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MPLS 技术原理详解

01 BGP/MPLS IP 简介

BGP/MPLS IP [Virtual Private Network] 是一种 L3[Virtual Private Ntwork]

（Layer 3 Virtual Private Network）。

它使用 BGP （Border Gateway Protocol ）在服务提供商骨干网上发布

[Virtual Private Network]路由，使用 MPLS（Multiprotocol Label Switch）

在服务提供商骨干网上转发[Virtual Private Network]报文。

这里的 IP 是指[Virtual Private Network]承载的是 IP（Internet Protocol）报

文。

图：BGP/MPLS IP [Virtual Private Network]模型

BGP/MPLS IP [Virtual!Private!Network] 的基本模型由三部分组成：

CE、PE 和 P。

CE（Customer Edge）：用户网络边缘设备，有接口直接与服务提供商网

络相连。CE 可以是路由器或交换机，也可以是一台主机。通常情况下，

CE“感知”不到[Virtual Private Network]的存在，也不需要支持 MPLS。

PE（Provider Edge）：是服务提供商网络的边缘设备，与 CE 直接相连。

在 MPLS 网络中，对[Virtual Private Network]的所有处理都发生在 PE 上，

对 PE 性能要求较高。

P（Provider）：服务提供商网络中的骨干设备，不与 CE 直接相连。P 设

备只需要具备基本 MPLS 转发能力，不维护[Virtual Private Network]信息。

PE 和 P 设备仅由服务提供商管理；CE 设备仅由用户管理，除非用户把

管理权委托给服务提供商。

一台 PE 设备可以接入多台 CE 设备。一台 CE 设备也可以连接属于相同

或不同服务提供商的多台 PE 设备。

02 目的

传统的[Virtual Private Network]通过在所有站点间建立全连接隧道或者永

久虚链路 PVC（Permanent Virtual Circuit）的方式实现，不易维护和扩展，

尤其是向已有的[Virtual Private Network]加入新的站点时，需要同时修改

所有接入此[Virtual Private Network]站点的边缘节点的配置。

BGP/MPLS IP [Virtual Private Network]基于对等体模型，这种模型使得服

务提供商和用户可以交换路由，服务提供商转发用户站点间的数据而不

需要用户的参与。

相比较传统的 [Virtual Private Network] ， BGP/MPLS IP [Virtual Private

Network]更容易扩展和管理。新增一个站点时，只需要修改提供该站点

业务的边缘节点的配置。

BGP/MPLS IP [Virtual Private Network] 支持地址空间重叠、支持重叠

[Virtual Private Network]、组网方式灵活、可扩展性好，并能够方便地支

持 MPLS TE，成为在 IP 网络运营商提供增值业务的重要手段，因此得到

越来越多的应用。

03 MPLS [Virtual Private Network]的原理描述

基本概念:

Site:Site 是指相互之间具备 IP 连通性的一组 IP 系统，并且，这组 IP 系统

的 IP 连通性不需通过运营商网络实现。

Site 的划分是根据设备的拓扑关系，而不是地理位置，尽管在大多数情

况下一个 Site 中的设备地理位置相邻。地理位置隔离的两组 IP 系统，如

果它们使用专线互联，不需要通过运营商网络就可以互通，这两组 IP 系

统也组成一个 Site。

一个 Site 中的设备可以属于多个[Virtual Private Network]，换言之，一个

Site 可以属于多个[Virtual Private Network]。

Site 通过 CE 连接到运营商网络，一个 Site 可以包含多个 CE，但一个 CE

只属于一个 Site。

根据 Site 的情况，建议 CE 设备选择方案如下：

如果 Site 只是一台主机，则这台主机就作为 CE 设备；

如果 Site 是单个子网，则使用交换机作为 CE 设备；

如果 Site 是多个子网，则使用路由器作为 CE 设备。

对于多个连接到同一运营商网络的 Site，通过制定策略，可以将它们划

分为不同的集合（set），只有属于相同集合的 Site 之间才能通过运营商

网络互访，这种集合就是[Virtual Private Network]。

地址空间重叠：[Virtual Private Network]是一种私有网络，不同的[Virtual

Private Network]独立管理自己的地址范围，也称为地址空间（ address

space）。

不同[Virtual Private Network]的地址空间可能会在一定范围内重合，例如，

[Virtual Private Network]1 和 [Virtual Private Network]2 都使用

10.110.10.0/24 网段地址，这就发生了地址空间的重叠（address spaces

overlapping）。

以下两种情况允许[Virtual Private Network]使用重叠的地址空间：

两个[Virtual Private Network]没有共同的 Site

两个[Virtual Private Network]有共同的 Site，但此 Site 中的设备不与两个

[Virtual Private Network]中使用重叠地址空间的设备互访

[Virtual Private Network]示例：

在 BGP/MPLS IP [Virtual Private Network] 中，不同 [Virtual Private

Network] 之间的路由隔离通过 [Virtual Private Network] 实例（ [Virtual

Private Network]-instance）实现。

PE 为每个直接相连的 Site 建立并维护专门的[Virtual Private Network]实

例， [Virtual Private Network] 实例中包含对应 Site 的 [Virtual Private

Network]成员关系和路由规则。

具体来说，[Virtual Private Network]实例中的信息包括：IP 路由表、标签

转发表、与[Virtual Private Network]实例绑定的接口以及[Virtual Private

Network]实例的管理信息。

[Virtual Private Network]实例的管理信息包括 RD（Route Distinguisher，

路由标识符）、路由过滤策略、成员接口列表等。

[Virtual Private Network]、Site、[Virtual Private Network]实例之间的关系

如下：

[Virtual Private Network] 是多个 Site 的组合。一个 Site 可以属于多个

[Virtual Private Network]。

每一个 Site 在 PE 上都关联一个[Virtual Private Network]实例。

[Virtual Private Network] 实例综合了它所关联的 Site 的 [Virtual Private

Network]成员关系和路由规则。

多个 Site 根据 [Virtual Private Network] 实例的规则组合成一个 [Virtual

Private Network]。

[Virtual Private Network]实例与[Virtual Private Network]不是一一对应的关

系，[Virtual Private Network]实例与 Site 之间存在一一对应的关系。

[Virtual Private Network]实例也称为[Virtual Private Network]路由转发表

VRF（[Virtual Private Network] Routing and Forwarding table）。

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