Juniper MX搭建BGP信令的MPLS L2 VPLS组网

本文最后更新于 2024年4月4日 中午

简介

本实验使用Juniper vMX 在PNET-LAB上运行搭建，使用BGP信令搭建VPLS。

PS：BGP信令会自动建立VPLS互联，不需要手动指定。

Juniper 系列文章：https://songxwn.com/categories/Juniper/

https://www.juniper.net/documentation/en_US/junos/topics/example/vpls-bgp-configuring.html

基础理论

VPLS称为虚拟专用局域网业务（Virtual Private LAN Service），是公用网络中提供的一种点到多点的L2VPN（Layer 2 Virtual Private Network）业务，使地域上隔离的用户站点能通过MAN/WAN（Metropolitan Area Network/Wide Area Network）相连，并且使各个站点间的连接效果像在一个LAN（Local Area Network）中一样。它是一种基于MPLS（MultiProtocol Label Switching）和以太网的二层VPN技术，也被称为透明局域网业务TLS（Transparent LAN Service）。

VPLS的典型组网如下图所示，处于不同物理位置的用户通过接入不同的PE设备，实现用户之间的互相通信。从用户的角度来看，整个VPLS网络就是一个二层交换的交换机，用户之间就像直接通过LAN互连在一起一样。

VPLS基本传输结构

如下图所示，整个VPLS网络就像一个交换机，它通过MPLS隧道在每个VPN的各个Site之间建立虚链路（PW），并通过PW将用户二层报文在站点间透传。对于PE（Provider Edge）设备，它会在转发报文的同时学习源MAC并建立MAC转发表项，完成MAC地址与用户接入接口（AC接口）和虚链路（PW）的映射关系。

VPLS网络中各组件的概念如下：

名称 全称 概念
AC（Attachment Circuit） 接入电路 用户与服务提供商之间的连接，即连接CE与PE的链路。支持的接口类型仅支持EVC二层子接口。
PW（Pseudo Wire） 伪线 两个PE设备上VSI之间的一条双向虚拟连接。它由一对方向相反的单向的MPLS VC（Virtual Circuit）组成，也称为仿真电路。
VSI（Virtual Switch Instance） 虚拟交换实例 VSI是交换机上为每一个VPLS单独划分的一个虚拟交换处理单元，在每一个VSI中都有独立的一张MAC地址表和转发器，并负责终结PW。
PW Signaling PW信令协议 VPLS实现的基础，用于创建和维护PW。目前，PW信令协议主要有LDP（Label Distribution Protocol）和BGP（Border Gateway Protocol）。
Tunnel 隧道 用于承载PW，一条隧道上可以承载多条PW。隧道是一条本地PE与对端PE之间的直连通道，完成PE之间的数据透明传输，可以是LSP（Label Switched Path）隧道。
Forwarder 转发器 转发器相当于VPLS的转发表。PE收到AC上送的数据帧，由转发器选定转发报文使用的PW。

PW信令协议

PW信令协议主要有LDP和BGP。在信令协议基础上实现的VPLS可以分为以下几种:

  • LDP方式的VPLS

  • BGP方式的VPLS

类型 描述 特点 应用场景
LDP方式的VPLS 采用LDP作为信令协议，也称为Martini方式的VPLS。 协议比较简单，对PE设备要求低，不能提供VPN成员自动发现机制，需要手工配置。 适合用在Site点比较少，不需要或很少跨域的情况，特别是PE不运行BGP的时候。
在增加PE时需要在每个PE上都配置到新PE的PW。
在每两个PE之间建立LDP Session，其Session数与PE数的平方成正比。
当需要时才对每个PE分配一个标签，标签利用率高。
在跨域时，必须保证所有域中配置的VSI都使用同一个VSI ID值空间。
BGP方式的VPLS 采用BGP作为信令协议，也称为Kompella方式的VPLS。 要求PE设备运行BGP，对PE设备要求高，可以提供VPN成员自动发现机制，用户使用简单。 适合用在大型网络的核心层，PE本身运行BGP以及有跨域需求的情况。
在增加PE时只要PE数没有超过标签块大小就不需要修改原有PE上的配置，只需配置新的PE。
利用RR（Route Reflector）降低BGP连接数，从而提高网络的可扩展性。
分配一个标签块，对标签有一定浪费。
在跨域时，采用VPN Target识别VPN关系，对跨域的限制较小。

