《MPLS在Cisco IOS上的配置》一1.5　MPLS操作

1.5　MPLS操作

MPLS在Cisco IOS上的配置
LSR利用MPLS实现数据转发需要完成以下4个步骤。

1．每个LSR执行标签分配。

2．LSR之间建立LDP或TDP会话。

3．使用某种标签分发协议实现分发标签。

4．标签保留。

在典型的MPLS操作过程中，LSR首先为网络前缀分配本地标签；然后，相邻LSR之间建立LDP会话；最后，LSR使用LDP会话交换标签和网络前缀的映射关系。此时，LSR分别为IP转发表、标签表和标签转发表生成了信息，已经可以基于这些信息转发数据。

1.5.1 MPLS标签分配

标签分配指LSR为网络前缀分配标签，分为静态标签和动态标签。静态标签是通过手工配置LSR的方式，为网络前缀指定固定的标签值；而动态标签是通过协议为目标网络分配动态的标签值。显而易见，动态标签可以大大减少配置路由器的命令行数量。多种协议都可以分配动态标签，例如LDP、MP-BGP（详见第3章）和RSVP-TE（详见第9章）。LDP可以为所有直连路由、静态路由和IGP路由分配标签；MP-BGP可以为BGP路由分配标签；而RSVP-TE为MPLS TE隧道的端点分配标签。标签通常在路由器内部全局有效，但有时只在接口下有效。

1.5.2 建立LDP会话

如果相邻LSR的互联接口都支持MPLS转发，那么相邻LSR需要将本地标签和网络前缀的映射通告给对方。可以通告标签映射信息的协议可以是LDP（Label Distribution Protocol）或TDP（Tag Distribution Protocol）。TDP的应用已经越来越少，路由器默认使用LDP。如果需要切换成TDP，或者默认协议不是LDP，那么命令mpls label protocol {ldp | tdp}可以指定协议。该命令可以配置在全局模式下，也可以配置在接口下，并且接口下的配置可以覆盖全局配置。

TDP和LDP的功能相同，但是无法兼容。请读者注意，不同IOS版本的Cisco路由器可能选择LDP或TDP作为默认协议；当使用不同厂商的设备部署MPLS网络时，更应注意LDP或TDP的选择问题。TDP工作在TCP 711端口，而LDP工作在TCP 646端口。LSR可以在接口下同时运行LDP和TDP，这样不论对端LSR使用哪种协议，都可以完成标签分发的功能。RFC 3036定义了LDP，相邻LDP对端之间可以建立LDP会话，类似于相邻OSPF对端可以建立OSPF会话，称为直连的LDP会话；在某些情况下，远端LDP对端也可以建立LDP会话，称为非直连的LDP会话（详见第11章和第12章）。

LDP主要有4种消息类型。

Discovery消息：LSR使用Discovery消息向其他LSR宣布自己的存在。
Session消息：LSR使用Session消息建立、维持和拆除LDP会话。

Advertisement消息：LSR使用Advertisement消息通告标签和FEC的映射关系1。

Notification消息：标识错误信息。

所有LDP消息都遵循类型（Type）、长度（Length）和值（Value）的TLV格式。LDP使用TCP 646端口，负责建立LDP会话的LSR使用高端口向LDP对端的TCP 646端口发起连接请求（见图1.10），步骤如下。

1．LSR的端口开启了MPLS功能以后，可以周期性地发送Hello消息（使用UDP多播，地址是224.0.0.2），作为LDP会话的初始消息。如果LDP对端的接口也开启了MPLS功能，那么两台LSR就尝试使用Hello中通告的LDP Router-ID建立LDP会话。LDP Router-ID大的LSR是主动（active）LSR，另一端LSR是被动（passive）LSR。主动LSR使用高端口向被动LSR的646端口发起TCP连接请求。

2．主动LSR向被动LSR发送初始化消息，初始化消息中包含了LDP会话的参数，例如会话保活时间、标签分发策略、PDU最大长度、接收方的LDP ID和是否需要环路检测。

3．如果被动LSR可以接受LDP参数，那么向主动LSR回复初始消息；否则，被动LSR回复Notification消息指示错误信息。

4．假设被动LSR接受了LDP参数，那么发送了初始消息以后，再次向主动LSR发送保活消息。

5．主动LSR向被动LSR发送保活消息，此时，LSR1和LSR2之间已经建立了LDP会话，然后，LSR1和LSR2开始交换标签和网络前缀的映射。

1.5.3 LDP的标签分发

在MPLS网络中，相邻LSR之间需要建立LDP会话。对于一个网络前缀，每台路由器都运行IGP扩散其路由信息并安装在IP转发表中，然后为此网络前缀分配本地标签。LSR通过LDP将本地标签和网络前缀的映射分发给上游LDP邻居路由器。上游路由器将收集到的标签与网络前缀的映射保存在标签表中，结合IP转发表的信息，最终计算得到标签转发表的信息。因此，标签转发表保存了目前网络的本地标签和出向标签（来自下游路由器）。LSR可以使用以下两种方式分发标签。

下游按需方式：在下游按需（Downstream on demand）方式中，下游路由器只有接收到上游路由器针对特定网络前缀的映射请求时，才会将相应的标签和网络前缀的映射分发给上游路由器。因此，下游路由器是“按需”地执行分发标签操作。
下游主动方式：在下游主动（Unsolicited demand）方式中，下游路由器无需接收到上游路由器的请求，可以主动地相应的标签和网络前缀的映射分发给上游路由器。
图1-11使用E-LSR R1和LSR R2描述了两种标签分发方式。在下游按需方式中，R2向R1请求网络前缀172.16.10.0的标签；R1接受请求以后，将本地标签17与网络前缀172.16.10.0的映射分发给R2。在下游主动方式中，R1主动将本地标签17与网络前缀172.16.10.0的映射分发给R2。

1.5.4 MPLS标签保持

MPLS网络的所有LSR都可以使用路由协议获得网络前缀的路由信息，并为网络前缀分配标签。假设MPLS网络的所有LSR都使用下游主动方式分发标签，LSR1的相邻LSR是LSR2、LSR3和LSR4。那么，对于某个网络前缀，LSR1可以从所有相邻LSR，即LSR2、LSR3和LSR4，接收标签映射。在不考虑多链路负载分担的情况下，假设LSR2是LSR1向此目的网络转发数据的下一跳路由器，那么LSR1只需将LSR2分发的标签作为出向标签，而暂时不使用来自LSR3和LSR4的标签。

如果LSR1支持自由模式（Liberal Mode）标签保留，那么LSR1可以保留其所有相邻LSR（LSR2、LSR3和LSR4）分发的标签；如果LSR1支持保守模式（Conservative Mode）标签保留，那么LSR1只保留下一跳路由器LSR2分发的标签，丢弃LSR3和LSR4分发的标签。因此，LSR配置了自由式标签保留以后，可以在网络拓扑发生变化时更快地恢复数据包转发功能；但是，LSR需要耗费较多的存储资源保存标签映射信息。对于保守式标签保留，LSR无法实现转发功能的快速恢复，但是可以节省存储资源。