有关虚拟专用局域网业务VPLS的总结

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********************LDP摘要：Label Distribution Protocol*******************************


MPLS使用LDP进行标签交换和LSP链路的建立；
VPLS对LDP进行了扩展，用于VC标签的交换和PW的建立。


一：LDP in MPLS
LDP：根据路由表确定LSP路径上的每一跳，LSP路径与原IP分组经过的路由是相同的，故LDP不具有负载均衡等功能。
通过LDP，LSR可以把网络层的路由信息映射到数据链路层的交换链路上，进而建立LSP。


LSP的建立包括四个步骤：
1、邻居发现（UDP）：发现LSR对等体，包括基本发现机制和扩展发现机制
2、session建立和维护：在对等体间建立TCP链接，通过hello消息和keepalive消息进行维护
3、LSP建立与维护：将FEC和标签进行绑定，并将绑定通告给相邻的LSR，进而在LSR建立标签转发表。
包括下游自主方式DU和下游按需方式DoD
标签分配控制方式则分为：独立标签控制方式和有序标签控制方式
4、session撤销：




LDP消息的封装与处理（详见RFC3036）
LDP消息用于会话的建立维护及撤销、标签交换及LSP的建立。
LDP PDUs包含LDP header和若干个LDP messages，header包含了Version、PDULength和LDP Identifier。
LDP messages则是由若干TLV构成：
FEC TLV：FEC由一组FEC element组成，目前定义了两类FEC元素：前缀和主机地址
Label TLV：定义了一组在不同链路上的标签格式，如ATM、Frame Relay以及PPP和Ethernet
标签映射消息：LSR发送该消息给对端LSR，通告FEC-label绑定到对端
 该消息包含了FEC TLV和Label TLV以及可选参数


 
二、LDP in VPLS
session建立：扩展发现机制
标签分发：下游自主方式DU
标签映射消息仍然包含一个FEC TLV、一个Label TLV和若干可选TLVs：
FEC TLV用来表明标签的意义。在当前背景下，它可以用来识别绑定了一个特定标签的特定PW。


VPLS中定义了两个新的FEC TLV，两个新的FEC element
为了建立和维持PW，必须使用LDP中的通用Label TLV（PPP、Ethernet）


1、PWid FEC element
当PW两端为该PW配置了同样的32bit标识符，此时可以使用PWid FEC element；
PW type和PW ID一起标识了某一特定PW，并且和对端一样；
group id代表一个PW空间，被用作一个端口标识或是一个虚拟隧道标识；

2、Gereralized PWid FEC element
Gereralized PWid FEC element 规定PW端点被独一无二的标识，PW自身被识别为一对端点。
另外，构造端点标识符可以支持远端自动发现，而不是静态配置。
该FEC element不再包含group id，其功能由一个分离的可选LDP TLV所代替，即新增加的PW Grouping TLV

AI：Attachment Identifiers
建立PW的协议必须允许PW一端的Forwarder能够识别另一端的Forwarder，这由AI完成，
一个PE上的每个Forwarder必须与一个AI相关联。

Forwarder：A PE subsystem that selects the PW to use in order to transmit a payload received on an AC
PE收到AC上的数据帧，由转发器选定转发报文的PW，转发器实际上就是转发表（华为VPLS详解）。

在PWid FEC中，PWid field充当AI；
在Gereralized PWid FEC element，定义了一种更加通用的结构化的、可变长度的AI格式。

AI在一个Forwarder所驻留的PE路由器上必须是唯一的。
<PE router IP address， AI>必须全球有效。

构造AI的常用方法是：
AI=AGI + AII
Attachment Group Identifier 可以被看做一个VPN id或是vlan id
Attachment Individual identifier
构造AGI和AII的细节不在本文档（RFC 4447）的范围。

PE1到PE2方向的PW可以通过下面的元组识别：<PE1,<AGI,AII1>,PE2,<AGI,AII2>>
需要注意：两个端点的AGI必须相同，但AII在每个端点一般是不同的。所以从一个特定PE的角度来看，每条PW拥有一个本地或是源AII（SAII），和一个远端或是目标AII（TAII）。如果AGI非空，Source AI（SAI）就由AGI和SAII组成，Target AI（TAI）就由TAII和AGI构成。如果AGI为空，SAII和TAII则分别为SAI和TAI。

总结1：每个PE设备都会为该设备上的每个VPLS实例建立一个对应的VSI，而每个VSI维护一个MAC转发表。
上面提到的Forwarder应该就是VSI所维护的MAC转发表，既然AI可以标识一个Forwarder，上面提到的就可以理解为，
在PE上，通过AI来寻找对应的VSI以及MAC转发表，再通过MAC地址可以找到相应的本地PWID，应该就是本地AII。



