LDP介绍

1.LDP协议概述

LDP（Label Distribution Protocol）规定了标签分发过程中的各种消息以及相关的处理过程。LSR之间将依据本地转发表中对应于一个特定FEC的入标签、下一跳节点、出标签等信息联系在一起，从而形成标签交换路径LSP。

2.LDP邻接体

当一台LSR接收到对端发送过来的Hello消息后LDP邻接体建立。LDP邻接体存在两种类型：本地邻接体（Local Adjacency）和远端邻接体（Remote Adjacency）。

• 本地邻接体（Local Adjacency）：链路Hello消息发现的邻接体叫做本地邻接体。
• 远端邻接体（Remote Adjacency）：Target Hello消息发现的邻接体叫做远端邻接体。

3.LDP对等体

LDP对等体是指相互之间存在LDP会话、使用LDP来交换标签消息的两个LSR。
LDP对等体通过它们之间的LDP会话获得对方的标签。

4.LDP会话

LDP会话用于LSR之间交换标签映射、释放等消息。LDP会话分为两种类型：
建LDP会话就是用来交换标签的，使用的是TCP连接。LDP会话的hello和超时分别是60秒和180秒。如果LDP邻居关系丢失，那么LDP会话也会断开。

• 本地LDP会话（Local LDP Session）：本地邻接体之间建立的会话是本地会话。建立本地会话的两个LSR之间是直连的。
• 远端LDP会话（Remote LDP Session）：远端邻接体之间建立的会话是远端会话。建立远端会话的两个LSR之间可以是直连的，也可以是非直连的。

本地LDP会话和远端LDP会话可以共存。LDP通过邻接体来维护对等体的存在，对等体的类型取决于维护它的邻接体的类型。一个对等体可以由多个邻接体来维护，如果同时由本地邻接体和远端邻接体两者来维护，则对等体类型为本远共存对等体。只有存在对等体才能建立LDP会话。

5.LDP消息类型

LDP协议主要使用四类消息：

• 发现（Discovery）消息：用于通告和维护网络中LSR的存在；
• 会话（Session）消息：用于建立、维护和终止LDP对等体之间的会话；
  -通告（Advertisement）消息：用于创建、改变和删除FEC的标签映射；
• 通知（Notification）消息：用于提供建议性的消息和差错通知。

为保证LDP消息的可靠发送，除了发现消息使用UDP外，LDP的会话消息、通告消息和通知消息都使用TCP传输。

6.LDP标识符（LDP Identifier）

用于标识特定LSR的标签空间范围。LDP标识符的格式为LSR ID：Label space ID，长度为六字节，其中：

• LSR ID：表示LSR标识符，占四字节。
• Label space ID：表示标签空间标识符，占两字节。

7.LDP会话

7.1LDP发现机制

• 基本发现机制：用于发现链路上直连的LDP Peer
  LSR通过周期性的发送LDP Hello消息，实现LDP基本发现机制，建立LDP本地会话。
  LDP Hello消息使用UDP(Dport:646)协议，目的地址是组播地址224.0.0.2,报文中携带LDP Identifier及一些其他信息（例如hello-hold time、transport address）。这个hello包是不能跨网段传递的，而这个hello包被称为LDP Link Hello。
• 扩展发现机制：用于发现链路上非直连LDP Peer。
  LSR周期性的发送Targeted Hello消息到目的地址，实现LDP扩展发现机制，建立LDP远端会话。
  Targeted Hello消息使用UDP(Dport:646)协议，目的地址是单播地址.报文携带LDP Identifier及一些其他信息（例如hello-hold time、transport address）。这样的hello称为LDP Targeted Hello。

7.2LDP会话建立

mpls_ldp_nei.png

s1:两个LSR之间互相发送Hello消息。Hello消息中携带传输地址，双方使用传输地址建立LDP会话。
s2:传输地址较大的一方将作为主动方，发起建立TCP连接。
s3:TCP连接建立成功后，由主动方R2发送Initialization消息，协商建立LDP会话的相关参数，包括LDP协议版本、标签分发方式、Keepalive保持定时器的值、最大PDU长度和标签空间等。
s4:被动方R1收到Initialization消息后，如果不能接受相关参数，则发送Notification消息终止LDP会话的建立；如果被动方LSR-B能够接受相关参数，则发送Initialization消息，同时发送Keepalive消息给主动方。
s5:主动方R2收到Initialization消息后，如果不能接受相关参数，则发送Notification消息给被动方终止LDP会话的建立；如果能够接受相关参数，则发送Keepalive消息给被动方。

当双方都收到对端的Keepalive消息后，LDP会话建立成功。

抓包过程如下：
mpls_ldp_nei_pkg.png

8.LDP LSP标签的建立和分发

LSP的建立过程实际就是将FEC和标签进行绑定，并将这种绑定通告LSP上相邻LSR的过程。

• 当网络的路由改变时，如果有一个边缘节点发现自己的路由表中出现了新的直连路由，并且这一路由不属于任何现有的FEC，则该边缘节点需要为这一路由建立一个新的FEC。
• 如果MPLS网络的出节点有可供分配的标签，则为FEC分配标签，并主动向上游发出标签映射消息，标签映射消息中包含分配的标签和绑定的FEC等信息。
• 收到标签映射消息的LSR在其标签转发表中增加相应的条目，然后主动向上游LSR发送对于指定FEC的标签映射消息。
• 当入节点LSR收到标签映射消息时，它也需要在标签转发表中增加相应的条目。这时，就完成了LSP的建立，接下来就可以对该FEC对应的数据分组进行标签转发。

标签映射信息如下：
mpls_ldp_label_mapping.png

9.LDP会话保护

当LDP本地会话间的直连链路出现故障时，LDP的邻接关系将被拆除，对应LDP会话和标签也将被删除。直到此直连链路恢复后，LDP会话重新建立并分发标签，最终达到LDP LSP重新收敛。但在这期间会导致LDP LSP流量的丢失。
在LDP本地会话两端配置了LDP会话保护后，会话的双方都会向对方发送Link Hello建立LDP本地会话，同时发送Targeted Hello消息建立LDP远端会话，Targeted Hello建立的远端邻接关系将为Link Hello建立的本地邻接关系提供冗余备份，形成LDP本地会话保护。

但要做这样的保护，LSR之间必须得有备用链路，否则无效。

mpls_ldp_remote_peer.png

10.IGP和LDP同步

在存在主备链路的组网中，当主链路发生故障时，IGP和LSP均切换到备份链路上。但当主链路从故障中恢复时，由于IGP比LDP收敛速度快，IGP会先于LDP切换回主链路，而此时主链路的LSP还没有建立，因此造成LSP流量丢失。
LDP和IGP同步的基本原理是：通过设置IGP的cost(65535)值来推迟路由的回切，直至LDP完成收敛。也就是在主链路的LSP建立之前，先保留备份链路LSP，让流量继续从备份链路转发。直至主链路的LSP建立成功，再删除备份LSP。

在Hold-max-cost时间内，如果LDP邻居一直没建起来，IGP也会将cost值恢复为正常值，切换到原转发路径。

mpls_ldp_igp.png

A11和B1直连链路恢复之后，LDP会话建立之前，A11和B1之间链路的cost值保持65535；
等A11和B1之间LDP会话重新建立之后，cost值恢复为正常值。