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MPLS协议基础知识

目录MPLS概述转发等价类（FEC）标签和标签转发MPLS基本概念

MPLS概述MPLS（MuxtiprotocolLabelSwitch）最初是用来提高路由器的转发速度而提出一个协议，但是由于MPLS在流量工程（TrafficEngeering）和VPN这一在目前IP网络中非常关键的两项技术中表现。MPLS已日益成为扩大IP网络规模的重要标准。MPLS协议的关键是引入了标签（Label）的概念。它是一种短的易于处理的、不包含拓扑信息、只具有局部意义的信息内容。Label短是为了易于处理，通常可以用索引直接引用。只具有局部意义是为了便于分配。MPLS早期工作集中在IPV4上，但其核心技术可扩展到多种网络协议上（如IPV6，IPX，Appletalk，SNA等）。MPLS不局限于任何特定的链路层技术，它能在网络层实体间使用任意媒体传输网络层分组。MPLS报文转发是基于标签的。IP包在进入MPLS网络时，MPLS入口的边缘路由器分析IP包的内容并且为这些IP包选择合适的标签，然后所有MPLS网络中节点都是依据这个简短标签来作为转发判决依据。当该IP包最终离开MPLS网络时，标签被出口的边缘路由器分离。

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MPLS基本概念标签（Label），是一个比较短的，定长的，非结构化，通常只具有局部意义的标识，这些标签通常位于数据链路层的数据链路层封装头和三层数据包之间，用来提高数据分组的转发性能。FEC：ForwardingEquivalenceClass，FEC（转发等价类），是在转发过程中以等价的方式处理的一组数据分组，例如目的地址前缀相同的数据分组。通常对一个FEC分配相同的标签。LSR(LabelSwitchingRouter)，是标签交换路由器。LSR是MPLS的网络的核心交换机，它提供标签交换和标签分发功能。LER(LabelEdgeRouter)，是标签边缘路由器，它位于接入网和MPLS网的边界LSR，其中入口负责基于FEC对IP分组进行分类，并为IP分组加上相应标记，执行第三层功能，决定相应的服务级别和发起LSP的建立请求，并在建立LSP后将业务流转发到MPLS网上。而出口LER则执行标记的删除，并将除去标记后的IP分组转发至相应的目的地。LSP（LSR(LabelSwitchingPatch），是标签交换路径，FEC被打上标签后在整个MPLS网络转发的路径。

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转发等价类（FEC）MPLS作为一种分类转发技术，将具有相同转发处理方式的分组归为一类，称为FEC（ForwardingEquivalenceClass，转发等价类）。相同FEC的分组在MPLS网络中将获得完全相同的处理。FEC是一组三层报文，它们在同样的路径上、按照相同的转发待遇、以相同的模式被转发。转发决定可以分为两步：分析分组头并将分组分成FEC；将FEC映射到下一跳。

转发等价类（FEC）在IP转发网络中，每个路由器对相同分组都要进行FEC分类和选择下一跳。FEC可以包含一个或多个FEC单元，每个FEC单元是一组可以映射到相同LSP的三层报文。FEC的划分方式非常灵活，可以是源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议类型、VPN等的任意组合。例如，在传统的采用最长匹配算法的IP转发中，到同一个目的地址的所有报文就是一个FEC。

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标签和标签转发标签（Label）MPLS网络中，在边缘LSR处每一特定FEC都被编码为一个短而定长的值，称为标签，标记加在分组前成为标签分组，再转发到下一跳。LSR可以将到达不同端口的分组分配到不同的FEC，这就形成了建立VPN的基础。当LSR创建一个新的FEC，LSR就创建一个对应的标签，并把标签分发给其所有peer。LSR维护输入和输出两个方向的标签。标签由报文的头部所携带，不包含拓扑信息，只具有局部意义。标签的长度为4个字节，封装结构如图：

标签和标签转发标签交换在非边缘LSR，不再需要分析分组头，而是用标签作为指针，指向下一跳的输出端口和一个新的标签，标签分组用新标签替代旧标签后经指定的输出端口转发。标签交换不仅可以简化转发、提高速度，还可以实现VPN，QOS，流量工程等应用。标签交换路径一个转发等价类在MPLS网络中经过的路径称为标签交换路径LSP（LabelSwitchedPath）。在一条LSP上，沿数据传送的方向，相邻的LSR分别称为上游LSR和下游LSR。如图中，R2为R1的下游LSR，相应的，R1为R2的上游LSR。R1R2R21R2