MPLS VPN技术原理（下篇）

3 基于MPLS的VPN实现

3.1 VPN的历史

VPN服务是很早就提出的概念，不过以前电信提供商提供VPN是在传输网上提供的覆盖型的VPN服务。电信运营商给用户出租线路，用户上层使用何种的路由协议、路由怎么走等等，这些电信运营商不管。这种租用线路来搭建VPN的好处是安全，但是价格昂贵，线路资源浪费严重。

后来随着IP网络的全面铺开，电信服务提供商在竞争的压力下，不得不提供更加廉价的VPN服务，也就是三层VPN服务。通过提供给用户一个IP平台，用户通过IP Over IP的封装格式在公网上打隧道，同时也提供了加密等等的手段

提供安全保障。这类VPN用户在目前的网络上数量还是相当巨大的！但是这类VPN服务因大量的加密工作、传统路由器根据IP包头的目的地址转发效率不高等等的原因不是非常令人满意。

MPLS技术的出现和BGP协议的改进，让大家看到了另一种实现VPN的曙光。

3.2 MPLS/VPN体系结构

3.2.1 PE路由器的改造和VRF的导入

为了让PE路由器上能区分是哪个本地接口上送来的VPN用户路由，在PE路由器上创建了大量的虚拟路由器，每个虚拟路由器都有各自的路由表和转发表，这些路由表和转发表统称为VRF(VPN Routing and Forwarding instances)。一个VRF定义了连到PE路由器上的VPN成员。VRF中包含了IP路由表，IP转发表（也成为CEF表），使用该CEF表的接口集和路由协议参数和路由导入导出规则等等。

在VRF中定义的和VPN业务有关的两个重要参数是RD(Route Distinguisher)和RT(Route Target)。RD和RT长度都是64比特。

有了虚拟路由器就能隔离不同VPN用户之间的路由，也能解决不同VPN之间IP地址空间重叠的问题。

3.2.2 MP-BGP协议对VPN用户路由的发布

正常的BGP4协议能只传递IPv4的路由，由于不同VPN用户具有地址空间重叠的问题，必须修改BGP协议。BGP最大的优点是扩展性好，可以在原来的基础上再定义新的属性，通过对BGP修改，把BGP4扩展成MP-BGP。在MP-IBGP邻居间传递VPN用户路由时打上RD标记，这样VPN用户传来的IPv4路由转变为VPNv4路由，这样保证VPN用户的路由到了对端的PE上，能够使对端PE区分开地址空间重叠但不同的VPN用户路由。例子如下：

在PE1、PE2、PE3上分别配置VRF参数，其中VPN1用户的RD=6500:1，RT=100:1 ，VPN2用户的RD=6500:2、RT=100:2。所有VRF可以同时 导入和导出所定义的RT。

以PE2为例，PE2从接口S0上获得由CE4传来的有关10.1.1.0/8的路由，PE2把该路由放置到和S0有关的VRF所管辖的IP路由表中，并且分配该路由的本地标签，注意该标签是本地唯一的。通过路由重新发布把VRF所管辖的IP路由表中的路由重新发布到BGP表中，此时通过参考VRF表的RD、RT参数，把正常的IPv4路由变成VPNv4路由，如10.1.1.0/8变成6500:1:10.1.1.0/8，同时把导出(Export)RT值和该路由的本地标签值等等的属性全部加到该路由条目中去。通过MP-IBGP会话，PE2把这条VPNv4路由发送的PE1处，PE1收到了两条有关10.1.1.0/8的路由，其中一条是由PE3发来的，由于RD的不同，导致该两条路由没有可比性。MP-BGP接受到该两条路由后的后继工作是：去掉VPN4路由所带的RD值，使之恢复IPv4路由原貌，并且根据各VRF配置的允许导入(Import)的RT值，把IPv4倒到各个VRF管辖的路由表和CEF表中，也就是说带有RT=100:1的10.1.1.0/8的路由倒到VRF1所管的路由表和CEF表中，带有RT=100:2的10.1.1.0/8的路由倒到VRF2所管辖的路由表和CEF表中。再通过CE和PE之间的路由协议，PE把不同的VRF管辖的路由表内容通告的各自的相联的CE中去。