LDP方式的VPLS

介绍

LDP方式的VPLS（Martini方式VPLS）采用静态发现机制实现成员发现，采用LDP作为信令。这种方式通过扩展标准LDP的TLV来携带VPLS的信息，增加了128类型和129类型的FEC TLV。建立PW时的标签发布方式采用DU模式，标签保持方式采用Liberal Label Retention。

实现过程

  • 利用LDP信令协议建立PW的过程如图4-4所示：

    图4-4 利用LDP信令协议建立PW的过程

    1. 当PE1和VSI关联并指定PE2为其对端后，此时如果PE1和PE2之间的LDP Session已经建立，PE1则采用DU方式主动向PE2发送标签映射消息（Label Mapping Message），该消息中包含PW ID和与该PW ID绑定的VC标签，以及接口参数。

    2. PE2收到该标签映射消息后，会检查本地是否也和该VSI进行了关联。如果已经关联并且封装类型等参数也相同，则说明PE1和PE2的VSI都在同一个VPN内。此时PE2将接受标签映射消息，即单向VC1建立成功。同时，PE2向PE1回应自己的标签映射消息，PE1收到PE2的标签映射消息后作同样的检查和处理，最终也成功建立VC2。

  • 利用LDP信令协议拆除PW的过程如图4-5所示：

    图4-5 利用LDP信令协议拆除PW的过程

    1. 当PE1取消指定PE2为其对端后，PE1向PE2发送标签撤除消息（Label Withdrawal Message），PE2收到该消息后拆除VC1，并向PE1回应标签释放消息（Label Release Message）。

    2. PE1收到标签释放消息后，释放标签并拆除VC2。

BGP方式的VPLS

介绍

BGP方式的VPLS（Kompella方式VPLS）采用动态发现机制实现成员发现，用BGP作为信令。这种方式利用BGP的多协议扩展（MP-BGP）传递VPLS成员信息，其中MP-REACH和MP-UNREACH属性传递VPLS的标签信息，接口参数信息在扩展团体属性中传递，VPN成员关系靠RD(Route Distinguish)和VPN-Target来确定，RD和VPN-TARGET都在扩展团体属性中传递。

实现过程

  • 利用BGP信令协议建立PW的过程如图4-6所示：

    图4-6 利用BGP信令协议建立PW的过程

    1. 当PE1和VSI关联并指定PE2为其对端后，此时如果PE1和PE2之间的BGP Session已经建立，PE1则向PE2发送携带MP-REACH属性的Update消息，包括Site ID和标签块信息。

    2. PE2收到该Update消息后，根据自己的Site ID和报文中的标签块，计算出唯一的一个标签值，作为VC标签，此时单向VC1建立成功。同时，PE2根据报文中Site ID和本地标签块，也可以得到PE1的VC标签值，并向PE1发送Update消息，PE1收到PE2的Update消息后作同样的检查和处理，最终也成功建立VC2。

  • 利用BGP信令协议拆除PW的过程如图4-7所示：

    图4-7 利用BGP信令协议拆除PW的过程

    1. 当PE1取消指定PE2为其对端后，PE1向PE2发送携带MP-UNREACH属性的Update消息，PE2收到该消息后释放标签并拆除VC1，同时向PE1回应携带MP-UNREACH属性的Update消息。

