计算机网络-LDP工作原理

最近都比较忙，好久没有更新了。前面文章学习了LDP的一些基本概念，今天来学习一下LDP的基本工作原理。LDP的工作原理主要分为会话建立、标签分发、标签保持与维护等过程管理。今天先来了解LDP的会话建立过程与状态变化。

一、LDP会话建立

LDP（标签分发协议）是一种用于在MPLS网络中分发标签信息的协议。LDP会话状态机描述了LDP会话的建立、维护和拆除过程。以下是LDP的工作原理与状态变化的详细描述：

LDP使用五种状态来描述LDP会话状态机：Non-Existent、Initialized、OpenRec、OpenSent、Operational。

1.1 Non-Existent状态

描述：LDP会话的初始状态。在此状态下，双方发送HELLO消息，选举主动方。在收到TCP连接建立成功的消息后变为Initialized状态。

动作：发送HELLO消息，类似于OSPF的hello包，先进行邻居发现，确定主动方和被动方。

1.2 Initialized状态

描述：该状态下分为主动方和被动方两种情况。主动方将主动发送Initialization消息，转向OpenSent状态，等待回应的Initialization消息；被动方在此状态下收到主动方发给自己的Initialization消息，如果收到的Initialization消息的参数可以接受，则发送Initialization和KeepAlive消息转向OpenRec状态。如果收到的Initialization消息参数不能接受或Initialization消息超时则转向Non-Existent状态。

动作：主动方发送Initialization消息；被动方发送Initialization和KeepAlive消息。

1.3 OpenSent状态

描述：此状态为主动方发送Initialization消息后的状态。 在此状态下等待被动方回应Initialization消息和KeepAlive消息。如果收到的Initialization消息中的参数可以接受则转向OpenRec状态；如果参数不能接受或Initialization消息超时则转向Non-Existent状态。

动作：等待被动方回应Initialization消息和KeepAlive消息。

1.4 OpenRec状态

描述：在此状态下不管主动方还是被动方都是发出KeepAlive后的状态。 在等待对方回应KeepAlive，只要收到KeepAlive消息就转向Operational状态；如果收到其它消息或KeepAlive超时则转向Non-Existent状态。

动作：发送KeepAlive消息。

1.5 Operational状态

描述：此状态是LDP会话成功建立的标志。 在此状态下可以发送和接收所有其他的LDP消息。在此状态如果KeepAlive超时或收到致命错误的Notification消息（Shutdown消息）或者自己主动发送Shutdown消息主动结束会话，都会转向Non-Existent状态。

动作：发送和接收所有其他的LDP消息。

二、LDP发现阶段与TCP连接建立

发现阶段：

• 设备通过周期性地发送LDP链路Hello报文（LDP Link Hello），实现LDP基本发现机制。
• LDP链路Hello报文使用UDP报文，目的地址是组播地址224.0.0.2。如果LSR在特定接口接收到LDP链路Hello报文，表明该接口存在LDP邻接体。

TCP连接建立阶段：

• Hello报文中携带传输地址，双方后续将使用传输地址建立LDP会话。
• 传输地址较大的一方作为主动方，主动发起建立TCP连接。
• 经过TCP三次握手之后，两者建立起TCP连接。

简单理解就是路由器在接口通过携带IP地址和端口的hello包发送到组播地址224.0.0.2:646，如果有收到其它路由器的hello包说明有LDP邻居可能存在。双方以IP地址大的为主动方，开始建立TCP三次握手。TCP连接建立成功后状态变更转换为Initialized后。

Non-Existent–>发送hello包–>TCP连接–>Initialized

三、LDP会话建立 - 会话建立与保持

1. TCP连接建立成功后，主动方R2（传输地址大的一方）发送LDP初始化报文，协商建立LDP会话的相关参数。
2. LDP会话的相关参数包括LDP协议版本、标签分发方式、KeepAlive保持定时器的值、最大PDU长度和标签空间等。
3. 被动方R1收到初始化报文后，若接受R2的相关参数，则回应KeepAlive报文作为确认，为了提高发送效率同时发送自己的初始化报文Initialization消息。
4. R2收到R1的初始化报文后，若接受相关参数，则回复KeepAlive报文给R1。
5. 双方都收到对端的KeepAlive报文后，会话建立成功。后续通过周期性发送的KeepAlive报文

在上面TCP连接建立成功，状态转换为Initialized后，主动方发送初始化Initialization消息，被动方回应KeepAlive报文并附上自己的Initialization消息，主动方收到并回复KeepAlive报文，双方会话建立成功，状态变化为Operational状态。

最后，在此状态如果KeepAlive超时或收到致命错误的Notification消息（Shutdown消息）或者自己主动发送Shutdown消息主动结束会话，都会转向Non-Existent状态。

四、LSR ID与LDP ID

在前面的文章我们学习了每一台运行了LDP的LSR除了必须配置LSR ID，还必须拥有LDP ID，例如2.2.2.2:0。

这里还有一个TransportAddress表示用来建立TCP连接的地址。缺省情况下，公网的LDP传输地址等于设备的LSR ID，私网的传输地址等于接口的主IP地址。 在接口视图下，使用mpls ldp transport-address命令，可以修改传输地址。

五、LDP会话状态

通过display mpls ldp session可以查看LDP会话的状态。

Status：LDP会话的状态；Operational表示LDP会话建立成功；还有如下的状态：

• NonExistent：表示LDP会话的最初状态。在此状态双方互相发送Hello消息，在收到TCP连接建立成功事件的触发后变为Initialized状态。
• Initialized：表示LDP会话处于初始化状态。
• Open Sent：表示LDP会话进入初始化状态后，主动方给被动方发送了Initialized消息，并等待对方的回应。
• Open Recv：表示LDP会话进入初始化状态后，当双方都收到了对方发送的KeepAlive消息后，LDP会话进入Operational状态。

LAM：标签发布模式：

• 标签发布模式有DU和DoD两种模式
• 此例中采用的是DU

SsnRole：LSR在LDP会话中的角色；

• Active表示建立LDP会话的主动方；
• Passive表示建立LDP会话的被动方；

总结：今天主要学习LDP会话建立的几种状态和过程管理。LDP使用五种状态来描述LDP会话状态机：Non-Existent、Initialized、OpenRec、OpenSent、Operational。通过发送hello包、建立TCP连接、会话状态管理实现LDP的管理。