信令过程：
PE1和PE2间交换信令，PE1必须知道PE2的地址和一个TAI。
这些信息可以在PE1端进行配置，或者是通过一些自动发现机制动态学习。


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RFC4762 VPLS Using LDP Signaling


使用PWid FEC Element的标签映射消息已被移到附录部分，使用更加通用的Generalized PWid FEC Element进行替换。


AGI标识一个VPLS的名字，术语AGI可以与VPLS Identifier互相替换；
TAII和SAII为空，这是因为，在一个VPLS中的PWs的mesh终结于MAC学习表，而不是终止于individual Attachment circuits。
使用非空的TAII和SAII是为未来改善而预留的。


地址学习：
qualified learning：默认模式，必须被支持
unqulaified learning：可选的支持模式
在qualified模式，每个用户Vlan被分配到它自己的VPLS实例，意味着每个用户VLAN拥有自己的广播域和MAC地址空间。
所以，该模式下，在用户的VLANs中的MAC地址可以相互重叠，但他们仍能被正确处理，这是因为每个用户VLAN拥有自己的FIB；
例如，每个用户VLAN用户有自己的MAC地址空间。
因为VPLS默认广播多播帧，所以qualified learning提供了限制广播范围（用户VLAN）的优势。
由于逻辑mac地址变成了VLAN tag + MAC address，所以此模式下会导致FIB表变大。
PE根据用户以太报文的MAC地址和VLAN Tag进行学习，即，基于每个VSI的每个VLAN进行学习


在unqualified learning，PE仅根据用户以太报文的MAC地址进行学习，即，基于每个VSI进行学习。
这种模式下，所有用户VLAN共享一个广播域和一个MAC地址空间，用户VLAN的MAC地址必须唯一，不能发生地址重叠。


FIB：Forwarding Information Base，追踪用户以太帧地址和要使用的合适PW的映射
每个PE为每个VPLS服务实例维护一个转发信息库（FIB）


在以太PW上转发数据：
一个用户帧在到达用户侧端口时，携带了一个VLAN TAG，该tag标识了用户的VPLS实例，也标识了一个用户VLAN。




VPLS实例被分配一个标识符（AGI）；
一个VPLS实例由一组伪线链接的VPLS Forwarder组成；
不同类型的L2VPN具有不同类型的Forwarder。


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***************************************VPLS 网络交互过程**************************************************


MPLS L2VPN技术包括VPLS和VPWS，前者提供点到多点通信，后者为点到点通信。
简单来说，VPLS就是将分散在多个地方的LAN虚拟为一个LAN，每一个虚拟LAN成为一个VPLS instance。


在一个VPLS网络中，主要存在PE和CE两类设备，PE之间为全连接，构成网络核心，CE通过AC接入某一个PE设备。
在PE设备之间通过MPLS隧道进行数据帧的传递，在CE之间则是通过伪线PW进行数据帧的传递。
也可以这样理解，MPLS隧道的端点为PE设备的上行端口，PW的端点为PE设备的下行端口。


既然每个VPLS实例是一个虚拟LAN，那么就需要有网桥交互设备进行数据帧的转发，这项任务由VSI完成，PE设备会为每一个VPLS实例维护一个VSI。实际上，可以将VSI看做每个VPLS实例这个虚拟LAN的交换机，只不过这个交换机是由PE设备虚拟出来。
另外，每一个VSI与一个MAC转发表（转发器）关联，所有的数据帧通过该转发表进行寻址和转发。


将上面的论述进行总结，MPLS隧道负责数据包在PE之间进行传递，而PW则是终结于PE上的每个特定VSI的转发表，通过查找转发表进而通过合适的PE端口将数据帧发送给正确的CE。


当PE1收到CE的一个数据帧，通过查找转发表为数据帧打上内层标签，作为特定PW的标记；然后在打上外层标签作为MPLS隧道的标记；该数据帧随后会通过MPLS的LSP链路到达对端PE2，PE2去掉外层标签，然后根据内层标签找到该PW所关联的VSI，通过查找转发表确定转发端口，最后去掉内层标签，将数据帧通过该端口转发给正确的CE设备。


两个关键问题：
1、伪线PW的建立
建立伪线实际上就是标签的绑定和交互过程，目前有多种协议可供选择，主要有扩展的LDP协议和扩展的BGP协议。
LDP协议不具有设备发现功能，在使用时，需要手工为PE设备配置对端PE的参数，包括IP地址、VPLS实例标识符等。
BGP协议虽然比LDP复杂，但具有设备发现功能，不需要手工配置参数。
2、MAC地址的学习
通过上面的论述可以看出，PW的两端实际上每个VPLS实例的转发表，而这个转发表的填充是通过地址学习建立的。该表中的条目包括与PE设备直连的CE设备的MAC地址以及该PE所有对端PE链接的CE设备的MAC地址。