Cisco MPLS

Multiprotocol Label Switching (RFC 3031) är protokoll som routrar kan använda för att forwardera paket baserat på labels istället för destination IP address. Routrarna kallas då LSR, Label Switch Router. Genom att separera forwarding decision från destination IP address kan besluten baseras på andra faktorer såsom QoS eller Traffic Engineering. Det kan användas för vanlig unicast IP forwarding men också annat som t.ex. VPN-tjänster. En grupp av paket som skall till ett visst destinationsnät kommer vanligtvis att skickas samma väg genom nätverket. I MPLS grupperas dessa paket i klasser som kallas Forwarding Equivalence Class, FEC. En MPLS-header är 4 bytes och innehåller bl.a. ett 20-bitars fält som är den unika labeln. Bottom-of-stack bit, QoS marking och TTL finns också i headern. Olika protokoll kan användas för control plane, t.ex. LDP och MP-BGP.

MPLS på Cisco-enheter använder sig av CEF. MPLS går även att tunnla över IP (RFC 4023), se GRE.

Tables

För varje VRF skapas det nya tabeller, show cef table

RIB

show ip route
show ip route vrf NAME

LIB, innehåller all labels known to LSR

show mpls ldp bindings
show mpls ldp binding summary
show mpls ldp bindings vrf NAME

FIB, används för paket utan label

show ip cef
show ip cef vrf NAME

LFIB, används för paket med label

show mpls forwarding-table
show mpls forwarding-table vrf NAME

LDP

För att veta vilka labels en LSR ska sätta på paketen som ska skickas iväg används Label Distribution Protocol (TDP är legacy). Routrar bygger LDP-grannskap och utbyter sedan dynamiskt labels med varandra för att kunna bygga korrekta forwarding tables. Det fungerar ungefär som ett routingprotokoll. För unicast IP routing så utbyts en label per prefix i routingtabellen, Cisco IOS använder independent label distribution control. Dyker det upp något nytt i routingtabellen skapas en ny lokal label i LIB och sedan annonseras det till alla LDP-grannarna. På så sätt kan en label-switched path (LSP) byggas. Dessa är enkelriktade och en enskild LSR känner inte till hela pathen för det behövs inte. En label går aldrig längre än till grannen utan där poppas eller byts den mot nästa routers label. MPLS låter routingtabellen och IGP stå för path selection och därmed loop-prevention och convergence.

MPLS-nätet måste använda något routingprotokoll för att lära sig routes och dra nytta av label-annonsering, vanligtvis används ett IGP för detta. När en ny lokal label skapas, pga nylärd route från IGP, annonseras det till alla LDP-grannarna (även den man fick route-uppdateringen ifrån, frame-mode MPLS har inte hört talas om split horizon :). Detta händer för alla routes på alla LSR. Router-ID väljs på exakt samma sätt som för OSPF. Om man har en LSR med LDP-grannskap till säg 5 andra enheter så kommer alla grannskap gå ner om man stänger ett av sina 5 interface eftersom LDP skapar sitt ID utifrån tillgängliga IGP interface. Det ändras om ett interface försvinner vilket det gör om man t.ex. shutar ett av dem. Hold time ska kommas överens om och är default 15 sekunder (3x Hello). Om två LSR inte kommer överens om timers, label distribution method etc kan man öka intevallet mellan försöken med mpls ldp backoff-kommandot. T.ex. från 5 sekunder till att börja med till 120 sekunder mellan varje försök.

Packets: 2, Hellos var 5:e sekund (UDP), Updates (TCP)

Destination: 224.0.0.2

Port: 646

Global

mpls label protocol ldp  #Default
mpls ldp router-id loopback0 [force]
show mpls ldp parameters 

Man kan per interface slå på MPLS, höja MTU för att stödja MPLS-headers och ändra vilken adress som ldp ska bygga grannskap med. Om man har flera länkar till samma LSR och ska sätta upp flera parallella LDP-sessioner måste man använda samma transport address på alla interface.

interface gi1/1
 mpls ip
 mpls mtu 1508
 mpls ldp discovery transport-address interface

Range, default är 16-1048575.

mpls label range 200-299
show mpls label range

Graceful

mpls ldp graceful-restart
show mpls ldp graceful-restart

Verify

show mpls interfaces [vrf NAME]
show mpls ldp neighbor
show mpls ldp discovery

Session Protection

Om två directly connected LDP-grannar tappar kontakten flushas alla bindings från LIB. Men det behöver inte betyda att det inte fortfarande finns IP-reachability mellan dem en annan väg. Session Protection är en optimerings-feature som gör att LIB inte flushas sålänge det finns en annan väg till LDP-peer, targeted LDP sätts då upp för att hålla LIB synkat. När sedan directly connected grannskapet kommer tillbaka behöver ej allt synkas om. Detta måste konfigureras på båda sidor annars kommer inte andra sidan acceptera targeted hellos. Max hops är 255 och för Hello och Hold time gäller 10 sekunder respektive 90 sekunder default.

mpls ldp session protection
mpls ldp discovery targeted-hello accept
show mpls ldp neighbor detail | i Targeted|Session 

Både session protection och accept unicast hellos kan begränsas med ACL.

Security

Med autentisering kan man säkra LDP-kommunikationen. ACL ska träffa LDP ID som andra sidan har och måste vara standard.

ip access-list standard LDP-PEERS
 permit host 10.0.0.5
 permit host 10.0.0.6
mpls ldp password required for LDP-PEERS
mpls ldp neighbor 10.0.0.5 password SECRET

Verify

show mpls ldp discovery detail | i Ethernet|Password

IGP

LDP går att autokonfa tillsammans med IS-IS och OSPF, dvs slå på LDP på de interface som är aktiva i IGPn, detta kan antingen göras per interface eller under routingprocessen.

router ospf/isis 1
 mpls ldp autoconfig

Synchronization
Länkkostnaden för nyetablerade grannskap sätts till max tills LDP är klar med labelutbyte och berättar för link-state IGP att det är okej att använda länken.

