IPRAN中MPLS LDP的概念和原理(上)

IPRAN中MPLS LDP的概念和原理(上)

MPLS LDP(Label Distribution Protocol)在IPRAN网络中主要应用于Mixed VPN方案中,Mixed VPN方案核心汇聚层及接入层全部使用MPLS LDP协议,而在HVPN方案中主要应用MPLS TE协议,LDP在部署LTE基站的X2业务就近转发时也会部署。MPLS体系有多种标签发布协议,LDP由于部署相对简单,所以使用较为广泛。

标签分发协议LDP是多协议标签交换MPLS(Multi-Protocol Label Switching)的一种控制协议,相当于传统网络中的信令协议,负责转发等价类FEC(Forwarding Equivalence Class)的分类、标签的分配以及标签交换路径LSP(Label Switched Path)的建立和维护等操作。LDP规定了标签分发过程中的各种消息以及相关处理过程。

一、LDP基本概念

LDP(Label Distribution Protocol)规定了标签分发过程中的各种消息以及相关的处理过程。LSR之间将依据本地转发表中对应于一个特定FEC的入标签、下一跳节点、出标签等信息联系在一起,从而形成标签交换路径LSP。

1、LDP邻接体

当一台LSR接收到对端发送过来的hello消息,意味着可能存在LDP对等体,此时LSR会建立维护对端存在的LDP邻接体。LDP邻接体存在两种类型:本地邻接体(Local Adjacency)和远端邻接体(Remote Adjacency)。

2、LDP对等体

LDP对等体是指相互之间存在LDP会话、使用LDP来交换标签消息的两个LSR。

LDP对等体通过它们之间的LDP会话获得对方的标签。

3、LDP会话

LDP会话用于LSR之间交换标签映射、释放等消息。LDP会话分为两种类型:

  • 本地LDP会话(Local LDP Session):建立会话的两个LSR之间是直连的;
  • 远端LDP会话(Remote LDP Session):建立会话的两个LSR之间可以是直连的,也可以是非直连的。

本地LDP会话和远端LDP会话可以共存。

4、LDP动态能力通告功能

LDP动态能力通告功能可以确保在不中断会话的情况下,动态的使能或者去使能LDP新的扩展能力,保证LSP的稳定性。

5、LDP邻接体/对等体/会话之间的关系

LDP通过邻接体来维护对等体的存在,对等体的类型取决于维护它的邻接体的类型。一个对等体可以由多个邻接体来维护,如果由本地邻接体和远端邻接体两者来维护,则对等体类型为本远共存对等体。只有存在对等体才能建立LDP会话。

6、LDP消息类型

LDP协议主要使用四类消息:

  • 发现(Discovery)消息:用于通告和维护网络中LSR的存在。
  • 会话(Session)消息:用于建立、维护和终止LDP对等体之间的会话。
  • 通告(Advertisement)消息:用于创建、改变和删除FEC的标签映射。
  • 通知(Notification)消息:用于提供建议性的消息和差错通知。

为保证LDP消息的可靠发送,除了Discovery消息使用UDP外,LDP的Session消息、Advertisement消息和Notification消息都使用TCP传输。

7、标签空间与LDP标识符

  • 标签空间

    LDP对等体之间分配标签的数值范围称为标签空间(Label Space)。可以分为:

    • 全局标签空间(Per-Platform Label Space):整个LSR使用一个标签空间。
    • 接口标签空间(Per-Interface Label Space):为LSR的每个接口指定一个标签空间。
  • LDP标识符

    LDP标识符(LDP Identifier)用于标识特定LSR的标签空间范围。LDP标识符的格式为<LSR ID>:<Label space ID>,长度为六字节,其中:

    • LSR ID:表示LSR标识符,占四字节。
    • Label space ID:表示标签空间标识符,占两字节。

二、LDP会话

1、LDP发现机制

LDP发现机制用于LSR发现潜在的LDP对等体。LDP有两种发现机制:

