第二跳；默认执行

最后一跳路由器在默认情况下需要查看LFIB后再查看FIB表，然后转发数据；PHP可以使倒数第二跳路由器在已知出接口等信息时，将标签弹出，就流量转发给最后一跳路由器；使最后一跳仅查看FIB表；

最后一跳，到达某个目标为本地直连时，及视为本地是该目标的最后一跳路由器；基于该网段分配给上游路由器标签号3；来告知对端为倒数第二跳；

注：PHP仅弹出最上层标签；   pop 标示仅弹最上层标签

                             Untagged MPLS域标记，弹出所有标签；

配置：

1. 单播路由
2. CEF
3. 开启MPLS
4. （可选，建议配置）  修改MTU大小，因为标签的压入后将增大数据包，可能由于默认的MTU值，导致数据被重新分割，影响转发速度

r1(config)#int s1/1

r1(config-if)#mtu 1504  直连两端必须配置为一致

r2(config)#interface s1/1

r2(config-if)#mpls ip 开启某个接口的MPLS

华为

四、MPLS的配置

1、IP可达--- 使用路由协议全网可达

2、配置MPLS – LDP

[r2]mpls lsr-id 2.2.2.2    必须先定义mpls的router-id，要为本地设备的真实ip地址，且邻居可达，因为 

                      该地址将用于建立TCP会话，建议使用环回地址

[r2]mpls             再开启mpls协议

[r2-mpls]mpls ldp      再激活LDP协议

[r2-mpls-ldp]q

之后需要在所有标签经过的接口上开启协议

[r2]interface GigabitEthernet 0/0/1

[r2-GigabitEthernet0/0/1]mpls    先开启MPLS

[r2-GigabitEthernet0/0/1]mpls ldp   再激活LDP协议

开启隧道递归[r2]route recursive-lookup tunnel 

当启动配置完成后，邻居间使用UDP报文组播收发hello包；之后基于hello包中的router-id地址进行TCP会话的建立；

[r3]display tcp status

TCPCB    Tid/Soid Local Add:port        Foreign Add:port      VPNID  State

b4cf3d64 167/6    3.3.3.3:646           4.4.4.4:50858         0      Established

b4cf3adc 167/3    3.3.3.3:50806         2.2.2.2:646           0      Established

当tcp会话建立后，邻居间基于TCP会话再建立邻居关系，生成邻居表：

[r3]display  mpls ldp peer

开启[r2]route recursive-lookup tunnel 

再然后基于本地的FIB表，默认华为仅针对32位的主机路由生成标签号；存储于LIB表中，之后邻居间共享LIB表；

[r3]display  fib  查看FIB表

[r4]display  mpls ldp  lsp    查看LIB表，装载本地和邻居为各条路由分配的标签号

最后路由器将LIB和FIB集合，生成最佳路径的标签转发规则—LFIB

[r4]display mpls lsp  查看LFIB表

注：默认华为仅针对32位主机路由分配标签

[r3]mpls

[r3-mpls]lsp-trigger all   开启功能，将针对fib表中所有路由进行标签号的分配

分发的协议存在两种：

1. TDP  cisco私有    TCP/UDP 711  hello包基于UDP传输，标签信息传输基于TCP
2. LDP       公有    TCP/UDP 646  hello包基于UDP传输，标签信息传输基于TCP

Cisco ios版本12.4（3）以下设备默认使用TDP，以上默认LDP

设置mpls标签范围

R2(config)#mpls label range 200 1044

r2(config)#mpls label protocol ?  修改工作协议

  ldp  Use LDP

  tdp  Use TDP (default)