Per interface

interface gi2
 mpls ldp igp sync

Alternativt under IGP

router ospf/isis 1
 mpls ldp sync

Verify

show mpls ldp igp sync
show mpls interface detail | i Interface|IGP

Labels

Mode

mpls label mode all-vrfs protocol all-afs per-prefix  #Default
mpls label mode all-vrfs protocol bgp-vpnv4 per-vrf

Advertisments
Default annonseras labels för allt, detta går att ändra.

no mpls ldp advertise-label
mpls ldp advertise-lable for <dest prefix> to <ldp peer>

show mpls ldp discovery
10.0.0.10:0
0 betyder platform wide label space
1 betyder interface label space

VPN

MPLS VPN (RFC 4364) är en populär MPLS-applikation och räknas som trusted VPN. PHP är på default. För PE-PE label utbyten används MP-BGP. För L2 VPN se VPLS.

ip bgp-community new-format
show ip bgp community ?  #Så står det antingen aa:nn eller 1-4294967295

Route Distinguisher: är ett 64-bitars nummer som skickas med BGP-uppdateringarna och används för att göra routes unika mellan VRFer. Det används med adressfamiljerna vpnv4 och vpnv6.

Route Target: skickas med BGP-uppdateringarna som ett Extended Community PA. Det används för att bestämma vilken/vilka VRFer routsen ska in i.

Import och export bestämmer vad som ska redistribueras mellan VRF och BGP.

Add IBGP neighbor

router bgp 100
 neighbor 10.0.0.10 remote-as 100
 address-family vpnv4 unicast
  send-community extended

Default är att droppa VPNv4 updates för RTs som det inte finns någon lokal vrf för. Detta kan man ändra på.

router bgp 100
 no bgp default route-target filter

Man kan partitionera upp nätverket genom att skapa RR-grupper som filtrerar på route-targets.

address-family vpnv4
 bgp rr-group EXTCOM-LIST

Inter-AS MPLS VPN

Back to Back VRFs Option 10A
PE använder iBGP för att distribuera labeled VPN-routes inom sitt AS som vanligt. PE kommunicerar med andra sidan PE med ett sub-interface, länknät och eBGP-grannskap per VRF. Det krävs ingen MPLS mellan PE utan det är unlabeled IP-adresser som annonseras. Detta är dock inte den mest skalbara lösningen.

VPNv4 eBGP Option 10B
PE använder iBGP för att distribuera labeled VPN-routes inom sitt AS som vanligt. PE använder sedan eBGP för att distribuera labeled VPN-routes till PE i ett annat AS, som i sin tur distribuerar dem till PE routrar i sitt AS. Det kan finnas flera vägar mellan de olika AS för redundans och ökad kapacitet. Service Providers måste komma överens om detta. Detta är mer skalbart eftersom det räcker med ett BGP-grannskap per koppling mellan AS.

interface GigabitEthernet1/0
 mpls bgp forwarding

VPNv4 between RRs Option 10C
(eller PEs using multihop eBGP)

Istället för att använda PEs för att hålla koll och distribuera VPN-routes bygger man grannskap mellan RRs i varje AS. Dock måste PE hålla koll på labeled routes till alla andra PE/RR i sitt AS och skicka med eBGP till andra sidan AS så deras PE/RR hittar till PE/RR i det egna AS. Då kan PE/RR i olika AS bygga eBGP multi-hop grannskap och utbyta labeled VPN-routes. Om P routrar får känna till PE i andra AS fungerar det som vanligt med dubbla labels. Men om det däremot inte är uppsatt så måste det trippel labelas. En för kundens IP till egress PE, en satt av ASBR för egress PE och en för IGP next-hop. Använder man RR är detta ett väldigt skalbart alternativ.

VRF Lite

VRF Lite är vrf:er utan mpls.

show ip vrf
show cef vrf

Konfiguration

vrf upgrade-cli multi-af-mode common-policies
show vrf detail | i CLI

Kolla vilka interface som tillhör vilken vrf.

show ip vrf interfaces

ICMP

När en E-LSR får in ett IP-paket sänker den IP TTL med ett och sedan pushar den en label och kopierar TTLen till MPLS-headern. När sedan paketet traverserar en LSR sänks endast MPLS-TTLen men vid egress E-LSR kopieras MPLS-TTLen till IP TTL och skickas vidare. Detta går att ändra på så att även MPLS-TTL sätts till 255 av ingress E-LSR för att hela MPLS-nätet verkligen ska vara som ett router hop.

no mpls ip propagate-ttl

Ping

ping mpls ipv4 10.1.1.1/32 

Traceroute

traceroute mpls ipv4 10.1.1.1/32

NX-OS

Förutsättningar

install feature-set mpls
feature-set mpls
feature mpls l3vpn
feature mpls ldp
interface loopback 1
 ip address 10.0.0.1/24
mpls ldp configuration
 session protection
 router-id loopback 1

Aktivera på interface

interface e1/1
 mpls ip

Synk med routing protokoll

router isis P1
 mpls ldp sync

Authentication

ip prefix-list <namn> permit <granne1>/32
mpls ldp configuration
 password required for <prefix-list>
 password option 1 for <prefix-list> key-chain <key-chain-name>