LDP协议

本文深入解析了MPLS中的LDP协议工作原理,包括LDP邻居发现、会话建立、标签映射交互过程,以及标签分配规则。探讨了LDP在不同场景下的应用,如非直连邻居、PHP机制、路由汇总对MPLS的影响,并介绍了环路检测机制。

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一.概述

1.对IP路由表中的每一条IGP的IP前缀来说,每一台运行LDP协议的LSR都会进行本地捆绑,为IPv4前缀分配标签,然后LSR再将该分配的标签分发给所有LSR邻居。这些接收到的标签转换为远程标签remote label,之后邻居将该远程标签和本地标签存储于一张特殊的表中,这个表就是标签信息库LIB。通常一台LDP路由器有多个邻居,这些邻居都会给路由分配标签然后将这些标签传给自己

2.在所有捆绑某一特定前缀的remote label中,LSR只使用其中一个标签来确定该前缀的出站标签。RIB,也就是路由表来决定IPv4前缀的下一跳是什么。而LSR从下游LSR收到的远程标签中选择其路由表中到达该前缀的吓一跳的标签。LSR用这样的信息来创建它自己的标签转发信息库LFIB

二.LDP配置

R1配置

Router(config)# interface Ethernet0/0

Router(config-if)# ip address 10.1.12.1 255.255.255.0

Router(config-if)# mpls ip

Router(config-if)# no shutdown

Router(config)# interface Ethernet0/0

Router(config-if)# ip address 1.1.1.1 255.255.255.0

Router(config)# ip cef

Router(config)# mpls ldp router-id lo0

Router(config)# mpls label range 100 199

Router(config)# router os 110

Router(config-router)# router-id 1.1.1.1

Router(config-router)# net 10.1.12.1 0.0.0.0 a 0

Router(config-router)# net 1.1.1.1 0.0.0.0 a 0
R2配置

Router(config)# interface Ethernet0/0

Router(config-if)# ip address 10.1.12.2 255.255.255.0

Router(config-if)# mpls ip

Router(config-if)# no shutdown

Router(config)# interface Ethernet0/1

Router(config-if)# ip address 10.1.23.2 255.255.255.0

Router(config-if)# mpls ip

Router(config-if)# no shutdown

Router(config)# interface Ethernet0/0

Router(config-if)# ip address 2.2.2.2 255.255.255.0

Router(config)# ip cef

Router(config)# mpls ldp router-id lo0

Router(config)# mpls label range 200 299

Router(config)# router os 110

Router(config-router)# router-id 2.2.2.2

Router(config-router)# net 10.1.12.2 0.0.0.0 a 0

Router(config-router)# net 10.1.23.2 0.0.0.0 a 0

Router(config-router)# net 2.2.2.2 0.0.0.0 a 0
R3配置

Router(config)# interface Ethernet0/0

Router(config-if)# ip address 10.1.23.3 255.255.255.0

Router(config-if)# mpls ip

Router(config-if)# no shutdown

Router(config)# interface Ethernet0/0

Router(config-if)# ip address 3.3.3.3 255.255.255.0

Router(config)# ip cef

Router(config)# mpls ldp router-id lo0

Router(config)# mpls label range 300 399

Router(config)# router os 110

Router(config-router)# router-id 3.3.3.3

Router(config-router)# net 10.1.23.3 0.0.0.0 a 0

Router(config-router)# net 3.3.3.3 0.0.0.0 a 0
查看LDP邻居信息

Router# show mpls ldp neighbor

查看LDP邻居发现情况

Router# show mpls ldp discovery

查看FIB表

Router# show ip cef detail

查看LIB表

Router# show mpls ldp bindings

查看LFIB表

Router# show mpls forwarding-table

三.LDP交互过程

1.LDP邻居发现

2.LDP会话建立

3.LDP标签映射消息交互

四.协议特性

1.Hello报文

① LDP邻居建立首先发送hello包(基于UDP,源目端口都为646)

