【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 分層的路由結(jié)構(gòu)，所以需要在宣告接口的同時(shí)寫(xiě)上該接口屬于那個(gè)區(qū)域。如圖 33 所示。 圖 33 建立一個(gè)進(jìn)程號(hào)為 1 的 OSPF路由進(jìn)程，并且將所有接口都放 入?yún)^(qū)域 0 中。 當(dāng)路由器在接口上接收到 OSPF 的 HELLO 數(shù)據(jù)包 之后 ，這個(gè)接口上 OSPF 的狀態(tài)就會(huì)隨之改變。它會(huì)在經(jīng)歷 7 個(gè)狀態(tài)之后與對(duì)端的路由器形成 OSPF 鄰居關(guān)系。這 7 個(gè)狀態(tài)分別是： Down：在這個(gè)狀態(tài)下接口屬于關(guān)閉狀態(tài) Init：在這個(gè)狀態(tài)下 OSPF 在接口上發(fā)送 HELLO 數(shù)據(jù)包 Twoway：在這個(gè)狀態(tài)下說(shuō)明對(duì)端的 OSPF 進(jìn)程已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了該路由器 Exstart：在這個(gè)狀態(tài)下 OSPF 路由器之間準(zhǔn)備開(kāi)始交換 LSA 信息 Exchange：在這個(gè)狀態(tài)下 OSPF 路由器之間交換 LSA 信息 Loading：在 這個(gè)狀態(tài)下 OSPF 路由器正在載入 LSA 信息 Full：在這個(gè)狀態(tài)下兩臺(tái) OSPF 正式形成鄰居 當(dāng)鄰居形成之后， OSPF 進(jìn)程會(huì)維護(hù)一張鄰居表。在這張鄰居表中保存了所有與該 OSPF 路由器形成鄰居的路由器信息，如圖 34 所示。 圖 34 OSPF與 3 臺(tái)其他路由器形成了鄰居關(guān)系 出于鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的本質(zhì)， OSPF 會(huì)在形成鄰居關(guān)系之后繼續(xù)在接口上發(fā)送 HELLO 數(shù)據(jù)包。并且會(huì)有兩個(gè)計(jì)時(shí)器生效： HELLO TIME 和 DEAD TIME；這兩個(gè)計(jì)時(shí)器用于確認(rèn)何時(shí) OSPF 鄰居狀態(tài)被接觸。如圖 35 和圖 36 所示 圖 35 OSPF鄰居關(guān)系形成之后，他們之間的 HELLO數(shù)據(jù)包仍然會(huì)繼續(xù)的被發(fā)送。以此來(lái)確認(rèn) OSPF鄰居狀態(tài)的存在。 圖 36 OSPF的 HELLO數(shù)據(jù)包中包含了發(fā)送該 HELLO數(shù)據(jù)包的 OSPF路由器對(duì)于 HELL TIME和 DEAD TIME 計(jì)時(shí)器的時(shí)間設(shè)置。 在鄰居表生成的同時(shí)， OSPF 路由器也會(huì)生成一張拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)是依靠在 Exstart 和 Exchange 狀態(tài)交換的 DBD 和 LSU、 LSR 數(shù)據(jù)包來(lái)完成的（如圖37 和 38 所示）。最后，拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)（ Linkstate database）中就保存了所 有從鄰居路由器所學(xué)習(xí)到 LSA 信息。如圖 39 所示。 圖 37 OSPF在 Exchange 階段交互各自知道的 LSA 信息便于生成 LSDB 圖 38 LS UPDATE 中包含了 OSPF所通告的網(wǎng)段信息 圖 39 OSPF將所收到的 LSA信息都存放 于 鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中 最后， OSPF 路由器從已經(jīng)生成的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)中抽取信息；然后使用復(fù)雜的 SPF算法計(jì)算得到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的依據(jù) —— 路由表。如圖 310 所示。 圖 310 生成的路由表中包含了所有的計(jì)算機(jī)的地址信息 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的所有路由器都生成了路由表之后，客戶發(fā)送 的數(shù)據(jù)包就可以經(jīng)過(guò)這些路由器傳送到全球各地的計(jì)算機(jī)上。這是最常見(jiàn)的路由式網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)都需要經(jīng)過(guò)路由表查詢這個(gè)環(huán)節(jié)才能正確的被轉(zhuǎn)發(fā)。 第 4 章 多協(xié)議標(biāo)簽交換 多協(xié)議標(biāo)簽交換的優(yōu)點(diǎn) 多協(xié)議標(biāo)簽交換（ Multiprotocol Label Switch）的產(chǎn)生最初是用于應(yīng)對(duì)路由器查詢路由表的效率低下問(wèn)題，正如前面所述當(dāng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境非常大的時(shí)候路由表也隨之變得巨大，那么查詢路由表也需要耗費(fèi)非常多的時(shí)間。