LDP标签发布与管理

前面学习了LDP建立邻居，建立会话，今天来学习在MPLS中的标签发布与管理。

在MPLS网络中，**下游LSR决定标签和FEC的绑定关系**，并将这种绑定关系发布给上游LSR。LDP通过发送**标签请求**和**标签映射消息**，在LDP对等体之间通告FEC和标签的绑定关系来建立LSP。标签的发布和管理由**标签发布方式**、**标签分配控制方式**和**标签保持方式**来决定。

## 一、标签的上游与下游
MPLS根据数据的转发方向确定上、下游关系。标签报文从上游LSR发出，被下游LSR接收并处理。

如图所示，对于到达192.168.3.0/24的LSP而言，R3是R2的下游LSR，R1是R2的上游LSR。

![标签的上游与下游](/media/202504/2025-04-08_171513_4227770.6566187339498483.png)

## 二、标签发布方式
标签发布方式（Label Advertisement Mode）有DU模式和DoD模式两种。

**DU模式**：
- 对于一个特定的FEC，LSR无需从上游获得标签请求消息即进行标签分配与分发。
- LSR会主动将自己为FEC捆绑的标签通告给上游邻居，无需邻居先发起请求再通告。

![DU模式](/media/202504/2025-04-08_171528_9357760.780953206316063.png)

这里再复习一下前面的知识：

![标签空间](/media/202504/2025-04-08_171543_2045880.7148886961734805.png)

标签发布方式为DU时，系统默认支持LDP为所有对等体分标签，即每个节点都可以向所有的对等体发布标签映射关系，不再区分上下游关系。因为在只给上游对等体分标签情况下，发送标签映射消息的时候，要根据路由信息对会话的上下游关系进行确认。

**DoD模式**：
- 对于一个特定的FEC，LSR获得标签请求消息之后才进行标签分配与分发。
- 一般情况下，对特定FEC的访问需求会触发标签请求消息。

![DoD模式](/media/202504/2025-04-08_171558_3715840.5315952118827381.png)

在DoD模式下，只有上游邻居向自己请求标签映射时，LSR才会通告标签映射给该邻居。

两者区别就是在DU模式下定义了FEC和标签映射关系就会向上游通告标签信息，而DoD模式下需要经过请求和回复。
## 三、标签分配控制方式
标签分配控制方式有独立（Independent）模式和有序（Ordered）模式。

**独立（Independent）模式**：本地LSR可以自主地分配一个标签绑定到某个FEC，并通告给上游LSR，而无需等待下游的标签。

![独立（Independent）模式](/media/202504/2025-04-08_171613_7952280.029474473103203835.png)

标签分配控制方式需要与标签发布方式结合使用：
- 在使用DU作为标签分发方式的情况下，如图所示，R2和R3对192.168.4.0/24这条FEC，可以在上游LSR无请求，且自身没有收到下游LSR的标签绑定信息的情况下，主动向上游LSR通告标签绑定信息。
- 采用DoD作为标签发布方式时，如图所示，R2和R3对192.168.4.0/24这条FEC，只要收到上游LSR的标签请求消息，可以在自身没有收到下游LSR的标签绑定信息的情况下，向上游LSR通告标签绑定信息。

**有序（Ordered）模式**：对于LSR上某个FEC的标签映射，只有当该LSR已经具有此FEC下一跳的标签映射消息、或者该LSR就是此FEC的出节点时，该LSR才可以向上游发送此FEC的标签映射。

![有序（Ordered）模式](/media/202504/2025-04-08_171630_6977910.3075285761428831.png)

当标签控制方式为Ordered，只有当LSR收到特定FEC下一跳发送的特定FEC标签映射消息或者LSR是LSP的出口节点时，LSR才可以向上游发送标签映射消息。
- 当标签分发方式为DU时，如图所示，对于192.168.4.0/24这条FEC，不论上游LSR是否有请求，必须收到下游LSR对此FEC的标签绑定信息才向上游LSR发布标签绑定信息，所以必须由Egress LSR，也就是R4作为LSP建立的“起点”。
- 当标签发布方式采用DoD时，如图所示，对于192.168.4.0/24这条FEC，只有收到上游LSR请求的请求，且自身已经收到下游LSR的标签绑定信息的情况下，才向上游LSR通告标签绑定信息。因此，必须由Ingress LSR（R1）发起请求，逐跳请求到Egress LSR（R4），最终由R4开始，向上游建立LSP。

概念是比较复杂，到时候通过实验来模拟会比较好理解，目前只需要知道有几种发布方式和标签控制方式即可。

## 四、标签保留模式
标签保留有自由（Liberal）模式和保守（Conservative）模式。

**自由（Liberal）模式**：
- LSR收到的标签映射可能来自下一跳，也可能来自非下一跳。
- 对于从邻居LSR收到的标签映射，无论邻居LSR是不是自己的下一跳都保留。

![自由（Liberal）模式](/media/202504/2025-04-08_171646_6026440.2098519200392951.png)

