IP转发对比标签表：
普通IP转发，逐跳转发数据包，在经过的每一跳处，必须进行路由表的最长匹配查找（可能多次），速度缓慢。
MPLS的标签转发，通过事先分配好的标签，为报文建立了一条标签转发通道（LSP），在通道经过的每一台设备处，只需要进行快速的标签交换即可（一次查找）。
MPLS(Multi Protocol Label Switching)：多协议标签交换
基于label转发
封装在数据链路层和网络层之间
MPLS采用短而定长的标签进行数据转发，大大提高了硬件限制下的转发能力；而且MPLS可以扩展到多种网络协议（如IPv6，IPX等）。
MPLS体系结构
1. 控制平面
2. 转发平面（数据平面）
MPLS术语：
FEC：转发等价类
具有相同转发处理方式的一组数据报文，例如固定的接口进来固定的接口出去的相同动作的路由。
LSP：标签交换路径，
一个FEC的数据流，在不同的节点被赋予确定的标签，数据转发按照这些标签进行，数据流所走的路径就是LSP
两种模式：①静态LSP：标签需要自动配置
②动态LSP：标签自动获取
LSR：标签交换路由器
运行了MPLS协议，并且提供标签交换和标签分发功能。
LER：标签压入/弹出路由器
在MPLS的网络边缘，有一个邻居不允许MPLS。变IP转发为标签转发。提供标签分类和标签的映射、标签的移除功能。
每台路由器只会给入方向分配标签
LFIB：标签转发信息表
LDP：标签分发协议
标签转发表：
标签转发表中的IN和OUT，是相对于标签转发而言，不是相对于标签分配的IN和OUT。
口诀：入标签是我分给别人的，出标签是别人分给我的。
我分配的标签是给别人用的，我不会添加到报文中。
MPLS头部：占4字节
(1) 标签，存放标签的，定长的，占20bit，标签只具有本地意义，所以不会出现像IPv4不够用的问题，标签通常位于数据链路层和三层数据包之间，标签通过绑定过程同FEC相映射。
(2) Exp，用来区分数据包，占3bit
(3) S，栈底位，是否为最后一层，1代表是最后一层；占1bit；如果S置为1表示剥去MPLS头部，后边是普通的网络层头部。
(4) TTL，占8字节
理论上，标记栈可以无限嵌套，从而提高无限的业务支持能力，这是MPLS技术最大的魅力所在。
标签空间：
- 0~15：特殊标签
- 16~1023：静态LSP标签
- 1024~2^20：动态LSP标签
倒数第二跳弹出：
3号标签：隐式空标签，类似于空值，去掉标签；和静态的NULL的区别是有下一跳，直接从出接口发出；指的是倒数第二跳弹出，目的是减轻最后一跳的压力
基本工作原理：
LER边缘路由器负责接收IP报文，查找标签转发表，给IP报文打标签操作（PUSH），在出MPLS时对标签报文进行弹出操作（POP），按IP路由进行转发。
内层有LSR标签交换路由器组成，负责对标签报文进行快速的标签交换操作。
一个MPLS报文所经过的转发路径就是LSP。
FEC的优点：
不同目的地址（属于相同的网段）的IP报文，在Ingress处被划分为相同的FEC，具有相同的标签，这样在LSR处，只需根据标签做快速的交换即可。
而对传统的IP路由，在每一处实际上都是一次重新划分FEC的过程。
FEC的缺点：
对于一条FEC来说，沿途所有的设备都必须具有相同的路由（前缀和掩码必须完全相同）才可以建立一条LSP。
使用MPLS转发的所有沿途设备上，对于要使用标签转发的路由，都不能做路由聚合的操作。
当一个链路层协议收到一个MPLS报文后，它是如何判断这是一个MPLS报文，应该送给MPLS处理，而不是像普通的IP报文那样，直接送给IP层处理？
答：
在以太网中，数据链路层帧头的type字段：0x8847(单播)和0x8848(组播)表示上层是MPLS报文；
在PPP中，增加了一种新的NCP：MPLSCP，使用0x8281来标识
配置：
mpls lsr-id 2.2.2.2//配置lsr-id
mpls//全局开启MPLS，作用是识别标签
interface g0/0/1
mpls//接口下开启MPLS
静态LSP
static-lsp ingress 1 destination 192.168.2.0 24 outgoing-interface Ethernet0/0/1 nexthop 10.1.23.3 out-label 100