  • 基本发现机制:用于发现链路上直连的LSR。

    LSR通过周期性的发送LDP Hello报文,实现LDP基本发现机制,建立本地LDP会话。

    Hello报文中携带LDP Identifier及一些其他信息(例如hold time、transport address)。如果LSR在特定接口接收到LDP Hello消息,表明该接口存在LDP对等体。

  • 扩展发现机制:用于发现链路上非直连LSR。

    LSR周期性的发送Targeted Hello消息到指定地址,实现LDP扩展发现机制,建立远端LDP会话。

    Targeted Hello消息使用UDP报文,目的地址是指定地址,目的端口是LDP端口(646)。Targeted Hello消息同样携带LDP Identifier及一些其他信息(例如:transport address、hold time)。如果LSR在特定接口接收到Targeted Hello消息,表明该接口存在LDP对等体。

2、LDP Session建立过程

两台LSR之间交换Hello消息触发LDP session的建立。

LDP Session的建立过程如下图所示:

(1)两个LSR之间互相发送Hello消息。Hello消息中携带传输地址,双方使用传输地址建立LDP会话。首先选择传输地址较大的一方作为主动方,发起建立TCP连接。如上图所示,LSRA作为主动方发起建立TCP连接,LSRB作为被动方等待对方发起连接。

(2)TCP连接建立成功后,由主动方LSRA发送Initialization消息,协商建立LDP会话的相关参数,包括LDP协议版本、标签分发方式、Keepalive保持定时器的值、最大PDU长度和标签空间等。

(3)被动方LSRB收到Initialization消息后,如果不能接受相关参数,则发送Notification消息终止LDP会话的建立;如果被动方LSRB能够接受相关参数,则发送Initialization消息,同时发送Keepalive消息给主动方LSRA。

(4)主动方LSRA收到Initialization消息后,如果不能接受相关参数,则发送Notification消息给被动方LSRB终止LDP会话的建立;如果能够接受相关参数,则发送Keepalive消息给被动方LSRB。

当双方都收到对端的Keepalive消息后,LDP会话建立成功。

三、标签的发布和管理

LDP会话建立后,LDP协议开始交换标签映射等消息用于建立LSP。RFC5036分别定义了标签发布方式、标签分配控制方式、标签保持方式来决定LSR如何发布和管理标签。

1、标签发布方式

在MPLS体系中,由下游LSR决定将标签分配给特定FEC,再通知上游LSR。即标签由下游指定,标签的分配按从下游到上游的方向分发。

标签发布方式(Label Advertisement Mode)可以分为以下两种:

  • 下游自主方式

    下游自主方式DU(Downstream Unsolicited)是指对于一个特定的FEC,LSR无须从上游获得标签请求消息即进行标签分配与分发。

    如下图所示,对于目的地址为192.168.1.1/32的FEC,根据主机方式触发,下游(Egress)通过标签映射消息主动向上游(Transit)通告自己的主机路由192.168.1.1/32的标签。

    图1 DU方式

  • 下游按需方式

    下游按需方式DoD(Downstream on Demand)是指对于一个特定的FEC,LSR获得标签请求消息之后才进行标签分配与分发。

    如下图所示,对于目的地址为192.168.1.1/32的FEC,根据主机方式触发,上游(Ingress)向下游发送标签请求消息,下游(Egress)收到标签请求消息后,才会向上游发送标签映射消息。

    图2 DoD方式

具有标签分发邻接关系的上游LSR和下游LSR必须对使用的标签发布方式达成一致。

2、标签分配控制方式

标签分配控制方式(Label Distribution Control Mode)是指在LSP的建立过程中,LSR分配标签时采用的处理方式。

标签分配控制方式可以分为以下两种:

