MPLS技术及MPLS的应用.ppt

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1、MPLS技术及MPLS的应用,MPLS技术的引入(问题分析),IP网络可以承载大量的业务类型,成为当前最为重要的数据网络但是IP路由数量的增加,已造成数据转发上的瓶颈(如图所述,路由查找消耗时间长)目前全球IP路由的数量169602 network entries,全球路由表(SHOW结果),rtr1-a-1-shsh ip bgp sumBGP router identifier 202.96.196.32,local AS number 4812BGP table version is 47073188,main routing table version 47073188169602 n

2、etwork entries using 19334628 bytes of memory2127875 path entries using 102138000 bytes of memory155921/31161 BGP path/bestpath attribute entries using 16839468 bytes of memory27963 BGP AS-PATH entries using 760720 bytes of memory116 BGP community entries using 2848 bytes of memory0 BGP route-map ca

3、che entries using 0 bytes of memory0 BGP filter-list cache entries using 0 bytes of memoryBGP using 139075664 total bytes of memoryDampening enabled.165 history paths,303 dampened paths651088 received paths for inbound soft reconfigurationBGP activity 482038/312436 prefixes,94055574/91927699 paths,s

4、can interval 60 secs,使用MPLS的标签交换代替路由查询,类型FR的操作:DLCI交换,配置静态对INTREFACE S0收到的DLCI=100的FRAME转发到INTERFACE S1,DLCI替换为200LABLE交换的操作在上游PE上根据IP地址分配LABLE;网络内P设备上使用LABLE交换(类似FR);再下游PE上删除LABLE,恢复路由交换进入MPLS网,MPLS的架构,控制层LDP/TDP、MP-BGP/MP-RIP;控制层负责网络设备间的标签分发、管理数据层数据转发引擎；使用控制层产生的标签转发表，完成对信息的转发（IP包）LABLE标签的位置（L2 HEA

5、D和L3 HEAD之间L2.5）标签长度32-bits，可以堆叠（一般为3级，最高支持8级）3级（LDP-VPN-QOS）,LABLE标签,标签安装到L2和L3中间，可以同时安装多个标签,单个标签的式样，32bits.EXP-QOS分类；S-堆栈底标识，用于多个LABLE同时使用的情况，0为堆栈底；TTL-MPLS网内的TIME-TO-LIVE,使用S来实现多组标签的共用,实现MPLS VPN的应用，至少要同时使用两组标签。一组是用来,MPLS标签的产生及分发,MPLS 与ATM,MPLS技术，是在ATM的研究和实践基础上产生的，在功能上存在一定的可比性相同：两者都实现数据的快速转发；使用的方

6、法都是利用简单的标签（MPLS LABLE-32bits和ATM CELL-head-5Bytes）实现快速寻址不同：MPLS可以自动实现标签分发（LDP）；ATM一般使用手工配置标签（PVC配置）不同：ATM使用固定长度的PAY-LOAD进一步加速设备内的转发速度；MPLS的PAY-LOAD是IP包，长度不定,ATM通过手工建立传输通路（ATM VC），然后用户间才能传输信息；通讯点间的关系固定,MPLS则通过协议动态建立传输通路；通讯点间的关系是随机的,注：ATM中，使用SVC（AESA E.164地址）技术可以实现动态VC的建立，但在网际互联上存在厂商兼容性的问题。因此国内现状往往是同一

7、厂商设备网络内可以实现动态VC，但网络间则使用手工配置的PVC连接。上海本地的情况：本地接入NORTEL产品，长途骨干LUCENT和NORTEL产品。国际海光缆中心的同事？与国外运营商ATM互联时的情况是否也是如此？这样的现实，造成了ATM业务，单一PVC模式,MPLS 标签分发的基本规律（LDP为例）,A,B,C,E0,S1,E0,E1,E1,S0,目标地址在左侧（），用户源在右侧信令建立的方向和实际IP流的方向恰好相反C路由器按照路由表信息建立LABLE转发表，取代路由表的工作。在E0上为目标分配LABLE25，在LABLE转发表中增加一项（端口E0-LABLE-25入，端口S1-LABL

