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第二章·第五节 MPLS 标签交换 ​

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💡 摘要 (Powered by OpenAI)

本节将主要介绍 BIRD 中的 MPLS 标签交换实现，包括 MPLS 的定义、转发原理、优势、路由选择流程、路由等网络基本概念。

什么是 MPLS？ ​

多协议标签交换 (Multiprotocol Label Switching, MPLS) 是一种网络技术，工作在 IP 路由之下，但在链路层（如以太网）之上。它由 RFC 3031 描述。

MPLS 转发原理 ​

在常规的 IP 转发中，每一跳独立地检查数据包的目的地址，并在路由表中选出匹配前缀最长的路由，然后据其处理数据包。总体上说，对于 IP 转发，边界路由器和内部路由器间没有差异。

在 MPLS 转发中，当数据包进入网络，它会被（基于目的地址，入站接口和其他因素）归类到某个 转发等价类 (Forwarding Equivalence Class, FEC) 中，然后标识这个 FEC 的 MPLS 标签会以包头的形式附加到数据包前，最后数据包被转发。

内部路由器只检查 MPLS 标签，并从 MPLS 路由表中选出匹配的 MPLS 路由，然后据其处理数据包。MPLS 标签的具体值只在本地有意义，并且可以在不同跳间改变（这就是为什么它叫做标签交换）。当数据包离开网络时，MPLS 标签会被移除。

MPLS 优势 ​

MPLS 这种方式的优势是可以考虑除目的地址之外的因素，并且在整个网络中一致地使用这些因素。例如，多个重叠的专用地址段的 IP 流量可以混合在一起，可以为特定的流定义特定的路径。

另一个优势是内部路由的 MPLS 转发可以比 IP 转发简单得多，因为相较于 IP 的最长前缀匹配算法，MPLS 路由选择算法使用更简单的完全匹配。劣势是信令中的额外复杂性。更多细节见 RFC 3031。

MPLS 路由选择流程 ​

在 BIRD 中，整个流程大体上这样工作：

  1. 一个启用了 MPLS 的路由协议（以 BGP 为例）接收到包含远端标签的路由信息。
  2. 协议产生一个带有 mpls_policy 属性的路由，这一属性指定了希望的 MPLS 标签策略。
  3. 之后这类路由通过 import 过滤器（可以修改 MPLS 标签策略，或者也许会指派一个静态标签）。
  4. 如果过滤器接受了路由，BIRD（根据标签策略）选择一个 MPLS 标签并附加到路由上，产生带标签的路由。

在分配新的 MPLS 标签时，启用了 MPLS 的协议自动产生相应的 MPLS 路由。在特定的本地 MPLS 标签标记的所有路由都被撤回后，相应的 MPLS 路由也被撤回。

MPLS 路由 ​

启用了 MPLS 的路由协议不仅分发 IP 路由信息，还分发标签。因此，它们产生带标签的路由——此类路由表示贯穿 MPLS 域的 标签交换路径 (Label Switched Path, LSP)。

带标签的路由像常规的（不带标签的）路由一样，有 IP 前缀和下一跳地址，但是它们还有本地 MPLS 标签（在路由属性 mpls_label 中）和出站 MPLS 标签（作为下一跳的一部分）。它们存储在常规的 IP 路由表中。

带标签的路由用于路由协议间路由信息的交换和进入 MPLS 域时 (IP -> MPLS) 的转发，但不直接用于 MPLS 转发。那一目的使用 MPLS 路由实现。它们是以本地 MPLS 标签为主键，存储于 MPLS 路由表中的路由。

MPLS 概念 ​

BIRD 中有三个重要的 MPLS 概念：

  • MPLS 域
  • MPLS 表
  • MPLS 频道

MPLS 域表示一个独立的标签空间，所有启用了 MPLS 的协议都与某个 MPLS 域关联。它负责标签管理，和处理来自启用了 MPLS 的协议的标签分配请求。

MPLS 表就是 MPLS 路由的路由表。路由器通常有一个 MPLS 域和一个 MPLS 表，并通过 Kernel 协议将 MPLS 路由导出到内核 FIB。

MPLS 频道使协议启用 MPLS，它们负责追踪活动的 FEC（和对应的分配的标签），为带标签的路由选择 FEC / 本地标签，和维护带标签的路由与 MPLS 路由间的对应关系。

注意本地标签是分配给各个独立的启用了 MPLS 的协议的，因此不可能实现在不同协议间共享本地标签。

本文译者及原文信息 ​

funnysyc

funnysyc

译者

Hat

Hat

校对

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原文作者 <Ondrej Filip>, <Martin Mares>, <Maria Matejka>, <Ondrej Zajicek>

原文链接： https://bird.network.cz/?get_doc&v=20&f=bird-2.html#ss2.5

原文标题： 2.5 MPLS

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遵循协议： CC BY-NC-SA 4.0

译者： funnysyc

校对： hat

翻译时间： 2023-11-13

更新时间： 2024-09-16

本文链接： https://bird.xmsl.dev/docs/user-guide/2-5-mpls.html

译文采用 CC BY-NC-SA 4.0 协议发布

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