多協(xié)議標(biāo)簽交換的基礎(chǔ)思想就是讓數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)不再依靠三層的目的 IP 地址，取而代之的是 采用標(biāo)簽的方式來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)。并且標(biāo)簽交換表是事先根據(jù)路由表生成的，所以當(dāng)收到一個(gè)標(biāo)簽數(shù)據(jù)包時(shí)路由器可以直接根據(jù) LOCAL 標(biāo)簽與 OUT 標(biāo)簽的對(duì)應(yīng)關(guān)系重寫(xiě)標(biāo)簽值，從而免去查詢路由表時(shí)所消耗的時(shí)間。 由于它存在于數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層之間，所以 MPLS 屬于 層的應(yīng)用。它的字段只有 4 個(gè)：如圖 41 所示。 標(biāo)簽范圍： MPLS 整個(gè)字段的長(zhǎng)度為 4 個(gè)字節(jié) 32BIT，其中 20個(gè) BIT 用于表示標(biāo)簽的范圍。但是其中 015 號(hào)為保留標(biāo)簽，真正可用的第一個(gè)標(biāo)簽是 16 號(hào)。 EXP 實(shí)驗(yàn)位：這個(gè)字段有 3BIT，用于在 MPLS 中實(shí)現(xiàn) QOS。 棧底 位：由于理論上 MPLS 的標(biāo)簽可以嵌套，所遇該位用于確認(rèn)當(dāng)前標(biāo)簽是否為最后一個(gè)標(biāo)簽。 TTL：用于與 IP 中的 TTL 相同，該值在數(shù)據(jù)包進(jìn)入 MPLS 域的時(shí)候自動(dòng)從 IP數(shù)據(jù)包中復(fù)制出來(lái)，當(dāng)數(shù)據(jù)包離開(kāi) MPLS 域時(shí)再?gòu)?fù)制會(huì) IP 數(shù)據(jù)包中。 圖 41 HDLC為二層的封裝， IP為三層的封裝。而 MPLS卻存在于 HDLC與 IP之間。 MPLS 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常的簡(jiǎn)單，比之前的 IPv4 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)了很多，這也可以減少路由器在處理數(shù)據(jù)包時(shí)所消耗的時(shí)間。當(dāng)然，作為現(xiàn)代的路由器來(lái)說(shuō)MPLS 的這些優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)不復(fù)存在了。因?yàn)楝F(xiàn)在幾乎所有的 路由器都使用專(zhuān)用的芯片（ ASIC）來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)包做處理，路由表的轉(zhuǎn)發(fā)與數(shù)據(jù)包的操作時(shí)間都已經(jīng)被大大的減小。 但是 MPLS 還有一個(gè)非常自豪的優(yōu)點(diǎn)，就是它可以屏蔽三層的目的 IP 地址信息而只根據(jù)標(biāo)簽就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。即只要收到這個(gè)數(shù)據(jù)包的運(yùn)營(yíng)商路由器知道要到達(dá)這個(gè)數(shù)據(jù)包的目的地需要從那個(gè)運(yùn)營(yíng)商路由器離開(kāi)，那么就可以使用去往那個(gè)運(yùn)營(yíng)商路由器的標(biāo)簽進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，如此一來(lái)只要運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部的路由器知道怎么到達(dá)這兩個(gè)運(yùn)營(yíng)商邊界路由器就可以成功的將數(shù)據(jù)包正確的轉(zhuǎn)發(fā)。這樣可以大大減少運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部路由器的路由表大?。ㄒ?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)已 經(jīng)不在需要知道該數(shù)據(jù)包的目的 IP 地址如何轉(zhuǎn)發(fā)），運(yùn)營(yíng)商的路由器不用再和以前一樣只有知道整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的路由才可以進(jìn)行正確的轉(zhuǎn)發(fā)。 建立一個(gè) MPLS 的網(wǎng)絡(luò) 因?yàn)?MPLS 所使用的標(biāo)簽也是根據(jù)路由表生成的，所以網(wǎng)絡(luò)中還是離不開(kāi)傳統(tǒng)的路由協(xié)議來(lái)收集路由信息。首先要使用動(dòng)態(tài)路由協(xié)議（如圖 42 所示）將網(wǎng)絡(luò)中的所有地址信息都收集起來(lái)，然后計(jì)算得到路由表。之后再根據(jù)路由表中存在的信息來(lái)分配相應(yīng)的標(biāo)簽，然后再將標(biāo)簽信息與其他路由器進(jìn)行交互得到最后的信息（如圖 43 所示）。最終生成用于標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表（如圖 44 所示 ）。 圖 42 使用 OSPF作為動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，并且在 3個(gè)接口上開(kāi)啟了 OSPF功能，該路由器在 1小時(shí) 52分之前從包括自己一共 5 個(gè)路由器學(xué)習(xí)到了路由信息。 