8、E-POP出）LABLE表项说明：E0接口进入，目标到的IP包，将带有LABLE（25）进入本机，输出本机S1端口，LABLE出栈（POP），恢复正常的L3路由 C路由器从E0通知B路由器，将所有目标到的IP包插入 LABLE（25）。,B路由器从E1端口记录C发送到的要求，记录E1上LABLE（25）；B路由器为E0上为目标分配LABLE（23）；在LABLE转发表中增加一项（端口E0-LABLE-23入，端口E1-LABLE-25出）LABLE表项说明：E0接口进入，目标到的IP包，将带有LABLE（23）进入本机，输出本机E1端口，LABLE修改为（25），恢复正常的L3路由B路由器从E

9、0通知A路由器，将所有目标到的IP包插入 LABLE（23）,A路由器从E1端口记录C发送到的要求，记录E1上LABLE（23）；B路由器S0在MPLS DOMAIN外，因此S0上的操作是提示开始使用标签转发；在LABLE转发表中增加一项（端口S0-LABLE-START入，端口E1-LABLE-23出）LABLE表项说明：S0接口进入，目标到的IP包，增加LABLE，输出本机E1端口，LABLE修改为（23）B路由器从E0通知A路由器，将所有目标到的IP包插入 LABLE（23）,（1）由MPLS信令建立LABLE转发表（下游到上游）（2）由LABLE转发表进行信息转发（上游到下游）,总结：

10、MPLS通过L3的路由表，借助MPLS控制层的功能，建立LABLE转发表。因此说，LABLE转发表来自路由表，优于路由表。LABLE的实际流量方向与建立方向相反LABLE只在本机有效，送出本机的同时需要修改（类型ATM VPI/VCI的操作）,注意：何时触发LABLE表的建立过程主动分配（设备为每个DEST目标建立LABLE；图中A、B、C在发现网段后，各自独立发起）目标发起（目标网段在发现被访问的时候，本机开始建立LABLE，从而触发整个过程；图中C发起）源发起（当某个网段中的用户需要访问DEST目标时间，源设备发出申请，申请传送到目标网段后，触发；图中，先由A发出申请给B，B传送申请给C，

11、C核实申请后，由C开始发起建立过程）在全程中所有设备没有都建立LABLE表情况下，信息通讯是否顺利？没有建立LABLE表的设备上，依照IP ROUTING转发信息,MPLS的实际应用LDP是最符合MPLS提出初衷的模组，但LDP不产生新的业务类型，它只是提高现有业务的转发效率由MPLS引申出的新业务类型：MPLS VPN,MPLS VPN业务（L3）,VPN业务简介,加密方式的VPNIP-SEC现有业务：NTT的IP-VPN支持拨号方式认证的VPNL2TP/PPTP现有业务：VPDNMPLS类型的VPNMPLS VPN现有业务：MPLS VPN注意：一般的企业集成、ICP服务商都能提供IP-S

12、EC或L2TP的VPN业务；只有运营商才能实施MPLS VPN。因为，MPLS VPN业务是建立在运营商原有网络MPLS化改造的基础上的。目前国内MPLS VPN服务提供者：CT、CNC、UNI-NET,MPLS技术在实现VPN业务上需要克服的难点,用户信息与公网信息的分离（安全性）IP-SEC使用DES或3DES加密算法，使用MD5+DH的认证L2TP无加密（所以被认为是不安全的）用户私网地址与公网地址的分离（可路由性）IP-SEC支持隧道模式，可以将用户私网地址放置在公网IP包的PAY-LOAD里面，因此是可路由的L2TP直接提供L2数据链路层的穿透，不影响在L2基础上提供的L3路由,VP

