Index
1.Preface:Why & How
2.MPLS 基本概念
3.MPLS用到的协议
Preface
随着网络技术的不断发展，相应地出现了两种工程：流量工程（Traffic Engineering,TE）、网络工程(Network Engineering,NE)。形象的说，NE就是让网络硬件更强大，买更好的路由交换设备，升级更强的操作系统，优化拓扑结构；TE则是在现有网络硬件条件下，充分利用网络资源，提高网络资源的利用率(很简单，同样是屠龙刀，不是在每个人手中都能发挥出全部威力的。网络设备再好，没有优化利用，资源利用依然是不平衡、不充分的）
为什么需要流量工程？如何实现流量工程？这是必须回答的why和how的问题。
Why？
Internet 的体系TCP/IP体系，路由功能的实现都是IP路由（即所有的路由协议都是基于IP协议的。比如OSPF用的就是IP;RIP用的是UDP，BGP用的是TCP，但是TCP/UDP用的还是IP提供的服务。TCP/UDP的报文到了网络层还是得由IP协议封装）。IP路由有两个特点：a. 基于目的地址 b.基于局部优化（既是特点，也可以说是缺陷。褒奖一个人，他的特点就是优点；贬低一个人，他的特点就是缺点）
两大特点带来的问题也是显而易见的
a.基于目的地址：这个说的是路由表的问题。对于同一个目的地址，路由表中只有一条静态计算的路径（除非存在多条metric完全相同的路径），所以具有相同destination address的数据包进入了木偶个路由器，那么他们的转发路径一定是完全相同的（事实上如果通向这个目的地的流量很大，我们希望这个traffic trunk能够分流，走几条不同的链路到达destination address，避免链路拥塞。但是IP路由机制说：对不起，只要你是同一个destination address,我没那么多人性化考虑，就走我计算好的“最优路径”。事实上随着链路流量的变化，以前计算好的最优路径的利用率不断提高，逐渐饱和，最优路径早已不优）
b.基于局部优化：这个说的是路由策略问题。IP协议的特点就是best effort，尽力而为。何为尽力而为？我只要把数据包送到下一条我就完成任务了，后面的事情与我不相干（相比之下，面向连接的服务都是一路护送到目的地。一路护送的好处是可靠、安全，问题就是控制复杂，成本高。鱼和熊掌难兼得，工程上谁敢说自己两全其美，那就是骗外行）。局部优化是书上的提法（distance vector，link state的那些算法也都是基于拓扑全局计算的，用局部这个词有歧义），我觉得用“各自为战”更形象。每个节点计算路由都只考虑自己metric的最优化，而没有协调其他兄弟单位。比如A、B两个路由器计算路由表，metric计算都是C是最短距离，如果A知道B规划了大量通过C的路由，那么C的出口链路以及C本身的处理时延一定会大大增加，A是不是可以考虑走其他路径，在实际运行中也许会比走C更高效呢。I这时候IP路由机制又说了：对不起，凭什么让A给B让路？大家一试同仁，一起来争C这条出口链路。这就是局部优化或者各自为战的恶果（万恶资本主义的无序市场竞争造成生产过剩同理），如果有一个统一的管理机构，进行资源的合理分配，是不是能获得更好的效果呢？（社会主义制度的优越性，计划和市场关系之探讨。IP路由是各自为战，所以高效，但是高效的同时也带来了拥塞和混论，进而又妨害了效率的提升；流量工程是计划，是管理，引入了管理成本，让路由变得低效，但是管理保证了秩序，进而提升了效率。流量工程和IP路由没有绝对的好坏，中间有一个平衡点，要看情况使用）
IP路由的固有缺陷让网络资源利用不合理，所以需要流量工程技术。流量工程的核心就是平衡不同交换节点、路由器以及链路之间的负载，把流量进行转移，使阻塞链路的流量能够转移到没有被充分利用的链路上，提高网络资源利用率。
How？
IP层是connection-less的，所以纯IP网络是无法实现TE的。现在考虑在IP层上动点手脚，分成两大门派：
a. 传统流量工程：overlay(基于FR、ATM)。网络层技术既有connection-less的IP，也有connection-based的FR、ATM。在商业应用中，简单粗暴的IP技术击败了ATM、FR，基本实现了一统天下。当然了IP击败ATM并不是技术优势，而是成本优势。但从技术角度，ATM的功能要比IP强大的多。ATM的问题恰恰是太好了，完美。完美意味着复杂，复杂意味着贵。商业竞争是残酷的，只要能凑活用，价格优势还能俘虏一大批价格敏感型消费者的，何况IP也在各种修修补补，性能早已不止凑活用了。ATM亡于完美，技术也要解决为了谁、依靠谁、我是谁的问题呀！为了实现流量工程，IP借助于FR、ATM这些面向连接的技术，在datalink和network之间做了一层覆盖层，overlay。TE的部分由overlay实现，forward的部分还是由传统IP路由来完成。
*IP和ATM一个是connection-less，一个是connection-based，天生就是异构的，所以想借助于ATM只能用overlay技术。如果想在IP本身上实现TE，就是下面介绍的MPLS
b. MPLS流量工程：基于IP。MPLS在datalink层和IP层之间插入一个shim，通过这个shim来实现TE（这里说的基于IP是指MPLS直接服务于IP层，向上层提供服务。MPLS底层非常灵活，X.25/ATM/SDH/PPP都没问题，所以叫MP multi protocal）
现在用的流量工程技术都是MPLS技术。基于ATM的流量工程要用ATM交换机，成规模的ATM交换网在我国已经全面被淘汰了(联通、电信的骨干网上还有部分ATM技术）。
