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）。
MPLS概述
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。
MPLS基本网络结构
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。
LSR（Label Switched Router）：在MPLS网络中，用于标签的交换。
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。
MPLS作为一种分类转发技术，将具有相同转发处理方式的报文分为一类，称该类报文为一个FEC。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。
MPLS体系结构
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。
MPLS数据报文结构
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标签的封装结构如图所示。
MPLS标签的长度为4个字节，共分4个字段：
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。
LSP建立方式
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。
静态LSP
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。
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：
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-label out-label
在Transit进行以下配置：
static-lsp transit lsp-name [ incoming-interface interface-type interface-number ] in-label in-label { nexthop next-hop-address | outgoing-interface interface-type interface-number } * out-label out-label
在Egress进行以下配置：
static-lsp egress lsp-name [ incoming-interface interface-type interface-number ] in-label in-label [ lsrid ingress-lsr-id tunnel-id tunnel-id ]
完成上述配置后，只是完成了RTA到RTD的单条LSP，RTD返回RTA的LSP路径也需要配置才能实现RTA正常访问RTD100.1.1.1/32的路由。
动态LSP
动态LSP通过LDP协议实现对FEC的分类、标签的分配及LSP的建立和维护等操作。
动态LSP的特点：
组网配置简单，易于管理和维护；
支持基于路由动态建立LSP，网络拓扑发生变化时，能及时反映网络状况。
如图所示拓扑：
Egress路由器RTD为本地存在的路由分配标签，并将路由和标签的绑定关系主动发送给上游邻居路由器RTC；
路由器RTC收到下游邻居路由器RTD的路由和标签的绑定关系后，将其记录到LIB中，并将自己分配的标签和路由的绑定关系发送给上游邻居路由器RTB；
RTB执行相同的动作将标签和路由的绑定关系发送给上游邻居路由器RTA，RTA为Ingress路由器，没有上游邻居，因此动态的LSP完成建立。
LDP邻居发现
LDP邻居建立
标签的发布方式
DU（Downstream Unsolicited，下游自主方式）：对于一个到达同一目地址报文的分组，LSR无需从上游获得标签请求消息即可进行标签分配与分发。
DoD（Downstream on Demand，下游按需方式）：对于一个到达同一目的地址报文的分组，LSR获得标签请求消息之后才进行标签分配与分发。
标签的分配控制方式
Independent（独立标签分配控制方式）：本地LSR可以自主地分配一个标签绑定到某个IP分组，并通告给上游LSR，而无需等待下游的标签。
Ordered（有序标签分配控制方式）：只有当该LSR已经具有此IP分组的下一跳的标签，或者该LSR就是该IP分组的出节点时，该LSR才可以向上游发送此IP分组的标签。
标签的保持方式
Liberal（自由标签保持方式）：对于从邻居LSR收到的标签映射，无论邻居LSR是不是自己的下一跳都保留。
Conservative（保守标签保持方式）：对于从邻居LSR收到的标签映射，只有当邻居LSR是自己的下一跳时才保留。
当网络拓扑变化引起下一跳邻居改变时：
使用自由标签保持方式，LSR可以直接利用原来非下一跳邻居发来的标签，迅速重建LSP，但需要更多的内存和标签空间。
使用保守标签保持方式，LSR只保留来自下一跳邻居的标签，节省了内存和标签空间，但LSP的重建会比较慢。
华为设备默认采用自由标签保持方式保存标签。
LDP建立LSP过程
如图所示拓扑，LDP动态建立LSP的过程如下：
RTD上存在100.1.1.1/32的主机路由，因为RTD是Egress节点，所以直接向自己上游邻居RTC发布100.1.1.1/32与标签的绑定关系；
RTC收到下游邻居RTD分配的100.1.1.1/32与标签的绑定关系后，将标签记录在自己的LIB表中，并向上游邻居RTB发布100.1.1.1/32与标签的绑定关系，同时RTC查看自己IP路由表中到达100.1.1.1/32的下一跳是否为RTD，如果IP路由表中的下一跳为RTD，则RTC使用RTD分配的标签封装到达100.1.1.1/32的数据；如果IP路由表中的下一跳不是RTD，则RTC保留RTD分配的标签作为备用标签；
RTB收到下游邻居RTC分配的100.1.1.1/32与标签的绑定关系后，执行与RTC相同的动作；
RTA收到下有邻居RTB分配的100.1.1.1/32与标签的绑定关系后，查看自己IP路由表中到达100.1.1.1/32的下一跳是否为RTB，如果IP路由表中的下一跳为RTB，则RTA使用RTB分配的标签封装到达100.1.1.1/32的数据；如果IP路由表中的下一跳不是RTB，则RTA保留RTB分配的标签作为备用。因为RTA为Ingress，最终到达100.1.1.1/32的LSP完成建立。
LDP的基本配置如下：
执行命令mpls lsr-id lsr-id，配置本节点的LSR ID；
执行命令mpls，使能全局MPLS功能，并进入MPLS视图；
执行命令mpls ldp，使能全局的LDP功能，并进入MPLS-LDP视图；
执行命令interface interface-type interface-number，进入需要建立LDP会话的接口视图；
