1. LDP基本概念

Label Distribution Protocal标签分发协议为单播路由协议通告的前缀分配标签，并和LDP邻居交换标签。

其所产生的标签为本地标签，并非全局标签，因为每台路由器对相同的前缀分配的标签可能会不同。
会话建立使用UDP 646端口，交换LDP消息使用TCP 646端口。
对LIB有读写权限，对RIB有读权限。

1.1 上下游

标签传递的方向和路由传递的方向一致，即从直连目的网络的路由器始发。
标签传递的方向和数据流的方向相反。

以上图为例，标签从R1传递到R4。首先，R1将自己的管理地址分配了标签，并将其传给它的邻居R2。而R2自己会为这个前缀在本地分配自己的标签传给R3。这一传递过程一直到R4。而数据的发送方向则是从R4到R1。在这里R1离目的网络最近，它是下游；R4离数据源最近，它是上游。

1.2 标签空间

LDP对等体之间分配标签的数值范围被成为标签空间。LDP支持两种类型的标签空间：

每接口标签空间：每个接口使用一个独立的标签空间。不同接口使用的标签空间中包括的标签值可以相同。
每平台标签空间：整个LSR统一使用一个标签空间。

实际中，大部分都是使用每平台标签空间。有些是软件就不支持每接口标签空间。

1.3 LDP标识

LDP Identifier由俩部分组成，示例： 172.16.0.0:0。

冒号前的4个字节为LDP的RID，通常是路由器的管理地址。
冒号后的2个字节为LDP的标签空间。对于每平台标签空间，这个值总是为0。

LDP的RID可以通过手工设置，在没有明确指定的情况下，以下面的方式选出。

检查所有的Up接口的IP地址。
如果有环回接口，选择环回接口中最大的IP地址。
如果没有环回接口，选择接口中最大的IP地址。

正常情况下，都是手工指定LDP的RID，使用环回接口地址。使用逻辑接口地址的好处，是不受物理接口状态的影响。在使用物理接口的地址作为LDP的RID的情况下，如果物理接口Down了，则LDP的RID变为无效状态，设备的LDP会话都会中断，释放所有从这些会话学到的FEC和标签绑定信息，直接影响设备的数据转发。

%% ## 1.4 LDP会话

两台LSR需要通过会话机制来进行标签的交换。如果有多个标签空间，则为每个标签空间建立一个LDP会话。

2. LDP消息

2.1 LDP PDU

LDP Protocol Data Unit，即协议数据单元。所有的LDP信息都以PDU的形式通过TCP连接的形式发送的。它包括LDP PDU报头和LDP消息两部分。

2.2 LDP PDU报头格式

版本：长度2字节，包括协议的版本号，现在为1。
PDU长度：长度2字节，不包括版本和PDU长度本身的长度，最大为4096字节。
LDP标识：参照1.3节内容

2.3 LDP消息格式

U-bit：未知消息位。当收到未知消息的时候，如果是U-bit为0，则返回通知给消息产生者并忽略这条消息。如果是U-bit为1，则会直接忽略这个未知消息。
消息类型：后面详述。
消息长度：包括消息ID，必选和可选参数。

2.4 LDP消息类型

2.4.1 Hello

用于发现和维持对等体的Hello邻接。对于直连的对等体，发送Hello包到224.0.0.2的组播地址。如果是远端对等体，则直接发送单播Hello包。
Hello消息包括消息ID，通用Hello参数TLV和其他可选参数。
对于直连链路，默认的Hello间隔是15秒；对于远端对等体，默认的单播Hello间隔是45秒。
除了Hello的计时器外，还有保持的计时器，RFC推荐不小于3倍Hello间隔。
如果两端的LSR没有此标签空间的LDP会话，则建立LDP会话。

2.4.2 Initialization

在LDP建立会话时会交换初始化消息，包括消息ID，通用会话参数TLV和其他可选参数。

通用会话参数TLV包括的一些重要参数：

KeepAlive时间：从对等体收到的连续PDU的间隔的最长时间。在收到新的PDU后，保活计时器重置。
标签分发方式：A位为0是下游自主分发；为1是下游按需分发。
环路检测：D位为0表示禁用；为1表示启用。
路径矢量限制：如果环路检测禁用了则为0；如果设置了其他值，LSR检测经过的LSR的数量超过了设定值，则认为是出现了环路。
最大PDU长度
接收方LDP标识：标识接收方的标签空间。

