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
*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
*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*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。