MPLS原理和配置实验

MPLS协议详解：标签转发与动态LSP构建

最新推荐文章于 2025-08-24 07:46:47 发布

原创

最新推荐文章于 2025-08-24 07:46:47 发布 · 7.6k 阅读

81 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#mpls

本文详细介绍了MPLS协议的背景、基本结构、标签分配方式、LSP建立过程，以及LDP发现与邻居建立。重点讲解了静态与动态LSP配置，以及MPLS数据转发和PHP技术的应用。

一、MPLS背景

90年代初，互联网流量快速增长，而由于当时硬件技术的限制，路由器采用最长匹配算法逐跳转发数据包，成为网络数据转发的瓶颈。快速路由技术成为当时研究的一个热点。在各种方案中，IETF确定MPLS协议作为标准的协议。MPLS采用短而定长的标签进行数据转发，大大提高了硬件限制下的转发能力；而且MPLS可以扩展到多种网络协议（如IPv6，IPX等）。
在这里插入图片描述

MPLS协议从各种链路层协议（如PPP、ATM、帧中继、以太网等）得到链路层服务，又为网络层提供面向连接的服务。MPLS能从IP路由协议和控制协议中得到支持，路由功能强大、灵活，可以满足各种新应用对网络的要求。

二、MPLS基本结构

2.1 MPLS网络结构

LSP（Label Switched Path）：标签交换路径，即到达同一目的地址的报文在MPLS网络中经过的路径。
FEC（Forwarding Equivalent Class）：一般指具有相同转发处理方式的报文。在MPLS网络中，到达同一目的地址的所有报文就是一个FEC。

在MPLS网络中，路由器的角色分为两种：

LER（Label Edge Router）：在MPLS网络中，用于标签的压入或弹出，如上图中的RTB，RTD。
LSR（Label Switched Router）：在MPLS网络中，用于标签的交换，如图中的RTC。

根据数据流的方向，LSP的入口LER被称为入节点（Ingress）；位于LSP中间的LSR被称为中间节点（Transit）；LSP的出口LER被称为出节点（Egress）。
MPLS报文由Ingress发往Transit，则Ingress是Transit的上游节点，Transit是Ingress的下游节点；同理，Transit是Egress的上游节点，Egress是Transit的下游节点。
FEC的划分方式非常灵活，可以是以源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议类型或VPN等为划分依据的任意组合。

2.2 MPLS体系结构

在这里插入图片描述

控制平面：负责产生和维护路由信息以及标签信息。

路由信息表RIB（Routing Information Base）：由IP路由协议（IP Routing Protocol）生成，用于选择路由。
标签分发协议LDP（Label Distribution Protocol）：负责标签的分配、标签转发信息表的建立、标签交换路径的建立、拆除等工作。
标签信息表LIB（Label Information Base）：由标签分发协议生成，用于管理标签信息。

转发平面：即数据平面（Data Plane），负责普通IP报文的转发以及带MPLS标签报文的转发。

转发信息表FIB（Forwarding Information Base）：从RIB提取必要的路由信息生成，负责普通IP报文的转发。
标签转发信息表LFIB（Label Forwarding Information Base）：简称标签转发表，由标签分发协议建立LFIB，负责带MPLS标签报文的转发。

MPLS路由器上，报文的转发过程：当收到普通IP报文时，查找FIB表，如果Tunnel ID为0x0，则进行普通IP转发；如果查找FIB表，Tunnel ID为非0x0，则进行MPLS转发。当收到带标签的报文时，查找LFIB表，如果对应的出标签是普通标签，则进行MPLS转发；查找LFIB表，如果对应的出标签是特殊标签，如标签3，则将报文的标签去掉，进行IP转发。

2.3 MPLS数据报文结构

标签（Label）是一个短而定长的、只有本地意义的标识，用于唯一标识去往同一目的地址的报文分组。

MPLS标签封装在链路层和网络层之间，可以支持任意的链路层协议
MPLS标签的长度为4个字节，共分4个字段：

表项	长度	释义
Label	20bit	标签值域
Exp	3bit	用于扩展。现在通常用做CoS（Class of Service），当设备发生阻塞时，优先发送优先级高的报文
S	1bit	栈底标识。MPLS支持多层标签，即标签嵌套。S值为1时表明为最底层标签
TTL	8bit	和IP报文中的TTL（Time To Live）意义相同

标签空间是指标签的取值范围。标签空间划分如下：
0～15：特殊标签。如标签3，称为隐式空标签，用于倒数第二跳弹出；
16～1023：静态LSP和静态CR-LSP（Constraint-based Routed Label Switched Path）共享的标签空间；
1024及以上：LDP、RSVP-TE（Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering）、MP-BGP（MultiProtocol Border Gateway Protocol）等动态信令协议的标签空间。

三、LSP建立

建立LSP的方式有两种：

静态LSP：用户通过手工方式为各个转发等价类分配标签建立转发隧道；
动态LSP：通过标签发布协议动态建立转发隧道。

2.1 静态LSP建立

静态LSP的特点：

不使用标签发布协议，不需要交互控制报文，资源消耗比较小；
通过静态方式建立的LSP不能根据网络拓扑变化动态调整，需要管理员干预。

静态LSP适用于拓扑结构简单并且稳定的网络。

在这里插入图片描述
配置静态LSP时，管理员需要为各路由器手工分配标签，需要遵循的原则是：前一节点出标签的值等于下一个节点入标签的值。
如图所示拓扑，MPLS网络中有一个100.1.1.1/32的用户，静态为该路由建立一条LSP，配置过程如下：

配置LSR ID用来在网络中唯一标识一个MPLS路由器。缺省没有配置LSR ID，必须手工配置。为了提高网络的可靠性，推荐使用LSR某个Loopback接口的地址作为LSR ID。
配置命令：mpls lsr-id lsr-id
在MPLS域的所有节点与相应的接口上开启MPLS协议。
配置命令：system-view
mpls
interface interface-type interface-number
mpls
在Ingress进行以下配置：
static-lsp ingress lsp-name destination ip-address { mask-length | mask } { nexthop next-hop-address | outgoing-interface interface-type interface-number } * out-labe