    2. PE1收到标签释放消息后，释放标签并拆除VC2。

环路避免

在以太网上，为了避免环路，一般的二层网络都要求使能STP（Spanning Tree Protocol）协议。但是对使用VPLS的用户来说，不会感知到ISP（Internet Service Provider）的网络，因此在私网侧使能STP的时候，不能把ISP的网络考虑进来。因而VPLS中使用PW全连接和水平分割转发来避免环路：

PE之间逻辑上全连接（PW全连接），也就是每个PE必须为每一个VPLS转发实例创建一棵到该实例下的所有其他PE设备的树。

每个PE设备必须支持水平分割转发来避免环路。“水平分割转发”的意思就是从公网侧PW收到的数据包不再转发到这个VSI关联的其它PW上，只能转发到私网侧，从PE收到的报文不转发到其他PE。也就是说要求任意两个PE之间通过直接相连的PW通信，而不能通过第三个PE设备中转报文，这也是PE之间需要建立全连接（PW全连接）的原因。

PE间全连接和水平分割一起保证了VPLS转发的可达性和无环路。当CE到PE有多条连接，或连接到同一个VPLS VPN的不同CE间有连接时，VPLS不能保证没有环路发生，需要使用其他方法来避环。

对于用户来说，在L2VPN私网内运行STP协议是允许的，所有的STP的BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文只是在ISP的网络上透传。

BGP-VPLS实验拓扑

  • MX1-4 之间配置ISIS L2 打通底层路由。

  • MX1-4 之间建立MP-iBGP，开启L2VPN地址族。

  • MX1-4 之间建立LDP，用于公网MPLS隧道建立。

  • 创建VPLS VRF配置RD RT，配置唯一站点关联接入端口。

分步配置- 以MX1为例

ISIS 基础路由和接口配置

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set interfaces lo0 unit 0 family inet address 1.1.1.1/32
set interfaces lo0 unit 0 family iso address 49.0001.0000.0000.0001.00
set interfaces lo0 unit 0 family mpls
# 配置Lookback0口IP地址，ISIS的NET地址，开启MPLS。
set interfaces ge-0/0/1 unit 0 family inet address 12.1.1.1/24
set interfaces ge-0/0/1 unit 0 family iso
set interfaces ge-0/0/1 unit 0 family mpls
set interfaces ge-0/0/2 unit 0 family inet address 13.1.1.1/24
set interfaces ge-0/0/2 unit 0 family iso
set interfaces ge-0/0/2 unit 0 family mpls
# 配置两个骨干接口，配置互联IP，开启ISIS ISO、开启MPLS。
set protocols isis interface ge-0/0/1.0 hello-padding disable
set protocols isis interface ge-0/0/1.0 point-to-point
set protocols isis interface ge-0/0/2.0 point-to-point
set protocols isis interface ge-0/0/2.0 hello-padding disable
# ISIS宣告骨干互联接口，配置为P2P网络类型，关闭Hello报文填充。
set protocols isis interface lo0.0 passive
# ISIS宣告lookback 口，并配置为被动接口。
set protocols isis level 2 wide-metrics-only
# 配置ISIS L2 度量值计算为宽。
set protocols isis level 1 disable
# 关闭ISIS L1，只使用L2互联。

MP-iBGP - L2VPN

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set routing-options autonomous-system 9527 
set routing-options router-id 1.1.1.1
# 配置BGP AS号，全局路由ID
set protocols bgp group songxwn.com local-address 2.2.2.2 
# 创建BGP组，并指定为iBGP
set protocols bgp group songxwn.com type internal
# 配置源IP为LookbackIP
set protocols bgp group songxwn.com 
set protocols bgp group songxwn.com neighbor 3.3.3.3
set protocols bgp group songxwn.com neighbor 4.4.4.4
# 建立iBGP邻居
set protocols bgp group songxwn.com family l2vpn signaling
# 开启l2vpn地址族，允许传递l2vpn类路由。

