mpls标签0的作用

MPLS独立于第二和第三层协议，如ATM和IP。它提供了一种将IP地址映射成具有固定长度的简单标签的方法，用于不同的包转发和包交换技术。它是现有路由和交换协议的接口，如IP、ATM、帧中继、资源预留协议(RSVP)、开放最短路径优先(OSPF)等。

数据传输发生在数据传输发生在标签交换路径(LSP)上。LSP是沿着从源端到终端路径的每个节点的标签序列。

MPLS主要设计解决网络问题，如网速、可扩展性、服务质量(QoS)管理和流量工程，也为下一代IPLS中心网络解决宽带管理和服务要求。

在这一部分，我们主要关注一般的MPLS框架。LDP、CR-LDP、RSVP-TE的具体内容可以参考个别文件。

多协议标签交换MPLS最初是为了提高转发速度而提出的。与传统的IP路由相比，它只在网络边缘分析IP报文头，而不是每次跳转都分析IP报文头，从而节省了处理时间。

MPLS起源于IPv4(互联网-Protocol-version-4)，其核心技术可以扩展到各种网络协议，包括IPX(互联网-Packet-Exchange)、Appletalk、DECnet、CLNP(Connectionless-Network-Protocol)等。MPLS中的Multiprotocol是指支持多种网络协议。

MPLS标签结构：

20-23-24-32bit

LabelExpSTTL

Label ―Label 值传送标签实际值。当接收到一个标签数据包时，可以查出栈顶部的标签值，并且系统知道：A、数据包将被转发的下一跳;B、在转发之前标签栈上可能执行的操作，如返回到标签进栈顶入口同时将一个标签压出栈;或返回到标签进栈顶入口然后将一个或多个标签推进栈。

Exp-优先级。Experimentalbits用于表示报文优先级字段从0到7。

s-栈底。最终进入标签栈的标签位置，s值为0。S值为1表示这是最底层的标签。正因为这个字段表明MPLS的标签理论上可以无限嵌套，从而提供无限的业务支持能力。这是MPLS技术最大的魅力。

TTL-生存期字段(Time-to-Live)用于编码生存期值。类似于IP报文中的TTL值功能，也提供了防环机制。

MPLS:OSPF、BGP、ATM等相关信令协议。

LDP:标签分发协议(Labeldistributionprotocol)

CR-LDP:基于路由限制的标签分发协议(Constraint-BasedldP)

RSVP-TE:基于流量工程扩展的资源预留协议(resource-Reservation-Protocol-Traffic-Extension)

基于MPLS的×××

常规的×××一般是通过GRE(Generichroutingencapsulation)、L2TP(Layerich2unelinghProtocol)、PPTP(PointhPointhTunnelinghProtocol)、IPSec协议等隧道协议来实现公网上私有网络间数据流的传输。而且LSP本身就是公网上的隧道，所以用MPLS来实现××有天然的优势。

基于MPLS的×××是通过LSP将私有网络的不同分支连接起来，形成一个统一的网络。基于MPLS的××也支持不同××之间的

CE(CustomerEdge)是用户边缘设备，可以是路由器、交换机或主机。

PE是服务提供商的边缘路由器，位于骨干网络中。

P(Provider)仍然存在于骨干网络中，它是服务提供商网络中的骨干路由器，不直接与CE连接。P设备只需要具备基本的MPLS转发能力，可以配置为M-BGP路由反射器，不维护×××信息。

基于MPLS的×××具有以下特点：

PE负责管理×××用户，建立各PE之间的LSP连接，分配同一×××用户各分支之间的路由。

PE之间的路由分配通常由LDP或扩展的BGP协议实现。

支持不同分支之间IP地址的复用和不同××之间的互通。

减少寻路步骤，提高设备性能，加快报文转发。

基于MPLS的QoS

因为全网实施流量工程比较困难，所以在实际的组网方案中，QoS往往是通过差分服务模型来实施的。

Diff-Serv的基本机制是在网络边缘，根据业务的服务质量要求，将业务映射到一定的业务类别中，使用IP分组中的DS(Differentiated)字段(来自ToS域)唯一标注此类业务；然后，骨干网络中的每个节点根据该字段对各种业务采取预设的服务策略，以确保相应的服务质量。