2.4.3 Keepalive

LSR发送保活消息来检测LDP会话的有效性，包括消息ID和可选参数（实际无）。在会话保持时间，任何的LDP消息都会重置计时器，如果没有，则需要发送保活消息。

2.4.4 Address相关消息

Address： LSR发送地址消息通告它的接口地址给LDP对等体，包括消息ID和地址列表TLV。
Address Withdraw：LSR发送地址撤回消息给LDP对等体来撤回原来通告的接口地址，包括包括消息ID和地址列表TLV。

2.4.5 Label相关消息

Label Mapping：发送自己FEC和标签的绑定条目，包括消息ID，FEC TLV，Label TLV和可选参数。
Label Request：请求LDP对等体关于某条FEC的标签，包括消息ID，FEC TLV和可选参数。
Label Abort Request：放弃向LDP对等体请求某条FEC的标签请求的消息，包括消息ID，FEC TLV和可选参数。如果LDP对等体在收到放弃的消息之前就已经发送了该FEC的标签绑定，则忽略这条放弃消息。否则，它需要发送一条已放弃的通知信息，其包括放弃请求信息的信息ID。
Label Withdraw：向LDP对等体发送FEC和标签的绑定的撤回消息，意味着这个FEC已经不对应这个标签了，包括消息ID，FEC TLV，Label TLV（可选）和可选参数。
Label Release：告知LDP对等体自己不需要某个FEC的标签了，包括消息ID，FEC TLV，Label TLV（可选）和可选参数。

2.4.6 Notification

LSR发送通知消息给LDP对等体，消息包括关键错误或是建议信息，包括消息ID，Status TLV和可选参数。

2.5 参数TLV

U-bit：未知TLV位。行为同上。但不影响这条LDP消息里的其他TLV。 F-bit：转发未知TLV位。如果为0，则不转发。为1，则在转发这条LDP消息的时候携带这条TLV。 Type：TLV类型，决定了怎么解码Value的值。 Value：具体信息。

当TLV的U和F都为1，这条TLV可以作为透明信息传输，不识别这条TLV的节点依然可以转发它。

常用的TLV有：

FEC TLV：包含一个或多个FEC要素，譬如前缀地址和掩码。
Label TLV：用于通告，请求，放弃以及撤回标签映射。
Address List TLV：出现在地址及地址撤回的消息里，包括地址和地址家族。
Hop Count TLV：用于在创建LSP时计算LSP的跳数。
Path Vector TLV：用在标签请求消息时，记录请求消息经过的LSR。用在标签映射消息时，记录标签传播时经过的LSR。
Status TLV：通知消息携带事件的状态。

3 LDP操作流程

3.1 邻居发现

3.1.1 直连邻居的发现

MPLS接口发送Hello消息到224.0.0.2的组播地址，使用对端UDP 646端口。
如果对端也有MPLS接口，也会发送同样的消息。
这时双方都知道对方的存在，建立起Hello邻接关系。

3.1.2 远端邻居的发现

发送单播Hello消息到特定的地址，使用对端UDP 646端口。
发起请求的LSR发送目标Hello消息，目标LSR可以选择回应或是忽略这个Hello消息。
这时双方都知道对方的存在，建立起Hello邻接关系。

3.2 建立会话

3.2.1 建立传输连接

在两个LSR之间建立起Hello邻接之后，会尝试建立TCP连接。
LDP RID大的一侧作为主动LSR，另一侧为被动LSR。
主动LSR发起到对端TCP端口646的连接。而被动LSR只能等待主动LSR先发起TCP连接。

3.2.2 初始化会话

在传输连接建立后，主动LSR发送初始化消息。
被动LSR接收到主动LSR发的初始化消息后，如果其携带的参数是可以接受的，则其也发送自己的初始化消息发给主动LSR，并发送保活消息。如果参数不可解决，则发送通知消息，主动LSR关闭TCP连接。
主动LSR收到被动LSR的初始化消息。如果接受其携带的参数，则发送保活消息。如果不接受其携带的参数，则发送通知消息并关闭TCP连接。
当双方都收到第一个保活消息后，则会话建立成功。

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