LDP和MPLS配置

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set protocols ldp interface ge-0/0/1.0
set protocols ldp interface ge-0/0/2.0
set protocols ldp interface lo0.0
# 骨干互联接口，Lookback口开启LDP
set protocols mpls interface lo0.0
set protocols mpls interface 
set protocols mpls interface 
# 骨干互联接口，Lookback口开启MPLS

VPLS AC 接入配置

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set interfaces ge-0/0/3 vlan-tagging
set interfaces ge-0/0/3 encapsulation vlan-vpls
set interfaces ge-0/0/3 unit 0 encapsulation vlan-vpls
set interfaces ge-0/0/3 unit 0 vlan-id 600
set interfaces ge-0/0/3 unit 0 family vpls
# 带VLAN接入，带VLAN传输，发送到对端也会带VLAN。
set interfaces ge-0/0/4 encapsulation ethernet-vpls
set interfaces ge-0/0/4 unit 0 family vpls
# 不带VLAN接入

VPLS 路由实例配置

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set routing-instances songxwn.com instance-type vpls
set routing-instances songxwn.com 
set routing-instances songxwn.com interface ge-0/0/3.0
 
set routing-instances songxwn.com no-tunnel-services
set routing-instances songxwn.com route-distinguisher 192.168.0.1:9527
set routing-instances songxwn.com vrf-target target:9527:9527
set routing-instances songxwn.com protocols vpls no-tunnel-services
set routing-instances songxwn.com protocols vpls site MX1 site-identifier 1
set routing-instances songxwn.com protocols vpls site MX1 interface ge-0/0/3.0
set routing-instances songxwn.com protocols vpls site

  • RD - 帮助 BGP 区分 可能相同的网络层可达性信息 （NLRI） 从不同 VPLS 实例接收的消息。每个VPLS路由实例 在 PE 路由器上配置的必须具有唯一的路由区分器。

  • RT - 定义哪个路由是 VPLS 的一部分。 唯一的路由目标有助于区分不同的 VPLS 服务在同一路由器上。

  • site - 提供 VPLS 站点的唯一名称，全局唯一。

  • site-identifier - 提供唯一的数字标识符 对于 VPLS 站点，全局唯一。

PS：no-tunnel-services 参考 https://www.juniper.net/documentation/cn/zh/software/junos/vpn-l2/topics/task/vpls-configuring-without-tunnel-services-pic.html

https://www.juniper.net/documentation/en_US/junos/topics/concept/vpls-security-routing-instance-understanding.html

MX1 配置一览

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# MX1 配置
set interfaces ge-0/0/3 vlan-tagging
set interfaces ge-0/0/3 encapsulation vlan-vpls
set interfaces ge-0/0/3 unit 0 encapsulation vlan-vpls
set interfaces ge-0/0/3 unit 0 vlan-id 600
set interfaces ge-0/0/3 unit 0 family vpls
set interfaces ge-0/0/4 encapsulation ethernet-vpls
set interfaces ge-0/0/4 unit 0 family vpls
## AC 接入端口配置
set interfaces ge-0/0/1 unit 0 family inet address 12.1.1.1/24
set interfaces ge-0/0/1 unit 0 family iso
set interfaces ge-0/0/1 unit 0 family mpls
set interfaces ge-0/0/2 unit 0 family inet address 13.1.1.1/24
set interfaces ge-0/0/2 unit 0 family iso
set interfaces ge-0/0/2 unit 0 family mpls
## 骨干互联接口配置
set interfaces lo0 unit 0 family inet address 1.1.1.1/32
set interfaces lo0 unit 0 family iso address 49.0001.0000.0000.0001.00
set interfaces lo0 unit 0 family mpls
## Lookback0口配置
set routing-instances songxwn.com instance-type vpls
set routing-instances songxwn.com protocols vpls site MX1 interface ge-0/0/4.0
set routing-instances songxwn.com protocols vpls site MX1 site-identifier 1
set routing-instances songxwn.com protocols vpls no-tunnel-services
set routing-instances songxwn.com interface ge-0/0/4.0
set routing-instances songxwn.com route-distinguisher 192.168.0.1:9527
set routing-instances songxwn.com vrf-target target:9527:9527
## VPLS 路由实例配置
set protocols isis interface ge-0/0/1.0 hello-padding disable
set protocols isis interface ge-0/0/1.0 point-to-point
set protocols isis interface ge-0/0/2.0 point-to-point
set protocols isis interface ge-0/0/2.0 hello-padding disable
set protocols isis interface lo0.0 passive
set protocols isis level 2 wide-metrics-only
set protocols isis level 1 disable
## ISIS互联配置
set protocols ldp interface ge-0/0/1.0
set protocols ldp interface ge-0/0/2.0
set protocols ldp interface lo0.0
## LDP配置
set protocols mpls interface lo0.0
set protocols mpls interface ge-0/0/1.0
set protocols mpls interface ge-0/0/2.0
## MPLS配置
set routing-options autonomous-system 9527 
# 配置BGP AS号
set protocols bgp group songxwn.com type internal
# 创建BGP组，并指定为iBGP
set protocols bgp group songxwn.com local-address 4.4.4.4
set protocols bgp group songxwn.com neighbor 3.3.3.3
set protocols bgp group songxwn.com neighbor 1.1.1.1
set protocols bgp group songxwn.com neighbor 2.2.2.2
#BGP Peer配置
set protocols bgp group songxwn.com family l2vpn signaling
# 开启l2vpn地址族，允许传递l2vpn类路由。