协议开启后，邻居间使用hello包建立邻居关系，生成邻居表；

r2#show mpls ldp neighbor    存在RID，RID的选举规则同OSPF一致；

                          注：RID也是数据包发送的目标ip地址，故若RID不能被访

                          问到，那么邻居关系将不能建立；若配置了环回，那么环回需

                          要宣告到单播路由协议中；

也可以修改RID为本地物理接口；

r2(config)#mpls ldp router-id serial 1/1 ?   修改该接口ip地址为RID

  force  Forcibly change the LDP router id  即可生效

                                  重启后生效

当邻居关系建立后，基于FIB表，生成LIB表：

MPLS将基于本地所有学习到的路由条目分发一个标签号，FIB中基于本地和邻居分配给每条条目的所有编号；

当LIB生成后，将LIB和FIB表进行结合，生成LFIB表来转发流量；

r2#show mpls forwarding-table

入标签为本地分配

出标签标签为下游分配

普通的MPLS解决BGP的路由黑洞问题：

MPLS将不为通过BGP学习到的路由条目分发标签号；

但是在访问BGP学习的目标时，封装该目标BGP下一跳地址所在网段的标签号；

使中间未运行BGP协议的路由器，基于标签号将流量转发到BGP的下一跳处，来避免路由黑洞；

MPLS VPN:

通过公网来传递私网的路由条目，由ISP负责；

1. CE端和PE端的路由传递
2. 如何区分不同的CE传递过来的相同路由----RD

   RD---路由区分器----一个64位16进制的数值   X:X 1:1

1. ISP路由器不能将CE端的路由装载到本地的普通路由表中，提供VRF空间

   VRF：虚拟路由转发----在PE上配置，基于不同的CE端生成各种的路由表

1. VRF中的路由不是普通路由，普通路由协议不能将其进行传递，必须使用MP-BGP来传递

VPNV4路由===IPV4路由+RD+RT值

1. RT值，用于区分不同的目标接收者   RT值的格式同RD值，但RD为数值，RT为社团属性
2. 使用MPLS可以解决路由黑洞，但当数据层面流量到达目标地址所在BGP路由器时，由于数据层面流量不能携带RD/RT值，故在弹出标签后，导致流量无法对应到不同CE端的VRF空间；因此，使用双重标签；外标签用于解决路由黑洞，将流量转发到CE端所连PE，内层标签用于对应不同的VRF空间；

配置：

1. ISP的部分

[1]单播路由

[2]CEF

[3]MPLS

[4]定义VRF空间，同时关联所连接的CE端接口，再同时定义RD/RT

r2(config)#ip vrf openlabxian    创建空间名为openlabxian

r2(config-vrf)#rd 1:1             RD值

r2(config-vrf)#route-target 1:1     RT值

r2(config-vrf)#exit

r2(config)#interface s1/0   进入关联接口

r2(config-if)#no ip address 因为该接口将归属于VRF空间，故原IPV4地址需要排除

r2(config-if)#ip vrf forwarding openlabxian   关联空间

r2(config-if)#ip address 12.1.1.2 255.255.255.0  配置该接口ip地址，该接口所在路由将转移

                                        到VRF空间内

r2#show ip route vrf openlabxian  查看该空间内的路由条目

r2#ping vrf openlabxian 12.1.1.1   使用该空间的路由来进行通信

注：当流量从某VRF空间所关联接口进入，那么将查询该VRF内的路由条目；

非VRF空间所关联接口进入，查看普通IPV4路由表

【5】MP-BGP---两个PE上配置

使用MP-BGP来传递VRF空间内的路由条目

先建立IPV4的BGP邻居关系，再建立MP-BPG关系

r2(config)#router bgp 1

r2(config-router)#b router-id 2.2.2.2

r2(config-router)#neighbor 4.4.4.4 remote-as 1

r2(config-router)#neighbor 4.4.4.4 update-source loopback 0

r2(config-router)#address-family v4   进入家族模式

r2(config-router-af)#neighbor 4.4.4.4 activate     建立MP-BGP邻居关系

r2(config-router-af)#neighbor 4.4.4.4 send-community  开启社团属性传递性， 否则RT将不

                                              能被传递

1. CE端将私网路由传递给PE端

【1】静态

CE端，配置缺省静态指向ISP即可

PE端配置到CE端私网的静态路由

r2(config)#ip route vrf openlabxian 192.168.1.0 255.255.255.0  serial 1/0 12.1.1.1

出接口和下一跳必须同时存在；

r2(config)#router bgp 1  再将本地VRF空间内的直连和静态路由重发布到BGP协议中

r2(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabxian

r2(config-router-af)#redistribute static

r2(config-router-af)#redistribute connected

r2#show ip bgp v4 vrf openlabxian

   Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path

Route Distinguisher: 1:1 (default for vrf openlabxian)

*> 12.1.1.0/24        0.0.0.0                  0         32768 ?

