MPLS/VPN基本原理及在ZXR10中的配置

　　MPLS簡述

　　MPLS（multi-protocollabelswitch）是Internet核心多層交換計算的最新發(fā)展。MPLS將轉發(fā)部分的標記交換和控制部分的IP路由組合在一起，加快了轉發(fā)速度。而且，MPLS可以運行在任何鏈接層技術之上，從而簡化了向基于SONET/WDM和IP/WDM結構的下一代光Internet的轉化。在這里，主要描述一下標簽轉發(fā)表的產(chǎn)生過程及IP包如何通過MPLS轉發(fā)。

　　MPLS標簽棧頭

圖1  MPLS標簽棧頭

　　32位的MPLS棧頭包括以下區(qū)域(如圖1所示)：

　　承載MPLS標記實際值的標記區(qū)域（20位）；

　　CoS區(qū)域（3位），用于在分組通過網(wǎng)絡時施加在分組上的排隊和丟棄算法；

　　堆棧區(qū)域（S區(qū)域，1位），用于支持標記堆棧序列；

　　TTL區(qū)域（8位），提供傳統(tǒng)的IPTTL功能。

　　標簽轉發(fā)表產(chǎn)生過程

　　1．路由器之間通過路由協(xié)議或靜態(tài)路由產(chǎn)生路由表。

圖2  路由器之間通過路由協(xié)議或靜態(tài)路由產(chǎn)生路由表

　　如圖2所示，假設途中A、B、C、D四臺路由器之間運行了OSPF協(xié)議，A路由器學習到D路由器網(wǎng)段211.91.168.0/24的路由。

　　2．運行MPLS的路由器為路由表中的路由分配標簽。

圖3  運行MPLS的路由器為路由表中的路由分配標簽

　　圖3A、B、C、D四臺路由器的路由表中都有211.91.168.0/24網(wǎng)段的路由，假設各路由器都已運行MPLS協(xié)議，則每臺路由器都會為該路由分配一個標簽。

　　3．通過LDP/RSVP協(xié)議發(fā)現(xiàn)其MPLS鄰居。

　　假設在各路由器接口啟動LDP協(xié)議。通過LDP發(fā)現(xiàn)協(xié)議，A路由器知道B路由器為其MPLS鄰居，B路由器知道A、C為其MPLS鄰居，C路由器知道B、D為其MPLS鄰居，D的MPLS鄰居為C。

　　4．將打標簽的路由通告給其MPLS鄰居。

　　各路由器將其打了標簽的路由通告給其MPLS鄰居，而不管是否已從其鄰居學習到該路由的標簽。這樣對于路由211.91.168.0/24在各路由器中的標簽情況如圖4所示。

圖4  各路由器中的標簽情況

　　5．路由器將其下一跳路由器通告的標簽加到其轉發(fā)表中。通常在實際應用中路由器將目的地不是本地的IP包轉發(fā)給其下一跳。因此在MPLS中，路由器只將其下一跳路由器通告的標簽加到其轉發(fā)表中。對于211.91.168.0/24網(wǎng)段對應的轉發(fā)如圖5所示。

圖5  路由器將其下一跳路由器通告的標簽加到其轉發(fā)表中

　　IP包在MPLS網(wǎng)絡中轉發(fā)過程

　　1．MPLS入口路由器根據(jù)目的地址查找路由表。

　　如圖5例，假設一目的地址為211.91.168.0/24的IP包到達路由器A。此時路由器A將查找其路由表，發(fā)現(xiàn)該路由下一跳為路由器B。

　　2．將該IP包打上標簽，轉發(fā)給下一跳路由器。

　　上例中，路由器A將目的地址為211.91.168.0/24的IP包打上標簽20，轉發(fā)給其下一跳路由器B。

　　3．下一跳路由器查找其轉發(fā)表，替換標簽，繼續(xù)轉發(fā)。

　　上例中，當打有標簽的IP包到達B路由器時，路由器不再根據(jù)目的地址查找路由表了，而是根據(jù)標簽查找標簽轉發(fā)表。從A來的出站標簽對應于B的入站標簽，也就是B通告給A的標簽。B路由器通過標簽替換，將其入站標簽替換成出站標簽，即用標簽30替換掉標簽20，然后轉發(fā)給其下一跳路由器C。C路由器同樣進行標簽交換，將帶有標簽40的IP包送給D路由器。

　　4．出口路由器查找其轉發(fā)表，發(fā)現(xiàn)其就是目的地網(wǎng)絡，彈出標簽，送給相應端口處理。

　　上例中D路由器將查找標簽轉發(fā)表，發(fā)現(xiàn)該IP包目的地為自己，則彈出標簽。標簽交換過程結束。

　　VPN在MPLS中的實現(xiàn)

　　RFC2547bis定義了允許服務提供商使用其IP骨干網(wǎng)為用戶提供VPN服務的一種機制。RFC2547bis也被稱為BGP/MPLSVPN，因為BGP被用來在提供商骨干網(wǎng)中發(fā)布VPN路由信息，而MPLS 被用來將VPN業(yè)務從一個VPN站點轉發(fā)至另一個站點。首先對MPLS VPN中用到的常用術語作一說明，然后介紹一下MPLS VPN實現(xiàn)的基本原理及常見組網(wǎng)。

　　MPLS/VPN中常用術語

　　PE路由器：又稱作提供商邊緣路由器。該路由器負責用戶端網(wǎng)絡到提供商網(wǎng)絡的接入。

　　P路由器：又稱提供商路由器。P路由器是提供商網(wǎng)絡中不連接任何CE設備的路由器。

　　CE路由器：又稱用戶邊緣設備。CE路由器通過連接至一個或多個提供商邊緣（PE）路由器的數(shù)據(jù)鏈路為用戶提供對服務提供商的接入。

　　VPN-IPV4地址：VPN用戶通常使用私有地址來規(guī)劃自己的網(wǎng)絡。當不同的VPN用戶使 用相同的私有地址規(guī)劃時就會出現(xiàn)路由查找問題。

　　路由區(qū)分符RD：路由區(qū)分符RD即VPN-Ipv4地址的前8字節(jié)，用來區(qū)分不同VPN中的相同私網(wǎng)地址。

　　路由目標RT：RT為MP-BGP中的擴展共同體屬性之一。路由目標屬性定義了PE路由器發(fā)布路由的一組站點（VRF）的集合。PE路由器使用這一屬性來對輸入遠端路由到其VRF進行約束。

　　VPN路由轉發(fā)表（VRF）：每個PE路由器為其直連的站點維持一個VRF。每個用戶鏈接被映射至一個特定的VRF。每個VRF與PE路由器的一個端口相關聯(lián)。

　　VPN在MPLS網(wǎng)絡中的實現(xiàn)

　　網(wǎng)絡拓撲描述

　　假設一個服務提供商具有一個IP骨干網(wǎng)，為不同的企業(yè)提供BGP/MPLSVPN服務。網(wǎng)絡中有3個PE路由器，連接到4個不同的用戶站點。

圖6  網(wǎng)絡拓撲

　　圖6中，CE1與CE3屬同一VPN1，CE2與CE4同屬另一VPN2。站點1（CE1）中的任何主機可以與站點3（CE3）中的任何主機進行通信。站點2（CE2）中的任何主機可以與站點4（CE4）中的任何主機進行通信。