MPLS的超详细讲解，带你深入学习MPLS协议

一、MPLS的概述

MPLS：（Multi-Protocol Lable Switching的缩写）多协议标签交换：是一种在开放的通信网上利用标签引导数据高速、高效传输的新技术。

我们先把多协议标签技术交换拆开来看

1.多协议的含义是指MPLS不但可以支持多种网络层层面上的协议，还可以兼容第二层的多种数据链路层技术。

2.标签交换的含义是指数据在进入MPLS域内后，将在第二层和第三层压入标签号，使得域内的路由器在转发该数据包时，基于2.5层的标签号仅需查询本地的一张LFIB表（标签转发信息数据库）

3. 标签交换以及包交换的发展过程

   1.原始包交换：数据包进入路由器的时候，路由器需要先查询路由表（RIB-路由信息数据库），在基于下一跳或者目标ip查询本地的ARP表，才能进行数据转发。---- 这个过程需要查两张表，而标签交换的出现只需要查询一张表，数据的转发效率得到了提升。

   2.快速的包交换：一次路由多次转换；每个数据流中的第一个数据包基于原始包交换规则进行转发，过程中生成缓存列表，记录整个通讯过程，该数据流剩余流量包仅查询缓存记录即可；

   3.特快的包交换：无需路由直接转发；将路由表和ARP表转换为FIB表（转发信息数据库），流量的转发过程只需查询FIB表即可；FIB的特点：在将路由表转换过程中，存储递归查询结果；同时将新封装的二层地址进行绑定。

最初在包交换仅支持原始包交换时，标签的意义在于更快的查询，但是随着包交换的加速，使标签交换失去了快速查表的优势，但是今天的 MPLS也基于FIB表进行工作，提高了MPIS的工作效率。当下MPLS存在的意义：1、解决BGP的路由黑洞      2、MPLS  VPN      3、MPLS  TE 流量工程

二、MPLS的工作过程

控制层面

    1.在MPLS网络中，MPLS会启动TDP（cisco私有）或LDP（公有），直连设备间将建立邻居关系；

    2.LDP --- 基于UDP和TCP646端口进行工作；先使用UDP发送组播hello包发现邻居，获取邻居的ip地址，在和该直连邻居建立TCP的会话，邻居建立成功后；为了邻居关系间的稳定性，一般使用环回地址来建立TCP会话；建议设置环回地址为mpls协议的route-id。（要求route-id值之间路由可达）

   3.邻居建立成功之后，生成邻居表，LDP会基于在FIB中学到的路由条目生成标签；

   4.标签号生成之后，将存储于本地的LIB表中（标签信息数据库）；LIB表将在邻居间共享，所以LIB表中装载本地及其邻居为每条路由分发的标签号；（如图RTC设备的邻居是RTB和RTD，RTC中有它自己以及RTB和RTD两个邻居的标签号）

   5.运行MPLS协议的设备，将LIB和FIB结合，将标签号和最佳路径的关系映射生成LFIB表（标签转发信息数据库）

数据层面

    1.流量RTA设备进入RTB设备时，直接查询FIB表，表中关联标签号，将直接确认是否压入标签

    2.压入标签后，流量到 RTC设备，流量就会基于LFIB表转发，如果没有压入就基于FIB表转发

    3.流量就会从离开最后一台边界路由器RTD时将标签弹出。

    存在标签号的流量，进入路由器时，入标签表应该为本地路由器分配的编号，出标签为本地的下游（下一跳）设备分配的标签号；  上下游的概念基于数据层面进行标定；

三、标签号

标签被压入在2层与3层之间，称为2.5层

     标签的格式---32位，4个字节

0——19位为标签号，2^20个标签号；其中1-15号保留，作为特殊编号；

20——22位exp，3位8个数，为优先级，用于QOS策略使用；

第23位为栈底位，该位为1标识该标签为最后一层标签；MPLS最大可以在一个数据包中封装3次标签；

普通的MPLS 一层标签    MPLS  VPN  两层      MPLS  TE  3层

TTL  生存时间   在第一次压入标签时，将当前数据包中的3层TTL复制到标签中；之后查询一次标签TTL减一，在最后一跳设备弹出标签时将2.5层的TTL复制到3层报头中；

四、MPLS的次末跳 – 倒数第二跳  默认执行

边界LSR将本地的直连网段传递给MPLS域内邻居后，LDP分配标签号为3，告知倒数第二跳设备它的身份；（标签好为3是指该设备为倒数第二跳的设备）导致倒数第二跳设备在查询LFIB表后，已知转发路径的前提下提前弹出标签，使得最后一跳路由器均只需要查询FIB表； 否则最后一跳路由器在查询LFIB表后，弹出标签还需要查询FIB；

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