mpls：标签操作 学习笔记

peiyong

对标签的操作主要有：标签分配，标签映射，标签清除，标签分发，标签保持，标签转换和标签合并

1.1标签绑定与映射：将转发等价类f和标签l进行绑定，是由下游的lsr做的决定，并将此绑定通知给上游lsr。映射分为两种：一种是入口处路由器的标签映射，一种是mpls域内的映射。对于第一种映射，是入口路由器将业务流进行划分，分出多个fec，然后将标签和其进行绑定；另外一种是lsr将输入标签映射到一系列fec上，然后根据映射将分组沿各通道进行转发。
1.2 标签赋值：mpls标签交换的本质是将网络层的路由和数据链路层的标签进行绑定，并将标签绑定信息在标签交换路由器之间进行转发，这个过程也称为标签赋值。常见的标签赋值有a 基于拓扑的控制业务量驱动；b 基于请求的控制业务量驱动；c 数据业务量驱动。

第一种是标签赋值对应于正常的路由协议控制业务处理，当lsr处理ospf或者bgp的路由更新时，一方面修改其转发表中的条目，一方面给这些条目分配相应的标签。只要有一条路由存在，网络就预先完成标签赋值，这样转发时就没有标签建立延时。

第二种是标签赋值与基于正常的请求的控制业务量处理相对应，他所对应的协议是rsvp，当lsr处理rsvp时，一方面修改其转发表中的条目，一方面给这些条目分配标签。这种方案要求应用程序事先提出使用标签请求和流规范，以得到标签，它也是根据已存在的路由预先完成标签赋值，没有标签建立延时。

第三种是数据业务量驱动。到达lsr的数据流量“触发“标签赋值和标签分发。此方案中，标签赋值和分发带来的开销是业务流量的正比例函数，存在与标签赋值相关的时延，如果想要将特定的标签分配给特定的网络资源以支撑特定的网络程序时，就需要用数据驱动方式。

与数据业务驱动相比，控制业务驱动的标签赋值有几个优点：1）标签赋值和分发对应于控制信息因此不会造成大的网络开销，2）在数据到达之前建立标签赋值和分发，没有标签建立时延，
标签回收是指lsr将无用的标签进行回收以便再次赋值。通常来说，当对某个标签赋值的条件不再成立时，就该对其进行回收。

1.3 标签封装和标签编码
1.3.1 采用mpls专用硬件和App转发标签分组时，在数据链路层和网络层中间加了一层“垫片”，垫片封装于网络层中，但是独立于网络层协议，因此可以封装在任何的网络层分组中，这种方式成为“一般mpls封装”。
  
任何类型网络层分组

任何类型网络层分组        Mpls垫片

任何类型网络层分组        Mpls垫片        数据链路层帧头

1.3.2 基于atm交换机的mpls标签封装，atm交换机是利用输入端口和输入vci/vpi作为查找交叉连接表的索引，从交叉连接表里获取输出端口和输出vci/vpi，以完成交换。若通过合适的编码方式将一个或几个标签放入vci/vpi域内，就可以将atm交换机改造为atm－lsr。一般说有三种方式将标签编入信元中：1）SVC编码。用vci/vpi域对处于栈顶的标签进行编码，将lsp看作svp，将ldp看作是atm的信令协议，但是atm－lsr不能对标签堆栈进行压栈和弹栈操作；2）SVP编码。用VPI域对栈顶标签进行编码，若是标签堆栈中有第二层标签，则用VCI域对第二层标签进行编码，这种方案较前一种方案的优势是支撑atm的vp交换。3）svp多点编码。同样用VPI域对栈顶标签进行编码，用VCI域的一部分对第二层标签进行编码，用VCI域的其他部分指明lsp的入口标识。这种方案可以让atm交换机支撑多点到点的vp。

1.4 标签分发
在使用标签以前，两个lsr之间必须对标签的使用达成一致理解，这个过程叫标签分发，或者可以理解为一个lsr用以通知另一个lsr它所做出的有关标签与fec绑定的一系列处理过程的总和。
1.4.1 标签分发的方式。根据标签分发的主体的不同，可以分为上游标签分发和下游标签分发，目前使用的是下游标签分发，它又可以分为两种：1）下游按需分发；2）下游主动分发。前一种方式是上游LSR针对某一种FEC向下游LSR提出标签分发申请，后一种是下游LSR主动向上游LSR告知有关标签绑定的信息，而不管上游LSR是否向他提出申请。这两种标签分发方式可以存在于同一网络中，但是不管怎么样，上下游的LSR必须事先对采用何种标签分发方式达成协议。标签分发的过程其实就是为某种FEC建立相应的标签交换路径LSP的过程。标签分发控制模式有两种：独立的标签控制模式和有序的标签控制模式。

1.4.2 标签分发的途径。LSR将标签分发给对等体，可以采用mpls专门规定的ldp协议进行分发，可以将标签搭载在其他路由协议上进行传送，前者称为显式标签分发，后者成为隐含标签分发。
1.4.2.1 显式标签分发。在显示标签分发模式中，标签分发协议可以在拓扑驱动和业务驱动两种触发方式下工作，标签分发协议ldp要确定两个问题：1）两个ldp对等体间所转发的标签由谁提供；2）建立标签转发路径LSP应该从哪个点开始。先回答第二个问题，可以从入口到出口建立路径，也可以从出口到入口建立路径。对于第一个问题，可以由下游标签分配，也可由上游标签分配，若是由下游LSR进行标签分配，则工作于这种方式下的LSR将该标签用作其交换表的索引，若是由上游LSR进行标签分配，则工作于这种方式下的LSR将该标签用作其交换表查找后的结果。

1.5 标签清除
标签清除的原因有两个：1）mpls标签空间有限，因此在标签使用完后必须清除，进行回收，以供其他的信息传送者使用，2）由于网络拓扑的变化导致标签存在的原因消失，也就是标签所对应的路由不存在或者失效。有以下几种标签清除机制：1）利用计时的方式清除标签；2）利用mpls对等体保持激活机制来进行标签清除。

1.6 标签保持
假如LSR a分别从三个对等体b，c，d处收到一个关于同一目的地的标签，但是根据路由协议只有c发送的标签是有效的，对于其余两个标签a该如何处理呢，如果a继续保存这两个标签，那么一旦当b或d成为到最终目的地的有效下一跳时，a可以直接使用这些标签，不必再次申请，这种方式成为自由保持模式，如果a丢弃掉这两个标签，那么当b或d成为到达最终目的地的有效下一跳时，还要再次向b或d发出标签申请，这种方式成为保守保持模式。对于保守保持模式，可以节省标签空间，同时维护的标签转发表也比较小，节省资源， 它一般和下游按需分发标签方式配合工作，对于自由保持模式，有比较强的路由适应能力，但是加重系统负担，一般和下游自主标签分发方式配合工作。