② LDP ID为6个字节(4字节的IP+2字节的LABEL SpaceID)

③ 两个路由器建立LDP邻居,要保证双方的LDP ID三层可达

④ LDP ID选举和OSPF Route-ID一样

2.Label Space:Per-Plantform

① Label Space ID一般为0,因为我们的标签是基于平台发送的

② LFIB表不包含如借口信息

③ 为前缀分配的标签在本地任意MPLS接口可用并会分发给所有LSR邻居

④ 本地分配的标签会分发给邻居,如果与单个邻居有多条连接,则该标签在所有连接上均有效,而且值是一样的

⑤ 基于平台(per-plantform)的标签空间相比基于接口(per-interface)的标签空间安全性要低

3.Negotiating Label Space

① LSRs为每个标签空间只维护一个LDPsession,即使在LDP邻居存在多条冗余链路

② 基于平台(Per-Plantform)的标签空间Label Space ID = 0

4.LDP非直连邻居

LDP允许非直连路由器建立邻居关系,唯一的不通在于hello包中的地址,LDP使用单播的hello包发现邻居。邻居发现后,其他邻居建立机制是相同的

五.Frame-mode的标签分配

1.分配规则

① 依赖IP路由协议构建IP路由表

② 所有的LSR为路由表中的每条路由前缀分配标签

③ LSR将自己针对前缀分配的标签都传递给其他所有LDP邻居

④ 每个LSR建立自己的LIB、LFIB及FIB表

2.分配过程

① 分配IP路由表

② 分配并发标签,维护LIB

a. 所有LSR会为自己本地路由表中的路由前缀分配标签

b. 这些关于路由前缀的标签会被分发给其他LDP邻居

③维护LFIB

六.MPLS网络收敛

七.PHP

1.概念

次末跳弹出机制,即倒数第二跳弹出机制(Penultimate Hop Poping)

2.流程

① C为本地路由分配POP标签,并通告给其他LDP邻居

② B收到一个标签为22的标签包,会将标签弹出得到IP包,再转发给C,则C仅针对IP包进行转发(仅需查找FIB表,无需查看LFIB),提高了转发效率

3.机制

① Pop或implicit null标签使用保留的标签值3分配给路由并传递给LDP邻居

② TDP使用标签值为1

③ 使用全局配置命令mpls ldp explicit-null,可以让最后一条LSR通告ldp explicit-null标签,也就是0标签

八.路由汇总对MPLS影响

① 路由汇总将一段LSP分割为两段

② A将数据压上标签23,到了B,将标签头弹出交给C;C收到这个IP包后查找FIB表,又压上55标签给D,D最后查找LFIB并将标签弹出,将IP包丢给E,E将该IP包转发到目的地

③ 某些环境中,路由汇总要慎用,如MPLS VPN,TE等环境

TE:Traffic Engineering,即流量工程

九.保留标签

1.标签0-15均为被保留标签

① 标签0:显式空标签

② 标签3:隐式空标签

③ 标签1:路由器报警标签

④ 标签14:OAM报警标签

2.其他保留便签暂未定义功能

3.标签说明

① implicit-null

② explicit-null

十.环路检测

1.防环机制

① LDP环路检测机制依赖于IGP协议

② 如果出现环路(一般是IGP出问题,如静态路由配置错误),标签头的TTL将防止标签包无止尽的被转发

③ 标签头中的TTL与IP头中TTL是一样的,通常拷贝自IP头中的TTL值(当一个IP包进入MPLS网络时),这是TTL Propatation

2.TTL Propatation(TTL扩散)

① 机制说明

a. Cisco路由器默认开启TTL Propatation

b. IP包进入MPLS网络,IP头TTL被拷贝进标签头(-1后)

c. 标签包离开MPLS网络,标签头TTL被拷贝回IP头(-1后)

② 标签到标签的TTL扩散行为

③ 潜在问题

④ 解决方式

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