圖 43 所有的路由條目都會(huì)存在 1個(gè)本地生成的標(biāo)簽，圖中 所對(duì)應(yīng)的本地標(biāo)簽是108；多個(gè)遠(yuǎn)程標(biāo)簽，圖中 3 個(gè)遠(yuǎn)程標(biāo)簽。 圖 44 圖中標(biāo)識(shí)的 43中 ，路由器將依據(jù)路由表中的信息將最優(yōu)的標(biāo)簽存放在標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表中。 上述便是用于標(biāo)簽交換的標(biāo)簽生成的過(guò)程，但是標(biāo)簽的生成是由一套獨(dú)立于路由協(xié)議的全新協(xié)議完成的： TDP（標(biāo)記分發(fā)協(xié)議）、 LDP（標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議）。前者是思科開(kāi)發(fā)的專(zhuān)有協(xié)議，后者是 IETF 開(kāi)發(fā)的開(kāi)放版的 TDP 協(xié)議。而現(xiàn)在幾乎都使用 LDP 作為 MPLS 中標(biāo)簽的分發(fā)協(xié)議。想在自己的網(wǎng)絡(luò)中使用 MPLS 技術(shù)就必須先使用 LDP 協(xié)議來(lái)分發(fā)和保存標(biāo)簽信息：第一步首先在需要在路由器上全局啟用MPLS 功能（新版本的 IOS 則不需要），第二步在需要使用 MPLS 功能的接口上啟開(kāi) LDP 協(xié)議（如圖 45 所示）。之后與 OSPF 協(xié)議類(lèi)似，路由器便會(huì)在接口上發(fā)送LDP HELLO 數(shù)據(jù)包，與同樣開(kāi)啟 LDP 協(xié)議的路由器 形成 LDP 的鄰居關(guān)系；不同之處在于 LDP 首先使用 UDP 來(lái)發(fā)現(xiàn) LDP 鄰居，之后再使用 TCP 建立 LDP 鄰居。如圖 46 和圖 47 所示。 圖 45 該路由器在 FE0/1和 S1/0這兩個(gè)接口上開(kāi)啟了 LDP協(xié)議 圖 46 MPLS的發(fā)現(xiàn)進(jìn)程，用于自動(dòng)尋找 MPLS鄰居 圖 47 MPLS自動(dòng)與其他啟用了 MPLS的路由器建立 了 LDP鄰居 關(guān)系 當(dāng) MPLS 網(wǎng)絡(luò)建立完成之后（也就是 LDP 協(xié)議交互完所有的標(biāo)簽信息），所有的數(shù)據(jù)包進(jìn)入該網(wǎng)絡(luò)都會(huì)通過(guò)這個(gè) MPLS 的轉(zhuǎn)發(fā)表中的 TAG 來(lái)交換數(shù)據(jù)包。我們可以通過(guò)抓包的方式或者通 過(guò) TRACERT 的方式查看數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔?，如圖 48 和圖 49 所示。 圖 48 當(dāng)使用 TRACERT時(shí)可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包在傳輸?shù)倪^(guò)程中使用了 306號(hào)標(biāo)簽。 圖 49 抓取的數(shù)據(jù)包中也看到了 MPLS的字段信息 基于 MPLS 的任意傳輸 MPLS 的快速轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)點(diǎn)雖然已經(jīng)由于路由器采用了專(zhuān)用芯片而被淡化，但是MPLS 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)正被用于解決運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中的一些疑難問(wèn)題。當(dāng)以太網(wǎng)逐漸變成下一代網(wǎng)絡(luò)的主體之時(shí)，幾乎所有的運(yùn)營(yíng)商都用以太網(wǎng)來(lái)構(gòu)建自己的骨干核心網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)當(dāng)前可以提供 40G 的帶寬， 100G 的帶寬也在 ATamp。T 的骨干網(wǎng)絡(luò)中被測(cè)試）。那么一些網(wǎng)絡(luò)遺留設(shè)備何去何從就是一個(gè)需要考慮的問(wèn)題，一方面這些網(wǎng)絡(luò)遺留設(shè)備確確實(shí)實(shí)還在為一些客戶提供服務(wù)：例如 framerelay、 ATM還在為用戶提供二層的專(zhuān)線服務(wù)。另一方面，這些網(wǎng)絡(luò)遺留設(shè)備已經(jīng)毫無(wú)再投資的意義，因?yàn)樗鼈兝吓f的技術(shù)不能提供更高的帶寬更好的服務(wù)。 此時(shí)， MPLS 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就可以應(yīng)用在現(xiàn)在這個(gè)環(huán)境中。將遺留的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施都掛接到新型的以太網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)上，然后通過(guò) MPLS 在遺留網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立起一條隧道。