MPLS的精髓是LS，label switching，标签交换。利用MPLS技术，可以实现MPLS VPN,MPLS TE等，所以流量工程只是MPLS应用的一部分，而且MPLS也不是为了实现TE而生的。
MPLS方案是由Cisco在1996年提出的，那个时候的网络需要流量工程吗？凌晨的十字路口，需要安排五个交警执勤吗？可以有但是没必要。MPLS的特点是标签交换，标签交换的设计初衷都是为了提高转发速度。1990s，那时候路由器的查找能力低下（设备性能低下），而传统的IP路由，每来一个数据包，路由器都需要进行最长地址匹配，简直要了亲命。标签交换技术把目的地址和一个较短的label绑定，路由器只要查询标签映射就行，而不需要再进行地址匹配了，提高转发速度。包括ATM，也不仅仅是为了提高网络可靠性而生的，而是为了提高转发速度。现在设备的性能早已今非昔比了，如同ipone和大哥大的差别，路由器的查询也都用上了ASIC，所以MPLS提高转发速度的优势就不那么明显了，而实现流量工程的需要却越来越迫切。
MPLS基本概念
1.FEC forwarding equivalence class 转发等价类
# 具有相同特征的报文（相同destination或者CoS）划归为同一个个FEC，一个FEC和一个label绑定。（QoS中的优先级字段很多，比如CoS、DSCP。IPv4中只有CoS，所以这里用CoS字段是基于IP的MPLS技术工程实际情况）
# 同一FEC在LSP上的处理没有任何区别，处理方式完全相同
#现有设备只支持根据destination划分FEC
2.Label
# 20bit，只具有本地意义的一个identifier，唯一地标识一个FEC
# Exp字段可以用于兼容CoS，进而实现对QoS的支持
# MPLS和QoS是两个概念。MPLS可以通过shim中的Exp字段实现QoS， MPLS与DiffServ的原理有很多相似的地方，MPLS有着对QoS良好支持 的天生优势。但是MPLS的目标是TE，QoS只是选择性实现，MPLSQoS
3.LSR label switching router 标签交换路由器
4.LER label edge router 标签边缘路由器
5.LSP label switching path 标签交换路径
6.LFIB label forwarding information base
7.Control Plane 控制平面：标签分配、路由选择、LFIB建立、LSP的建立与拆除
Forwarding Plane 转发平面：根据LFIB和MPLS Header中的Label进行 转发
MPLS用到的协议
1.扩展的IGP协议（enhanced interior gateway protocal）:IS-IS-TE,OSPF-TE
2.扩展的BGP协议:MP-BGP
3.LDP协议:CR-LDP, RSVP-TE,Segment Routing
E-IGP
MPLS的核心也是第一步就是全面准确把握网络拓扑状态，建立更合理的路由表（LSP），所以收集网络拓扑信息和建立路由表（MPLS没有传统RIB的概念，取而代之的是TED以及建立起的一条条LSP）。没有准确的网络拓扑信息，MPLS就像没有作战地图的将军，而路由拓扑信息要靠IGP协议来收集。传统的IGP并不支持MPLS，为了实现MPLS，需要对IGP协议进行扩展，即IS-IS-TE，OSPF-TE。
工程实践中用OSPF-TE多还是IS-IS-TE多呢？
OSPF-TE对TE的支持更友好，但是MPLS只在运营商骨干网层面运行。只有在骨干网级别的流量上运行MPLS才有效益，在其他层次部署MPLS得不偿失，反而增大管理开销（一单位四五十台电脑，三四个路由器，就别想MPLS这事情了）。骨干网运行的路由协议都是ISIS，城域网层面可能会用OSPF，所以实际应用中，TE搭配的都是ISIS，OSPF反而没有用武之地。
为什么骨干网用ISIS？
1.ISP网络中的路由表往往是非常庞大的，有几万条甚至上十万条路由（目前全球互联网大概有40多万条路由），在巨量路由条目的情况下，ISIS的处理比OSPF更有效率；
2.OSPF路由控制功能比ISIS丰富，标准的ISIS是没有路由过滤功能的，并且OSPF相对ISIS来说复杂很多，如有多种区域，多种协议数据包，多种电路类型。对于ISP来说，ISIS很多时候只作为一个承载BGP的IGP协议，只需要该协议简单，稳定，可扩展性好即可，ISIS符合以上需求。另外在MPLS网络里某些高级特性只有ISIS才支持；
3.ISIS是基于TLV的，OSPF不是，基于TLV的一个好处就是扩展方便。
--摘自Baidu，n手资料，出处不详，在此致谢
提问的原则总是先问是不是，再问为什么。是不是骨干网都用ISIS？手头没有具体的数据支撑，但是这么说基本上没毛病。有些运营商网络规模很大，路由的解决方案可能不是说一个ISIS或者一个OSPF这么轻松，可能是混合多种协议以及一些适当扩展，但是ISIS是主流。为什么ISIS会成为主流？上面答案1/2/3/4给出了好几条，但是我认为这只能算是解释，就像辩论赛中为了支撑我方观点而列出的1/2/3/4一样。如果双方交换观点，我照样可以列出支持OSPF的1/2/3/4一样。ISIS和OSPF之争，类似于IP和ATM之争，商业因素大于技术因素，然后又滚雪球，以至于后来者都采用较为成熟稳妥的方案。比如现在运营商成熟的路由方案都是ISIS，你当了技术主管，新项目上马，你决定用OSPF，废除太子要有充分的理由啊，东宫没有任何失德的行为，为什么要废掉？上马了OSPF，没问题则好，出了问题全是你的责任。几个亿的投入，造成国有资产流失，你负责？
一切的优缺点都不是关键，关键在于选择的人。你能签字拍板，就不缺人来帮你论证决策的合理性。论证最多挨骂，如果脸皮厚，连道德负担都不会有；拍板则是要写进历史，承担法律和社会责任的哦。