Diff-Serv对服务质量的分类和标签机制与MPLS的标签分配非常相似。事实上，基于MPLS的Diff-Serv是通过将DS分配与MPLS的标签分配过程相结合来实现的。

1.与传统路由协议(如OSPF、ISIS等)一起，在各LSR中为有业务需求的FEC建立路由表和标签映射表

2.输入节点Ingress接收分组，完成第三层功能，判断分组所属的FEC，并在分组上加标签，形成MPLS标签分组，转发到中间节点Transit

3.根据分组上的标签和标签转发表转发Transit，标签分组分组进行任何第三层处理

四、在出节点Egress中去掉分组中的标签，然后继续转发。

由此可见，MPLS不是一种业务或应用，它实际上是一种隧道技术，也是一种集标签交换转发和网络路由技术于一体的路由交换技术平台。该平台不仅支持各种高层协议和业务，而且在一定程度上可以保证信息传输的安全性。

MPLS网络是指由运行MPLS协议的交换节点组成的区域。这些交换节点是MPLS标记交换路由器。根据它们在MPLS网络中的不同位置，它们可以分为MPLS标记边缘路由器(LER:labellledgelllouter)和MPLS标记核心路由器(LSR:labelllswitchinglouter)。顾名思义，LER位于MPLS网络边缘，与其他网络或用户连接；LSR位于MPLS网络内部。由于网络中位置的不同，两种路由器的功能略有不同。

系统结构中的MPLS：

基于无连接服务，控制平面(Control-Plane)利用现有IP网络实现。

转发平面(Forwarding-Plane)又称数据平面(Data-Plane)，面向连接，可以使用ATM、帧中继等二层网络。

MPLS使用短而长的标签(label)封装分组，实现数据平面的快速转发。

MPLS具有IP网络强大灵活的路由功能，可满足各种新应用对网络的需求。

对于核心LSR，在转发平面只需要进行标签分组的转发。

对LER来说，在转发平面上不仅需要转发标签分组，还需要转发IP分组，前者使用标签转发LFIB，后者使用传统转发FIB(Forwarding)。

LDP利用路由转发建立LSP

LDP通过逐跳建立LSP时，利用沿途LSR路由转发中的信息来确定下一个跳，而路由转发中的信息通常是通过IGP、BGP等路由协议收集的。LDP不直接与各种路由协议相关，而是间接使用路由信息。

通过现有协议的扩展支持MPLS标签的发行

尽管LDP是一种专门用于实现标签分发的协议，但LDP并非唯一的标签分发协议。现有的协议，如BGP、RSVP(Resource-Reservation-Protocol)，也可以通过扩展来支持MPLS标签的分发。

MPLS应用通过一些路由协议的扩展支持

在MPLS的应用中，也可能需要扩展一些路由协议。例如，基于MPLS的×××应用需要扩展BGP，使BGP能够传播×××的路由信息；基于MPLS的流量工程TE(Trafficengineering)需要扩展OSPF或IS-IS协议来携带链路状态信息。

LSPM:LSPManagement

MPLS作为一种分类转发技术，将具有相同转发处理方法的分组分为一类，称为转发等价FEC(ForwardingEquivalence)。相同转发等价类别的分组将在MPLS网络中得到相同的处理。

转发等价类的划分方法非常灵活，可以是源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议类型、×××等的任意组合。比如在传统的IP转发中，使用最长匹配算法，同一目的地址的所有消息都是转发等价类。

标签是一个长度固定、只有本地意义的短标识符，用于唯一标识一个分组所属的转发等价FEC。在某些情况下，例如，为了分担负载，一个FEC可能有多个标签，但一个标签只能代表一个FEC。