执行命令mpls，使能接口的MPLS能力；
执行命令mpls ldp，使能接口的MPLS LDP能力。MPLS数据转发过程
如图所示拓扑，MPLS数据转发过程如下：
RTA上收到访问100.1.1.1/32的数据包，如果数据包为普通的IP报文，则查找FIB表，因为Tunnel ID为非0x0，封装已分配的标签1027进行MPLS转发；如果数据包为带标签的报文，查找LFIB表，封装已分配的标签1027进行MPLS转发；
RTB收到RTA发送的带标签1027的报文，查找LFIB表，封装已分配的出标签1026进行MPLS转发给RTC；
RTC收到RTB发送的带标签1026的报文，查找LFIB表，封装已分配的出标签1025进行MPLS转发给RTD；
RTD收到RTC发送的带标签1025的报文，查找LFIB表，出标签为Null，表明数据包已经到达Egress节点，所以路由器将数据包的标签信息去掉，并对数据包进行三层处理，查找IP路由表发现100.1.1.1/32的路由为自己本地的路由，根据IP路由表中的出接口进行IP数据的封装并转发。
如果MPLS网络中的业务量很大，则每次数据包在Egress节点都要进行两次处理才能进行正确的路由转发，这样会导致Egress节点的处理压力增加，路由器的处理性能降低。我们希望在Egress节点上只处理一次就能将数据包正确转发，以提高Egress的转发性能，所以提出了PHP技术。
Penultimate Hop Popping
PHP（Penultimate Hop Popping，倒数第二跳弹出），具体过程如下：
RTC收到RTB发送的带标签1026的报文，查找LFIB表，发现分配的出标签为隐式空标签3，于是执行弹出标签的动作，并将IP数据包转发给下游路由器RTD；
RTD收到RTC发送的IP报文，直接查找自己的FIB表，根据FIB表中的出接口进行IP数据的封装并转发。
实验
要求
本实验模拟BGP路由黑洞环境，使用MPLS LDP解决路由黑洞。
完成以下需求：
1.设备IP地址已配置，请测试直连。
2.AS200内配置OSPF，进程1，RID手动设置为Lo0地址，区域0，network通告接口使用通配符0.0.0.0
不宣告与其他AS互联接口。
3.建立BGP邻居关系
3.1 R2/4使用Lo0建立ibgp邻居。
3.2 R1/2，R4/5分别使用物理口建立ebgp邻居。
3.3 R1宣告1.1.1.1/32，R5宣告5.5.5.5/32，起源属性为“i”。
4.配置MPLS LDP
AS200为MPLS域，在R2/3/4上配置LDP。
4.1 LSR-ID为Lo0地址。
4.2 R2/3，R3/4分别建立LDP邻居关系，并自动分发标签。
4.3 R2/4上配置以下命令，使得BGP路由可以“借用”下一跳地址的标签。
route recursive-lookup tunnel
4.4 测试1.1.1.1访问5.5.5.5，并查看R2/3/4的LSP。
display mpls lsp
具体过程
1.设备IP地址已配置，请测试直连。
2.AS200内配置OSPF，进程1，RID手动设置为Lo0地址，区域0，network通告接口使用通配
符0.0.0.0
不宣告与其他AS互联接口。
R2:
ospf 1 router-id 2.2.2.2
area 0.0.0.0
network 2.2.2.2 0.0.0.0
network 23.1.1.2 0.0.0.0
R3:
ospf 1 router-id 3.3.3.3
area 0.0.0.0
network 3.3.3.3 0.0.0.0
network 23.1.1.3 0.0.0.0
network 34.1.1.3 0.0.0.0
R4:
ospf 1 router-id 4.4.4.4
area 0.0.0.0
network 4.4.4.4 0.0.0.0
network 34.1.1.4 0.0.0.0
3.建立BGP邻居关系
3.1 R2/4使用Lo0建立ibgp邻居。
3.2 R1/2，R4/5分别使用物理口建立ebgp邻居。
3.3 R1宣告1.1.1.1/32，R5宣告5.5.5.5/32，起源属性为“i”。
R1:
bgp 100
peer 12.1.1.2 as-number 200
network 1.1.1.1 255.255.255.255
R2:
bgp 200
peer 4.4.4.4 as-number 200
peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack0
peer 12.1.1.1 as-number 100
peer 4.4.4.4 enable
peer 4.4.4.4 next-hop-local
R4:
bgp 200
peer 2.2.2.2 as-number 200
peer 2.2.2.2 connect-interface LoopBack0
peer 45.1.1.5 as-number 300
peer 2.2.2.2 enable
peer 2.2.2.2 next-hop-local
R5:
bgp 300
peer 45.1.1.4 as-number 200
network 5.5.5.5 255.255.255.255
4.配置MPLS LDP
AS200为MPLS域，在R2/3/4上配置LDP。
4.1 LSR-ID为Lo0地址。
4.2 R2/3，R3/4分别建立LDP邻居关系，并自动分发标签。
R2:
mpls lsr-id 2.2.2.2
mpls
mpls ldp
interface GigabitEthernet0/0/1
mpls
mpls ldp
R3:
mpls lsr-id 3.3.3.3
mpls
mpls ldp
interface GigabitEthernet0/0/1
mpls
mpls ldp
interface GigabitEthernet0/0/0
mpls
mpls ldp
R4:
mpls lsr-id 4.4.4.4
mpls
mpls ldp
interface GigabitEthernet0/0/0
mpls
mpls ldp
4.3 R2/4上配置以下命令，使得BGP路由可以“借用”下一跳地址的标签。
route recursive-lookup tunnel
R2/4
route recursive-lookup tunnel
4.4 测试1.1.1.1访问5.5.5.5，并查看R2/3/4的LSP。
display mpls lsp
BGP路由5.5.5.5/32并没有直接获得标签，而是与
下一跳地址4.4.4.4“共用”了一个标签，这样一来去
往5.5.5.5的流量与去往4.4.4.4的流量对于R3来说都
是标签1024，属于同一个FEC（转发等价类）。
R3根据标签1024查找LFIB，出站标签为3（空标
签），弹出标签后从G0/0/1口转发。
R4直接收到IP包，查找FIB转发。