骨干網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備不用知道傳輸?shù)氖鞘裁搭?lèi)型的數(shù)據(jù)，它們 只需要根據(jù) MPLS 的標(biāo)簽將數(shù)據(jù)包從骨干網(wǎng)絡(luò)上穿越過(guò)去即可。 MPLS 還可以進(jìn)行嵌套，這樣就使得同一個(gè)骨干網(wǎng)絡(luò)上可以傳輸多個(gè)遺留網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)。那么運(yùn)營(yíng)商們就可以繼續(xù)發(fā)揮遺留網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的余熱，讓這些設(shè)備繼續(xù)為運(yùn)營(yíng)商獲得利潤(rùn)。 現(xiàn)在，假設(shè)客戶現(xiàn)在希望擴(kuò)展他們的 QinQ 的部署（ 如圖 410 所示 ）； 讓城市 A的路由器上的 3 個(gè) VLAN（如圖 411所示）與城市 B的路由器上的 3個(gè) VLAN 可以相互通信（由于 VLAN 屬于二層技術(shù)，但因?yàn)槌鞘兄g的距離遙遠(yuǎn)繼續(xù)使用交換式網(wǎng)絡(luò)不太現(xiàn)實(shí)）。此時(shí)， 運(yùn)營(yíng)商就可以使用基于 MPLS 的任意傳 輸（ Any Transport over MPLS）的配置將客戶的二層數(shù)據(jù)流量透明的承載到已有的以太網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)上來(lái)實(shí)現(xiàn)客戶的需求，同時(shí)又不需要為了達(dá)到客戶的需求而在 A 城市和B 城市之間投入其他設(shè)備。 圖 410 CE1和 CE2為客戶的邊界路由器，在這兩臺(tái)路由器上分別存在 3個(gè) VLAN： VLAN100、VLAN200、 VLAN300。其余的路由器都是 ISP的骨干網(wǎng)絡(luò)路由器。 圖 411 3個(gè)子接口分別對(duì)應(yīng) 3 個(gè) VLAN，并且配置了 IP地址 首先還是要建立運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)連通性，同樣繼續(xù)使用 OSPF 作為運(yùn)營(yíng)商的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議來(lái)收集地址信息；并且使用 LDP 作為 MPLS 的標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議，建立基于 MPLS 的標(biāo)簽交換網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。命令如下（僅以 PE1 路由器為例）： hostname PE1 給路由器命名為 PE1 mpls label range 100 199 設(shè)定 MPLS 使用的標(biāo)簽范圍 mpls label protocol ldp 設(shè)定 MPLS 所使用的協(xié)議為 LDP mpls ldp explicitnull 關(guān)閉 MPLS 的隱式次末跳彈出 router ospf 1 配置 OSPF 路由進(jìn)程 mpls ldp autoconfig area 0 要求所有在區(qū)域 0 內(nèi)的接口開(kāi)啟 MPLS 功能 routerid 設(shè)置 OSPF 的 ID logadjacencychanges work area 0 work area 0 work area 0 mpls ldp routerid Loopback0 force 設(shè)置 MPLS 的 RouteID 建立好標(biāo)準(zhǔn)的 MPLS 交換 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之后，我們可以使用命令來(lái)查看 LDP 的一些參數(shù)是否正確，從而確保 MPLS 已經(jīng)被正確的運(yùn)行。如圖 412 所示 圖 412 這里現(xiàn)實(shí)了 LDP的所有參數(shù)信息，可以發(fā)現(xiàn)與所使用的配置完全吻合。 確保所有前期工作完成之后，現(xiàn)在開(kāi)始建立為客戶提供服務(wù)的最核心環(huán)境 —— Any Transport over MPLS。首先對(duì)應(yīng)于客戶的 3 個(gè) VLAN 創(chuàng)建 3 條基于 MPLS封裝的偽線（因?yàn)椴捎玫氖腔?MPLS 的任意傳輸），然后在兩臺(tái)連接客戶端的運(yùn)營(yíng)商邊界路由器接口上分別掛接這 3 條偽線，并以不同的 ID 加之區(qū)分。 命令如下（僅以 PE1 路由器為例）： pseudowireclass pe1p1pe2 設(shè)置偽線組 encapsulation mpls 設(shè)置偽線的封裝為 MPLS pseudowireclass pe1p2p3pe2 encapsulation mpls interface FastEther0/ encapsulation dot1Q 100 xconnect 100 encapsulation mpls 與 MPLS RouteID 為 的路由器建立編號(hào)為 100 的隧道用于傳輸遺留網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通信數(shù)據(jù) interface FastEther0/ encapsulation dot1Q 200 xconnect 200 pwclass pe1p1pe2 interface FastEther0/ encapsulation dot1Q 300 x