标签由报文的头部携带，不包括拓扑信息，只具有局部意义。标签的长度是4个字节。

标签有四个域:

1.label:20比特，标签值字段，转发指针。

2.Exp:3比特，保留，用于测试，现在通常用于CoS(Class)。

3.s:1比特，栈底标识。MPLS支持标签的分层结构，即多个标签，当S值为1时，表示为底层标签。

四、TTL：8比特，与IP分组中的TTL(Time-To-Live)相同。

标签类似于ATM的VPI/VCI和FrameRelay的DLCI，是连接标识符。

如果链路层协议有标签域，如ATM的VPI/VCI或FrameRelay的DLCI，则标签包装在这些域中。

如果链路层协议没有标签域，则标签包装在链路层和IP层之间的垫层中。

Framemode：帧模式。

mode：信元模式。

标签交换路由器

标签交换路由器LSR是MPLS网络中的基本元素，所有LSR都支持MPLS协议。

LSR由控制单元和转发单元两部分组成。

控制单元负责标签的分配、路由的选择、标签转发的建立、标签交换路径的建立和拆除。

转发单元则依据标签转发表对收到的分组进行转发。

标签发布

标签发布协议是MPLS的控制协议，相当于传统网络中的信令协议，负责FEC的分类、标签的分配、LSP的建立和维护。

MPLS可以用各种标签发布协议。

包括专门为标签发布而设计的协议，如LDP(Label-Distribution-Protocol)、CR-LDP(Constraint-Routing-Label-Distribution-Protocol)。

还包括现有协议扩展后支持标签发布的，如BGP(Bordergatewaygatocol)、RSVP(Resourcegationgatocol)。

标签交换路径

MPLS网络中转发等价类路径称为标签交换路径LSP(Label-Switched-Path)。

LSP与ATM和Fra在功能上melay的虚电路是一样的，是从入口到出口的单向路径。LSP中的每个节点都由LSR组成。根据数据传输的方向，相邻的LSR分别称为上游LSR和下游LSR。

标签交换路径LSP分为静态LSP和动态LSP。静态LSP由管理员手动配置，动态LSP由路由协议和标签发布协议动态生成。

LSR位于MPLS域边缘，连接其他用户网络，称为边缘LSR，即LER(LabelEdgeRouter)，区域内的LSR称为核心LSR。核心LSR可以是支持MPLS的路由器，也可以是ATM交换机升级的ATM-LSR。域内LSR之间使用MPLS通信，MPLS域的边缘适应LER和传统IP技术。

分组标签后，沿着由一系列LSR组成的标签交换路径LSP传输。其中，进入节点的LER称为Ingress，出口节点的LER称为Egress，中间节点称为Transit。

1.充分采用原有的IP路由，并在此基础上进行改进；确保MPLS网络路由具有灵活性的特点

2.采用高效的ATM传输和交换方式，摒弃复杂的ATM信令，将IP技术的优势无缝融入到ATM的高效硬件转发中

MPLS网络的数据传输与路由计算分开，是面向连接的传输技术，可以提供有效的QOS保证

4-MPLS不仅支持多种网络层技术，而且是一种与链路层无关的技术。它还支持X.25帧中继ATM-PPP-SDH-DWDM等。，从而保证各种网络的互联互通，使各种网络传输技术统一在同一个MPLS平台上

5.MPLS支持大规模、层次化的网络拓扑结构，具有良好的网络扩展性

6MPLS标签合并机制支持不同数据流的合并传输

7.MPLS支持流量工程COSQOS和大规模虚拟专用网络

MPLS是基于标记的IP路由选择方法。这些标记可以被用来代表逐跳式或者显式路由，并指明服务质量(QoS)、虚拟专网以及影响一种特定类型的流量(或一个特殊用户的流量)在网络上的传输方式等各类信息。MPLS采用简化了的技术，来完成第三层和第二层的转换。它可以提供每个IP数据包一个标记，将之与IP数据包封装于新的MPLS数据包，由此决定IP数据包的传输路径以及优先顺序，而与MPLS兼容的路由器会在将IP数据包按相应路径转发之前仅读取该MPLS数据包的包头标记，无须再去读取每个IP数据包中的IP地址位等信息，因此数据包的交换转发速度大大加快。