  • 独立标签分配控制

    独立标签分配控制(Independent)是指本地LSR可以自主地分配一个标签绑定到某个FEC,并通告给上游LSR,而无需等待下游的标签。

    • 如图1所示,如果标签发布方式为DU,且标签分配控制方式为Independent,则LSR(Transit)无需等待下游(Egress)的标签,就会直接向上游(Ingress)分发标签。
    • 如图2所示,如果标签发布方式为DoD,且标签分配控制方式为Independent,则发送标签请求的LSR(Ingress)的直连下游(Transit)会直接回应标签,而不必等待来自最终下游(Egress)的标签。
  • 有序标签分配控制

    有序标签分配控制(Ordered)是指对于LSR上某个FEC的标签映射,只有当该LSR已经具有此FEC下一跳的标签映射消息、或者该LSR就是此FEC的出节点时,该LSR才可以向上游发送此FEC的标签映射。

    • 如图1所示,如果标签发布方式为DU,且标签分配控制方式为Ordered,则LSR(Transit)只有收到下游(Egress)的标签映射消息,才会向上游(Ingress)分发标签。
    • 如图2所示,如果标签发布方式为DoD,且标签分配控制方式为Ordered,则发送标签请求的LSR(Ingress)的直连下游(Transit)只有收到最终下游(Egress)的标签映射消息,才会向上游(Ingress)分发标签。

3、标签保持方式

标签保持方式(Label Retention Mode)是指LSR对收到的、但目前暂时不需要的标签映射的处理方式。

LSR收到的标签映射可能来自下一跳,也可能来自非下一跳。

标签保持方式可以分为以下两种:

  • 自由标签保持方式

    自由标签保持方式(Liberal)是指对于从邻居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。

  • 保守标签保持方式

    保守标签保持方式(Conservative)是指对于从邻居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。

    保守标签保持方式通常与DoD方式一起,用于标签空间有限的LSR。

已经被分配标签,但是没有建立成功的LSP叫做Liberal LSP。

4、组合方式

CX600设备支持如下组合方式:

  • 下游自主方式(DU)+有序标签控制方式(Ordered)+自由标签保持方式(Liberal)。
  • 下游按需方式(DoD)+有序标签控制方式(Ordered)+保守标签保持方式(Conservative)。

默认采用第一种组合,可使用display default-parameter mpls ldp命令查看MPLS LDP的缺省配置,如下:

# 查看MPLS LDP的缺省配置。

<HUAWEI> display default-parameter mpls ldp 
 LDP Default Values:
 ----------------------------------------------------------
          Protocol version               : V1
          Graceful restart               : Off
            Neighbor liveness(sec)       : 600
            FT reconnect timer(sec)      : 300
            Recovery timer(sec)          : 300
          MTU signaling                  : On
          Label retention mode           : Liberal
          Label distribution mode        : Ordered
          Label advertisement            : DU
          Local hello-hold timer(sec)    : 15
          Remote hello-hold timer(sec)   : 45
          Keepalive-hold timer(sec)      : 45
          Backoff timer init(sec)        : 15
          Backoff timer max(sec)         : 120
          IGP-Sync delay timer(sec)      : 10
          Graceful delete                : Off
          Graceful delete timer(sec)     : 5
          Capability-announcement        : Off
          mLDP MBB Capability            : Off
            Wait-ack timer(sec)          : 10
            Switch-delay timer(ms)       : 100
          mLDP P2MP Capability           : Off
          mLDP MP2MP Capability          : Off
          Label withdraw-delay           : Off
            Withdraw-delay timer(sec)    : 5
          Send LSP down reason           : Off
          Ingress LSP Load-balance Num   : 4
          Transit LSP Load-balance Num   : 1
 ----------------------------------------------------------

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文章标题:IPRAN中MPLS LDP的概念和原理(上)

文章字数:3k

本文作者:F_numen

发布时间:2020-04-22, 00:21:05

最后更新:2020-04-22, 01:03:44

原始链接:https://netheroone.cn/archives/b8e6eaec.html

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