从MX4 接入PC Ping MX1 接入PC 抓包

VPLS 连接验证

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show vpls connections

验证VPLS MAC地址表(有通信才会有地址)

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show vpls mac-table

验证VPLS MPLS转发表

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show route forwarding-table family mpls

验证BGP、ISIS、LDP邻居

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show bgp summary 
Threading mode: BGP I/O
Default eBGP mode: advertise - accept, receive - accept
Groups: 1 Peers: 3 Down peers: 0
Table          Tot Paths  Act Paths Suppressed    History Damp State    Pending
bgp.l2vpn.0          
                       3          3          0          0          0          0
Peer                     AS      InPkt     OutPkt    OutQ   Flaps Last Up/Dwn State|#Active/Received/Accepted/Damped...
2.2.2.2                9527       1238       1237       0       0     9:13:27 Establ
  bgp.l2vpn.0: 1/1/1/0
  songxwn.com.l2vpn.0: 1/1/1/0
3.3.3.3                9527         57         56       0       0       24:07 Establ
  bgp.l2vpn.0: 1/1/1/0
  songxwn.com.l2vpn.0: 1/1/1/0
4.4.4.4                9527         39         38       0       0       15:55 Establ
  bgp.l2vpn.0: 1/1/1/0
  songxwn.com.l2vpn.0: 1/1/1/0
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show isis adjacency 
Interface             System         L State         Hold (secs) SNPA
ge-0/0/1.0            MX2            2  Up                    23
ge-0/0/2.0            MX3            2  Up                    20
show ldp session 
Address                             State       Connection  Hold time  Adv. Mode
2.2.2.2                             Operational Open          20         DU
3.3.3.3                             Operational Open          29         DU

参考文档

https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100075312/ea751f32

https://www.h3c.com/cn/d_200805/606212_30003_0.htm

https://www.juniper.net/documentation/en_US/junos/topics/example/vpls-bgp-configuring.html

https://www.juniper.net/documentation/cn/zh/software/nce/feature-guide-virtual-private-lan-service/topics/example/vpls-bgp-configuring-detailed-solutions.html

主要还有大侠唐在飞的大力支持

Juniper
#network #bgp #mpls #vpls #ldp
Juniper MX搭建BGP信令的MPLS L2 VPLS组网
https://songxwn.com/Juniper-BGP-VPLS/
作者
Song
发布于
2024年4月4日
更新于
2024年4月4日
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