动态LSP：
动态LSP通过LDP（标签分发协议）实现对FEC的分类、标签的分配及LSP的建立和维护等操作。
interface g0/0/1
mpls//接口下开启MPLS
mpls ldp
LDP 标签分发协议
LDP与IP中的动态协议十分相像，都具备如下的几大要素：
Ÿ 邻居（或者叫消息）
Ÿ 邻居的自动发现和维护机制
Ÿ 一套算法，用来根据搜集到的信息计算最终结果
只不过前者计算的结果是标签，后者是路由
1、Hello邻居发现
互发Hello报文
基于UDP封装，端口号：646
目的IP地址：224.0.0.2，代表所有路由器/交换机（网络设备）
Hello间隔：5s
超时时间（hold time）：15s
TLV：类型、长度、值
IPv4 transport address：发送方的LSR-ID
2、TCP三次握手
IP地址大的一方主动发起，TCP，端口号646
3、发送init消息，协商参数（lsr-id、标签空间、keepalive时间）
4、发送keepalive消息（保活消息），维护邻居关系
周期性时间：15s
超时时间：45s
5、发送address消息（携带了自己的接口地址）
6、发送label mapping（标签映射）消息，携带标签和FEC
期间收到任何差错消息，均关闭会话，断开TCP连接
上游和下游：在一条LSP上，沿数据包传送的方向，相邻的LSR分别叫上游LSR（upstream LSR）和下游LSR（downstream LSR）。下游是路由的始发者，数据的终点。
标签的发布方式
DU方式：主动向上游通告标签
DoD方式：上游向下游发请求，下游收到请求才会向上游通告标签
标签的分配控制方式
有序Independent：下游无论收没收到标签，都会向上游发送标签
独立Ordered：当从下游收到标签，才会向上游发送标签
标签的保持方式
自由标签保持方式：收到的标签不论是不是最优的都会保留
保持标签保持方式：只收最优的
自由方式（Liberal retention mode） 保留来自邻居的所有发送来的标签
优点：当IP路由收敛、下一跳改变时减少了lsp收敛时间
缺点：需要更多的内存和标签空间。
保守方式（Conservative retention mode） 只保留来自下一跳邻居的标签，丢弃所有非下一跳邻居发来的标签。
优点：节省内存和标签空间。
缺点：当IP路由收敛、下一跳改变时lsp收敛慢 比较流行的是自由方式。
数据转发流程：
以PC1给PC2发送数据为例
1.R1首先根据FIB表查找相应的转发条目，转发条目中包含Tunnel ID字段
①如果Tunnel ID为0x0，则进行IP转发
②如果Tunnel ID为非0x0，则进入MPLS转发流程
2.Ingress的处理，查询fib表和下一跳标签转发表项指导报文的转发
①首先查FIB表，根据目的IP地址找到对应的Tunnel ID（0x7）；
②根据FIB表的Tunnel ID找到对应的下一跳标签转发表，将fib和标签转发表关联起来；
③查看标签转发信息表LFIB，可以知道出接口、下一跳、出标签、标签的操作类型(PUSH)；
④在ip报文中压入标签，同时处理TTL，然后将封装好的MPLS报文发送给下一跳。
3.Transit的处理，通过查看标签转发信息表指导mpls报文的转发
①查看标签转发信息表，可以知道出接口、下一跳、出标签和标签的操作类型(SWAP)
②mpls报文的处理方式根据不同的label而不同
1)如果label大于等于16的话，则用新的标签替换MPLS报文的旧标签，同时处理TTL，然后将替换完的标签的mpls报文发送给下一跳；
2)如果label等于3，则直接弹出标签，同时处理TTL，然后进行ip转发或下一层标签转发。
4.Egress处理，通过查看标签转发信息表或者查看路由表指导ip报文的转发
①如果Egress收到ip报文，则查看路由表，进行ip转发
②如果Egress收到mpls报文，则查看标签转发信息表知道标签的操作类型(POP)，同时处理TTL
1)如果标签中的栈底标识S=1，表明该标签是栈底标签，然后进行ip转发
2)如果标签中的栈底标识S=0，表明还有下一层标签，继续进行下一层标签转发。
