MPLS LDP 基础
MPLS LDP 基础
MPLS LDP（Multiprotocol Label Switching Label Distribution Protocol）是MPLS（多协议标签交换）中用于标签分发的控制协议。它负责FEC（转发等价类）的分类、标签的分配以及LSP（标签交换路径）的建立和维护。本文将详细介绍LDP的基本概念、工作原理、报文封装、状态机、会话建立过程以及基本配置等内容。
基本概念
LDP
LDP是MPLS的一种控制协议，相当于传统网络中的信令协议，负责FEC的分类、标签的分配以及LSP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。
LDP工作步骤
- LSR之间建立LDP会话。
- LSR之间基于LDP会话动态交换标签与FEC的映射信息，并根据标签信息建立LSP。
LDP会话
- 本地LDP会话：建立会话的LSR之间是直连
- 远程LDP会话：建立会话的LSR之间是直连或者不直连
LDP-ID
LDP ID的长度为48 bit，由32 bit的LSR ID与16 bit的标签空间标识符（Label Space ID）构成。
- 标签空间标识符：值为0，则表示基于设备的标签空间
- 值不为0，则表示基于接口的标签空间
LDP消息
消息类型 | 消息名称 | 传输层协议 | 作用 |
|---|---|---|---|
Discovery Message | Hello | UDP | LDP发现机制中宣告本LSR并发现邻居 |
Session Message | Initialization | TCP | 在LDP Session建立过程中协商参数 |
Keepalive | 监控LDP Session的TCP连接的完整性 | ||
AdvertisementMessage | Address | 宣告接口地址 | |
Address Withdraw | 撤消接口地址 | ||
Label Mapping | 宣告FEC/Label映射信息 | ||
Label Request | 请求FEC的标签映射 | ||
Label Abort Request | 终止未完成的Label Request Message | ||
Label Withdraw | 撤消FEC/Label映射 | ||
Label Release | 释放标签 | ||
Notification Message | Notification | 通知LDP Peer错误信息 |
LDP消息类型：
- 发现消息（Discovery Message）：用来宣告和维护网络中一个LSR的存在；用于通告和维护网络中LSR的存在，如Hello报文。
- 会话消息（Session Message）：用于建立、维护和终止LDP对等体之间的会话，如Initialization报文、Keepalive报文。
- 通告消息（Advertisement Message）：用来生成、改变和删除FEC的标签映射。
- 通知消息（Notification Message）：用来宣告告警和错误信息。
LDP消息承载在UDP或TCP之上，端口号均为646。其中发现消息基于UDP传递；会话消息、通告消息、通知消息都基于TCP传递。
LDP报文封装
LDP头部长度为10 Byte，包括Version，PDU Length和LDP Identifier三部分。
Version占用2 Byte，表示LDP版本号，当前版本号为1。
PDU Length占用2 Byte，以字节为单位表示除了Version和PDU Length以外的其他部分的总长度。
LDP Identifier，即LDP ID，长度6 Byte，其中前4 Byte用来唯一标识一个LSR，后2 Byte用来表示LSR的标签空间。
LDP消息包含五个部分。
U占用1个bit，为Unknown Message bit。如果对端收到的LDP消息中“Message type”字段为未知的LDP消息类型，且“U”字段的值为“0”，则向源端发送通知消息；如果对端收到的LDP消息中“Message type”字段为未知的LDP消息类型，且“U”字段的值为“1”，则忽略该未知消息。
Message Length占用2Bytes，以字节为单位表示Message ID、Mandatory Parameters和Optional Parameters的总长度。
Message ID占用32bit，用来标识一个消息。
Mandatory Parameters和Optional Parameters分别为可变长的该消息的必须的参数和可选的参数。
Message Type表示具体的消息类型，目前LDP定义的常用的消息有Notification，Hello，Initialization，Keepalive，Address，Address Withdraw，Label Mapping，Label Request，Label Abort Request，Label Withdraw，Label Release。
工作原理
LDP状态机
- Non-Existent：TCP建立之前处于该状态；
- Initialized：TCP建立完成处于该状态；
- Opensent：主动端发送init报文处于该状态；
- OpenRec：被动端接收到init报文处于该状态；
- Operational：处于OpenRec状态下，接收到Keepalive报文，则进入到该状态，标明LDP会话建立成功。
会话建立过程
发现阶段和TCP建立
- 设备周期发送LDP链路Hello报文，实现LDP发现机制。//基本发现机制只能发现直连邻居，通过扩展发现机制发现非直连的邻居
- Hello报文中携带传输地址，通过UDP（646）组播（224.0.0.2）发送
TCP建立
- 由传输地址大的发起TCP连接 //传输地址必须路由可达
会话建立与保持
- 主动方发送LDP初始化报文，协商建立LDP会话的参数；
- 协商成功发送keepalive报文
- 收到keepaliv，则进入operational状态，LDP会话建立成功，之后周期发送keepalive报文确认存活。
标签的发布与管理
内容 | 名称 | 默认 | 含义 |
|---|---|---|---|
标签发布方式（Label Advertisement Mode） | 下游自主方式（DownstreamUnsolicited，DU） | 是 | 对于一个特定的FEC，LSR无需从上游获得标签请求消息即进行标签分配与分发。 |
下游按需方式（Downstream on Demand，DoD） | 否 | 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。 | |
标签分配控制方式（Label Distribution Control Mode） | 独立方式（Independent） | 否 | 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。 |
有序方式（Ordered） | 是 | 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。 | |
标签保持方式（Label Retention Mode） | 自由方式（Liberal） | 是 | 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。 |
保守方式（Conservative） | 否 | 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。 |
注：华为设备目前缺省模式为下游自主方式（DU）＋ 有序标签分配控制方式（Ordered）＋ 自由标签保持方式（Liberal）。
PHP特性
PHP（Penultimate Hop Popping，次末跳弹出），如果激活了PHP特性，那么egress节点在为本地路由分配标签的时候，会分配一个特殊标签（3）隐式空标签
作用：减轻Egress路由器的压力
但在Qos的场景下，标签被弹出后，其中的优先级也会一并丢失。此时需要显式空标签机制，Egress节点向倒数第二跳分配特殊标签（0）显式空标签。
缺省情况下分配的是隐式空标签。
label advertise{explicit-null | implicit-null | non-null} //配置分配给倒数第二跳标签。
基本配置
R1
mpls lsr-id 1.1.1.1
mpls
mpls ldp
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 10.0.12.1 255.255.255.0
mpls
mpls ldp
[Huawei-mpls]lsp-trigger { all | host | ip-prefix ip-prefix-name | none }
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]mplsldpadvertisement { dod | du }
[Huawei-mpls-ldp]label distribution control-mode { independent | ordered }