*> 192.168.1.0        12.1.1.1                 0         32768 ?

【2】RIPV2

CE端正常启动和配置RIPV2

PE端配置：

r2(config)#router rip

r2(config-router)#version 2

r2(config-router)#no auto-summary

r2(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabxian

r2(config-router-af)#network 12.0.0.0

r2(config-router-af)#redistribute bgp 1 metric 1

r2(config)#router bgp 1

r2(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabxian

r2(config-router-af)#redistribute rip

【3】EIGRP

CE端正常配置EIGRP协议

PE端配置：

r4(config)#router eigrp 1   启动时，需要使用本地真实的AS号

r4(config-router)#no auto-summary

r4(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabwu

r4(config-router-af)#autonomous-system 90   在VRF内建邻时告知CE端所使用AS号

r4(config-router-af)#network 45.0.0.0

r4(config-router-af)#redistribute bgp 1 metric 1544 100 255 1 1500

r4(config)#router bgp 1

r4(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabwu

r4(config-router-af)#redistribute eigrp 90  导入时使用私有AS号

【4】OSPF

CE端正常配置

PE端

r2(config)#router ospf 1 vrf openlabxian

r2(config-router)#router-id 2.2.2.2

r2(config-router)#network 12.1.1.2 0.0.0.0 a 0

r2(config-router)#redistribute bgp 1 subnets

r2(config-router)#exit

r2(config)#router bgp 1

r2(config-router)#address-family ipv4 vrf openlabxian

r2(config-router-af)#redistribute ospf 1

注：若两端的PE上实施不同的OSPF虚拟进程号，那么路由条目显示5类学习；

若两端均为OSPFI协议，且虚拟进程号相同，那么路由条目为1类、3类

Show ip bgp v4 all summaryv展示v4的邻居

先在全局下 MPLS label  rang 100 199 控制标签范围

华为

1. isp

1. ip可达
2. 建立bgp邻居关系
3. 启用mp-bgp 也就是mpls
4. bgp传递社团属性

[r2]bgp 100

[r2-bgp]ipv4-family v4

[r2-bgp-af-v4]peer 4.4.4.4 enable

[r2-bgp-af-v4]peer 4.4.4.4 next-hop-local

1. 在pe上创建虚拟空间

[r2]ip -instance 1

[r2--instance-1]route-distinguisher 1:1

[r2--instance-1-af-ipv4]-target 1:1 export-extcommunity

 EVT Assignment result:

Info: VPN-Target assignment is successful.

[r2--instance-1-af-ipv4]-target 2:2 import-extcommunity

 IVT Assignment result:

Info: VPN-Target assignment is successful.

绑定在连接ce的接口

[r2]interface g0/0/0

[r2-GigabitEthernet0/0/0]undo ip address

[r2-GigabitEthernet0/0/0]ip binding -instance 1

[r2-GigabitEthernet0/0/0]ip address 12.1.1.2 24

pe上进行rip宣告

[r2]rip 1 -instance 1

[r2-rip-1]verify-source 2

[r2-rip-1]version 2

[r2-rip-1]network 12.0.0.0

在ce端正常启动rip

ospf

[r4]ospf 2 -instance 2

[r4-ospf-2]area  0

[r4-ospf-2-area-0.0.0.0]network 45.1.1.1 0.0.0.0

双向重发布

[r2]bgp 100

[r2-bgp]ipv4-family -instance 1

[r2-bgp-1]import-route rip  1

[r2]rip 1 -instance 1

[r2-rip-1]version 2

[r2-rip-1]network 12.0.0.0

[r2-rip-1]import-route  bgp