13、N的安全性,VPN的可路由性,MPLS VPN使用两组LABLE,实现VPN的两大功能RD用于实现VPN的安全性(route-distinguisher)RT用于控制VPN的可路由性(route-target)注意:RD和RT正确地说,并不是正式意义上MPLS的标签,而是产生标签的配置参数.但本课程中将不分析参数到标签的产生过程.,由RD产生的VRF,用户接入VPN网络,主要还是应用市内的DDN、ATM专线或光纤、PCM-2M资源，在接入点不存在信息混杂普通INTERNET网络设备上无法区分哪些是用户-1的信息，哪些又是用户-2的信息，因此需要进行改造,如果把一个物理的路由器，划分两个相互隔离

14、的逻辑设备，分配给不同的用户，就能实现用户信息的分离RD是一个48bits的LABLE，用来划分设备上一个虚拟的路由器；RD一般的格式是ASN(16bits):NN(32bits用户号）RD的LABLE分发，使用LDP协议,路由器的基本功能有两个：路由运算(routing)和IP包转发(forwarding)；RD的配置需要完成上述两个功能，才能构造一台虚拟路由器设备不同的RD产生不同的路由表，各自独立运算一个VPN用户的IP路由，这个路由表称为VRF（virtual routing&forwarding)表配置范例：ip vrf tongyong-qiche(通用汽车)rd 65060:10

15、01需要为该VRF分配物理端口，这些端口用来连接VPN用户。配置范例：Interface s0/1/0:0ip forwarding vrf tongyong-qiche(通用汽车)只要是路由器可以支持的接口，都可以加入到VRF中：DDN、ATM/FR、ETHERNET、POS，甚至是IP-SEC和L2TP的逻辑接口也可以加入到VRF中（上海本地的VPDN接入的MPLS VPN业务，满足移动终端或SOHO的用户）,使用RT控制用户间的正常路由,RT是一个双向的LABLE，EXPORT是输出方向；IMPORT是输入方向。以上海通用为例：在上海侧，将所有输出到全国各地（及国际）的信息，标注RT为6

16、5060：100；对输入上海的信息，如果RT为65060：100则接收，如果不是，则拒绝注意：RT的IMPORT和EXPORT可以是不一样的；RT的IMPORT和EXPORT都可以配置一组以上；RT的标识模式和RD完全相同，但这两者是完全不同概念的两组标签，取值可以不同（习惯上我们的确分配一样的数值，便于识别）RT在设备间的传递不是使用LDP协议，而使用专用的MP-BGP协议,VRF范例,指令show ip vrf显示该虚拟路由器的名称、RD、分配到的端口 toshiba-dm 9592:3589 Serial2/0/5:0 Serial9/0/1:0motorola 4809:1021 Se

17、rial2/0/3:0 Serial5/1/7:0 Serial9/0/4:0 Serial9/1/0/13:0指令sh ip bgp vpnv4 vrf toshiba-dm可以看到“toshiba-dm”虚拟路由器上的路由转发表Network Next Hop Metric LocPrf Weight PathRoute Distinguisher:9592:3589(default for vrf toshiba-dm),由RD和RT构成的MPLS VPN，完全不同于传统专线，也不同于其他类型的VPN,以上案例说明用户上海总部，北京和广州各有50个分部点RD取值三地一致为65060：10

18、0；上海输入北京和广州的RT，输出上海的RT；北京输入上海、广州的RT，输出北京的RT；广州？,MPLS VPN是一种以“点”为基本单位的专线业务模式；而不是象传统类型以“线”为基本单位对维护工作的影响专线名称的制订（比对“线模式“典型ATM长途专线名称”上海-广州ATM100），目前对VPN线路名称暂无决定。建议名称需要能确定VPN点的物理位置、各点的统一标识.，如：VPN001-上海1001（国内001号VPN用户-上海1001号接入点）线路的故障处理。不需要端到端的判定，只需要判定核心MPLS网络运行正常、用户单个VPN点的接入情况两个项目。目前，MPLS的故障主要发生在接入层面上，维护