目前，路由协议选择指定源和目的地之间的最短路径，无论路径的带宽、载荷等链路状态如何，都没有明确的方法来绕过缺乏安全保障的链路。通过选择显式路由，您可以灵活选择低延迟和安全的路径来传输数据。

MPLS协议实现了从第三层路由到第二层交换的转换。MPLS可以使用各种第二层协议。到目前为止，MPLS工作组已经标准化了在帧中继、ATM和PPP链路以及IEE802.3局域网上使用的标记。MPLS在帧中继和ATM上运行的一个好处是它是一种面向连接的技术。

它带来了IP的任意连接。目前，MPLS的主要发展方向是ATM。这主要是因为ATM具有很强的流量管理功能，可以提供QoS服务，ATM和MPLS技术的结合可以充分发挥其在流量管理和QoS中的作用。标记是用来转发数据包的报头，报头的格式取决于网络特性。在路由器网络中，标记是单独的32位报头；在ATM中，标记放置在虚拟电路标识符/虚拟通道标识符(VCI/VPI)的信元报头中。MPLS可扩展性的关键是标记只在通信的两个设备之间有意义。在网络核心，路由器/交换机只解读标记，不解析IP数据包。

当IP包进入网络核心时，边界路由器会给它分配一个标记。从那以后，MPLS设备将从头到尾查看这些标记信息，并将这些标记包交换到它们的目的地。随着路由处理的减少，网络的等待时间也随之缩短，而可扩展性也随之增加。MPLS数据包的服务质量类型可由MPLS边界路由器根据IP包的各种参数来确定，如IP源地址、目的地址、端口号、TOS值等。

对于到达同一目的地的IP包，可以根据TOS值的要求建立不同的转发路径，以满足其传输质量的要求。同时，通过管理特殊路由，可以有效解决网络中的负载平衡和拥塞问题。当网络中出现拥塞时，MPLS可以实时建立新的转发路由来分散流量，以缓解网络拥塞。

MPLS交换采用面向连接的工作方式，面向连接的工作方式是信息传输经过以下三个阶段:建立连接、数据传输和拆除连接。对于MPLS来说，建立连接是形成标记交换路径LSP的过程；数据传输是数据分组沿LSP转发的过程；拆除连接是通信结束或故障异常时释放LSP的过程。

建立连接

(1)建立驱动连接的方式

MPLS技术支持三种驱动虚连接方式:拓扑驱动、请求驱动和数据驱动。

(2)标记分配

(3)连接建立过程

(4)MPLS路由模式

数据传输

MPLS网络的数据传输采用基于标记的转发机制。

(1)入口LER的处理过程

当数据流到达入口LER时，入口LER需要完成三项任务:将数据分组映射到LSP上；将数据分组包装成标记分组；将标记分组从相应的端口转发。

(2)LSR的处理过程

LSR从SHIM中获得标记值，用这个标记值索引LIB表，找到相应表项的输出端口和输出标记，用输出标记代替输入标记，从输出端口转发。

(3)出口LER的处理过程

出口路由器是MPLS网络中数据分组的最后一个节点，因此出口路由器应进行相应的弹出标记。

拆除连接

由于MPLS网络中的虚连接，即LSP路径是由标记所标记的裸机信道串联而成，因此拆除连接也就是取消标记。取消标记主要有两种方式，一种是使用计时器，另一种是不设定定时器。

伴随着ASIC技术的发展，路由索速度不再是阻碍网络发展的瓶颈。这使得MPLS在提高转发速度方面没有明显的优势。

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