目前PE和CE之间可支持的路由协议只有四种BGP、OSPF、RIP2或者静态路由。

3.2.3 MPLS/VPN中标签分组的转发

同过MP-BGP协议各个VPN用户路由器学习到正确的路由，现在看看如何转发用户数据的。

1.CE1接收到发往10.1.1.1的IP数据包，查询路由表，把该IP数据包发送到PE1。

2.PE1从S1口上收到IP数据包后，根据S1所在的VRF，查询对应的CEF表，数据包打上标签8，注意该标签就是通过MP-BGP协议传来的。PE1继续查询全局CEF表，获知要把数据发往10.1.1.1，必须先发送到PE2，而要发送到PE2，则必须打上由P1告知的标签2。所以该IP包被打上了两个标签。

3.P1接收到标签包后，分析顶层的标签，把顶层标签换成4，继续发送的P2。

4.P2和P1一样做同样的操作，由于次末中继弹出机制，P2去掉标签4，直接把只带有一个标签的标签包发送的PE2。

5.PE2收到标签包后，分析标签头，由于该标签8是它本地产生的，而且是本地唯一的，所以PE2很容易查出带有标签8的标签包应该去掉标签，恢复IP包原貌，从S1端口发出。

6.CE2获得IP数据包后，进行路由查找，把数据发送到10.1.1.0/8网段上。

4 MPLS/VPN配置实例

要提供VPN服务的前提是：服务提供商的网络必须启用标签交换功能，即把以前的数据网络升级为MPLS网络。然后具体配置PE，PE上的配置按六步走：

1.定义并且配置VRF

2.定义并且配置RD

3.定义RT，并且配置导入导出策略

4.配置MP-BGP协议

5.配置PE到CE的路由协议

6.配置连接CE的接口，将该接口和前面定义的VRF联系起来。

上图中CE1、CE2、CE3组成一个VPN，其中PE3和CE3之间走RIP2协议，PE2和CE2之间走BGP协议。整个As 6500中走OSPF协议。

PE3的部分配置如下：

ip cef ----启用CEF转发功能

ip vrf Red ----定义一个 VRF ,名字为Red

description For Red User Vpn

rd 6500:1 ----定义RD值为6500:1

route-target export 6500:1 ----定义导出策略

route-target import 6500:1 ---定义导入策略

router rip ----配置PE3到CE3的路由协议RIP2

version 2

address-family ipv4 vrf Red

version 2

redistribute bgp 6500 metric 1---将BGP学到的路由从新发布的RIP2中，

network 192.168.1.0 使CE3能学到同一VPN中的其他路由

no auto-summary

exit-address-family

router bgp 6500 ---配置BGP协议

no synchronization

no bgp default ipv4-unicast

bgp log-neighbor-changes

neighbor 192.168.168.2 remote-as 6500 ---和PE2建立邻居关系

neighbor 192.168.168.2 update-source Loopback0

no auto-summary

address-family ipv4 vrf Red ----为VPN用户配置IPv4地址家族，使

redistribute rip metric 1 VRF Red 所管辖的路由表中的路由从新发布到BGP协议中去。

no auto-summary

no synchronization

exit-address-family

address-family vpnv4 ----具体配置和PE2的关系，使PE3和PE2之间能交换VPNv4路由

neighbor 192.168.168.2 activate

neighbor 192.168.168.2 send-community both

no auto-summary

exit-address-family

interface Ethernet0/1 -----配置连接CE3的接口

ip vrf forwarding Red -----使该接口和前面定义的VRF Red联系起来

ip address 192.168.1.17 255.255.255.252

interface Ethernet0/0 ---配置联系到7206上接口

ip address 192.168.1.10 255.255.255.252

half-duplex

tag-switching ip ---在该接口上启用标签交换

PE2上的部分配置如下：

ipcef ----启用CEF转发功能

ip vrf Red ----定义一个 VRF ,名字为Red

description For Red User Vpn

rd 6500:1 ----定义RD值为6500:1

route-target export 6500:1 ----定义导出策略

route-target import 6500:1 ---定义导入策略

同时上传附件router bgp 6500 ---?配制BGP协议

no synchronization

no bgp default ipv4-unicast

bgp log-neighbor-changes

neighbor 192.168.168.4 remote-as 6500

neighbor 192.168.168.4 update-source Loopback0

neighbor 192.168.168.4 next-hop-self ----这点在PE-CE之间路由协议为BGP时，一定要配置。

no auto-summary

address-family ipv4 vrf Red

neighbor 10.10.40.1 remote-as 6504 --配置和CE2之间的路由协议BGP

neighbor 10.10.40.1 activate

no auto-summary

no synchronization

en-address-family

address-family vpnv4