19、工作分段明显,用户开通和关闭。一旦RD和RT的参数协调一致后，任何新的VPN接入点加入，只需要调整用户侧的IP路由即可，运营商只负责对新接入点的配置，其他点不需要修改参数。如广州增加101号接入点，上海点完全不关心全国范围的通用装备库。MPLS VPN环境下，用户是以点接入网络的，因此以上海为例，上海无法知道全国各地其他VPN接入点的情况，在处理诸如“上海总部到广州89号接入点的通讯中断”故障时，往往根本无法找到广州89号接入点的任何信息。,MPLS VPN业务的网间互联,上一章节的内容，主要是说明了VPN用户如何接入MPLS VPN网络的方法本章节开始，我们将从用户层面转换到MPLS VPN

20、核心网络的管理维护上上一章节中，我们提到了RD使用LDP完成标签的分发工作，RT使用MP-BGP完成标签的分发工作，MP-BGP是MPLS VPN业务的核心技术。关于MP-BGP的详细内容，不在本课程内叙述，只将其看做一个工具,BGP支持MPLS VPN的MP改造,需要使用RD，将原来的一个大BGP路由表划分不同的子BGP路由表，以安放到不同的VRF中需要能够在（上海的）子BGP路由表中附加RT，并远程传递到（广州）供对方选择；反向也是如此,MPLS VPN网络维护中的一些专用名称,P：运营商MPLS网络核心设备，没有用户接入，只负责快速高速的MPLS转发PE：运营商MPLS网络边缘设备，用于

21、用户接入，RD/RT配置的地方CE：用户网络与运营商网络互联的设备，只运行传统的IP V4路由SITE：用户的一个VPN接入点,以MPLS VPN专用名词说明VPN用户的通讯全过程,PE-CE段：VPN用户接入MPLS VPN网络的部分，使用传统的IP v4路由协议（目前支持STATIC、RIPv2、BGP），按照IP路由表进行转发PE-PE段：使用MP-BGP路由协议交换，按照MPLS进行标签转发P设备完全使用MPLS进行标签转发,目前，上海已开通MPLS VPN业务的用户，半数以上需要国际业务全国各地纷纷组建本地的MPLS网络，长途通信则利用CT的MPLS核心（目前为169多媒体业务网，C

22、N2网络同样支持MPLS）MPLS VPN业务的网际互联，是除用户接入外，长途较为关心的另一个内容,MPLS VPN网间互联方式,OPTION-1,OPTION-1是最为简单的一种网际互联方式，但必须依靠路由器设备的“子端口”技术实现。包括ATM、ETHERNET（802.1Q）、FR都支持“子端口”；PPP、HDLC等都不支持“子端口”优点：OPTION-1利用ATM、FR的QOS支持，可以提供较好的国际资源控制缺点：OPTION-1在ASBR-PE上需要完全将MPLS RD和RT的两组LABLE都解除，恢复IP V4的路由，因此开销较大；同时，大量用户配置，也增加了ASBR-PE的维护量（

23、每个VPN用户一组VRF配置）,OPTION-2,OPTION-2的连接建立,需要两个运营商间建立信令级别的连接,相互可信要求较高优点:OPTION-2互联后,两个运营商间直接交换RT的MPLS标签参数,大大简化了ASBR-PE上的配置(只需要MP-BGP配置,不需要每个用户分别配置)缺点:OPTION-2在ASBR-PE上需要将MPLS RD产生的MPLS标签删除,对设备还是有一定负载;此外,中继线路上各用户是竞争资源的,需要附加的IP QOS配置,OPTION-1和OPTION-2的模式是目前最常见的两种互联模式,它们同样适用于CT内各MPLS VPN网络与骨干网络的互联上以上海为例OPTION-3?(辅助学习),