当基于IP网络部署MPLS时，LSR根据IP路由表判断接收到的标签映射是否来自下一跳。
Liberal方式的最大优点在于路由发生变化时能够快速建立新的LSP进行数据转发，因为Liberal方式保留了所有的标签。缺点是需要分发和维护不必要的标签映射。
- DU标签分发方式下，如果采用Liberal保持方式，则R3保留所有LDP邻居 R2和R5发来的关于192.168.1.0/24这个FEC的标签，无论该R2和R5是否是IP路由表中到达192.168.1.0/24的下一跳。
- DoD标签分发方式下，如果采用Liberal保持方式， LSR会向所有LDP邻居请求标签。但通常来说，DoD分发方式都会和Conservative保持方式搭配使用。

**保守（Conservative）模式**：对于从邻居LSR收到的标签映射，只有当邻居LSR是自己的下一跳时才保留。

![保守（Conservative）模式](/media/202504/2025-04-08_171703_3052930.9386925995853385.png)

Conservative方式的优点在于只需保留和维护用于转发数据的标签，以达到节约标签的目的。
- 当使用DU标签分发方式时，LSR可能从多个LDP邻居收到到同一网段的标签映射消息，如图中R3会分别从R2和R5收到网段192.168.1.0/24的标签映射消息。如果采用Conservative保持方式，则R3只保留下一跳R2发来的标签，丢弃非下一跳R5发来的标签。
- 当使用DoD标签分发方式时， LSR根据路由信息只向它的下一跳请求标签。

当网络拓扑变化引起下一跳邻居改变时：
- 使用自由标签保持方式，LSR可以直接利用原来非下一跳邻居发来的标签，迅速重建LSP，但需要更多的内存和标签空间。
- 使用保守标签保持方式，LSR只保留来自下一跳邻居的标签，节省了内存和标签空间，但LSP的重建会比较慢。
- 保守标签保持方式通常与DoD方式一起，用于标签空间有限的LSR。

标签保留方式简单说就是LSR对于非上游通告的标签是否保留的策略，可以节省标签空间。

## 五、PHP（Penultimate Hop Popping，次末跳弹出）特性
PHP（Penultimate Hop Popping，次末跳弹出），如果激活了PHP特性，那么egress节点在为本地路由分配标签的时候，会分配一个特殊标签—3，该标签被称为**隐式空标签（Implicit NULL Label）**。当LSR转发一个标签报文时，如果发现对应的出标签值为3，则LSR会将栈顶标签弹出，并将里面所封装的数据转发给下游LSR。

![PHP特性](/media/202504/2025-04-08_171720_8364410.6803358737717267.png)

- 在标签发布时，R3为作为192.168.3.0/24这条FEC的Egress LSR。分配标签时，R3为该FEC分配了标签3，并将该标签绑定信息通告给R2。
- 在数据转发时，R2作为到达192.168.3.0的次末跳（倒数第二跳），发现出标签值为3，于是将标签头部弹出，将IP报文转发给R3，而R3则仅需执行一次查询操作（查询FIB表）即可获得相应的转发信息，转发效率得到了提升。

简单说就是在倒数第二跳就弹出标签了，减轻最后一跳LSR的压力。前面在标签空间我们也学习了0-15是一些特殊的标签，一般不用于数据转发，主要用于某些特性使用。

## 六、空标签
缺省情况下，Egress节点向倒数第二跳分配隐式空标签（implicit-null），即特殊标签3。

但在部署QoS的场景下，标签被弹出后，其中的优先级也会一并丢失。

![隐式空标签与显式空标签](/media/202504/2025-04-08_171738_9739890.21580859111419892.png)

**显式空标签机制**，Egress节点向倒数第二跳分配特殊标签0。

R3在转发标签报文时，若出标签封装为0，则不会将标签头部弹出，标签头部中的QoS信息得以保存。R4在收到带0标签的报文的时候，直接弹出标签，不用去查找ILM表项。

缺省情况下，**Egress分配的是隐式空标签**，通过**label advertise explicit-null使能Egress节点向倒数第二跳分配显式空标签。**

![隐式空标签与显式空标签2](/media/202504/2025-04-08_171753_2407590.8060577148029726.png)

隐式空标签在QoS中可能关联了某些流量优先级特征，缺省情况下倒数第二跳弹出标签就会导致信息丢失，通过配置显式空标签可以分配标签0，然后不弹出标签，但是在最后一跳不需要查询ILM表，直接查询FIB表即可，既保证高效转发又保留了可能的QoS信息。

在MPLS视图下，执行命令`label advertise { explicit-null | implicit-null | non-null }`，配置向倒数第二跳分配的标签。根据参数的不同，可以配置Egress向倒数第二跳分配不同的标签。
- 缺省情况下，使用的是**implicit-null**，Egress向倒数第二跳节点分配隐式空标签，值为3。
- 如果配置的是**explicit-null**，Egress节点向倒数第二跳分配显式空标签，值为0。当需要支持MPLS QoS属性时，可以选用explicit-null。
- 如果配置的是**non-null**，Egress向倒数第二跳正常分配标签，即分配的标签值不小于16。

华为设备目前缺省模式为下游自主方式（DU）＋ 有序标签分配控制方式（Ordered）＋ 自由标签保持方式（Liberal）。

总结：本次学习明确了LSR的上游与下游，初步了解标签的分配方式、控制方式与保留方式，缺省的PHP特性功能等。