MPLS VPN中的CSC组网方案

一、为什么需要CSC？

MPLS（Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换）作为一种在全球网络中大规模部署的隧道技术，需要适应各种复杂的业务场景。其中，运营商的不同城域网之间，或相互协作的运营商骨干网之间经常存在着跨域的情况，面对路由信息需要在不同域间传递而带来的信息交互复杂的问题，诞生了跨域（Inter-AS）VPN和CSC两种解决方案。

其中，CSC是一种分层VPN模型，如下图所示，它允许网络中的服务提供商的用户本身也是一个服务提供商，前者称为提供商运营商或一级运营商，后者称为客户运营商或二级运营商。一级运营商允许二级运营商是ISP（Internet Service Provider，Internet服务提供商）或二级运营商是BGP/MPLS IP VPN服务提供商，二级运营商可以通过MPLS骨干网实现互联，有利于一级、二级运营商的运维。

CSC组网图

1.1  对一级运营商的好处

通过实现CSC，一级运营商可以获得如下好处：

一级运营商允许多个二级运营商接入同个骨干网，不需要为二级运营商单独创建和维护骨干网，在降低维护成本的同时实现管理操作的简化以及管理效率的提升。

一级运营商使用一个骨干网就可以为多个二级运营商提供VPN服务和Internet服务，可以增加一级运营商的收益。

1.2  对二级运营商的好处

通过实现CSC，二级运营商可以获得如下好处：

二级运营商可以通过将配置、管理和维护操作交由一级运营商来承担减轻自身负担。

二级运营商使用的地址独立于其客户及一级运营商，便于二级运营商的地址规划。

二级运营商可以是ISP或BGP/MPLS IP VPN服务提供商，对安全性和带宽有不同要求的二级运营商都可以被满足。

二、CSC有哪些解决方案？

为了保持良好的可扩展性，二级运营商采用类似stub VPN的工作方式，即一级运营商CE只把二级运营商内部的路由发布给一级运营商的PE，不发布二级运营商客户的路由。下面我们将分别介绍二级运营商为ISP和BGP/MPLS IP VPN服务提供商时的两类CSC解决方案，在这里我们遵循：

二级运营商内部的路由称为内部路由，二级运营商客户的路由称为外部路由。

一级运营商CE设备是指二级运营商接入一级运营商时所用的设备，对一级运营商来说是CE设备，对二级运营商来说则是PE设备；同时将用户接入二级运营商的设备称为用户CE设备。

2.1  二级运营商是ISP

当二级运营商是ISP时，相当于将IP网络叠加到BGP/MPLS IP VPN网络上，其PE不需要运行MPLS功能，只需要和一级运营商CE之间运行IGP。此时，二级运营商PE（CE1和CE2）之间通过BGP会话交换内部路由，如下图所示。

二级运营商是ISP

在该场景中，如果CE1和CE2在同一个AS区域内，需要在CE1和CE2之间建立IBGP邻居，同时可以将CE1和CE2配置为RR（Route Reflector，路由反射器）；如果CE1和CE2属于不同的AS域，则需要在CE1和CE2之间建立EBGP邻居。

2.2  二级运营商是BGP/MPLS IP VPN服务提供商

当二级运营商是BGP/MPLS IP VPN服务提供商时，其PE需要运行MPLS功能，并且需要和一级运营商CE之间运行IGP和LDP。二级运营商PE（PE3和PE4）之间通过MP-BGP会话交换外部路由，如下图所示。

二级运营商是BGP/MPLS IP VPN服务提供商

在该场景中，由于PE3和PE4需要提供VPN服务，所以它们之间需要建立LSP；同时，一级运营商和二级运营商网络内部一般运行LDP。一级运营商CE接入一级运营商PE又可以进一步区分为两种方案：

采用LDP多实例方式建立LDP LSP。

采用BGP标签路由方式建立BGP LSP。

三、CSC是如何工作的？

由于二级运营商是ISP的使用场景较少且配置方案相对简单，而二级运营商是BGP/MPLS IP VPN服务提供商的场景在现网中更加普遍，下面我们将对二级运营商是BGP/MPLS IP VPN服务提供商场景中的两种一级运营商CE接入一级运营商PE方案的工作过程作详细描述。

3.1  基于LDP多实例的CSC方案

当一级运营商CE采用LDP多实例方式建立LDP LSP接入到一级运营商PE时，路由信息交互过程如下图所示。其中，D表示路由的目的地址；N表示下一跳；L表示标签。

基于LDP多实例的路由信息交互过程

以PE4发布VPN路由10.1.1.1/32到PE3为例，二级运营商PE之间的路由信息交互过程如下：

PE4通过二级运营商的IGP将到自己的路由信息发布给CE2，同时分配标签L''1，并在PE4和CE2之间建立一条公网LSP。

CE2通过和PE2之间的IGP将到PE4的路由信息发布给PE2，同时通过LDP为该路由分配标签L1。其中，PE2上连接CE2的接口需要配置LDP多实例。

PE2为到PE4的路由分配标签L2，并通过MP-IBGP将该路由信息和标签发布给PE1。在此之前，PE2已经通过一级运营商骨干网的IGP将到自己的路由信息发布给PE1，同时为到自己的路由分配公网标签L'，并在PE2和PE1之间建立一条公网LSP。

PE1通过和CE1之间的LDP多实例邻居关系为到PE4的路由分配标签L3，并将该路由信息和标签L3发布给CE1。

CE1通过IGP将到PE4的路由信息发布给PE3。在此之前，CE1已通过二级运营商骨干网的IGP将到自己的路由发布给PE3，同时为到自己的路由分配公网标签L''2，并在CE1和PE3之间建立一条二级运营商的公网LSP。

至此，就完成了将到PE4的路由信息发布给PE3的操作。通过类似的方法将PE3的路由信息也发布给PE4后，PE3和PE4之间就可以成功建立MP-IBGP连接。

PE4通过该MP-IBGP连接为VPN路由10.1.1.1/32分配私网标签I-L给PE3。

VPN报文在运营商网络中的传输过程如下图所示。其中，I-L表示MP-BGP分配的私网标签；L'表示一级运营商公网标签；L''1和L''2表示二级运营商公网标签；L1、L2和L3表示到PE4的标签。

基于LDP多实例的报文转发过程

以目的地址为10.1.1.1/32的VPN报文从PE3转发到CE4的过程为例，VPN报文在运营商网络中的转发过程如下：

PE3收到目的地址为10.1.1.1/32的VPN报文后，为其打上私网标签I-L，打上公网标签L''2，并通过二级运营商公网LSP将VPN报文透明传输给CE1。将报文传给CE1之前，公网标签L''2在CE1的上一跳LSR上被弹出。

CE1为该报文打上标签L3，并将报文转发给PE1。

PE1进行标签交换，弹出标签L3，打上标签L2，打上公网标签L'，并通过一级运营商公网LSP将报文转发给PE2。将报文传给PE2之前，公网标签L'在PE2的上一跳LSR上被弹出。

PE2也进行标签交换，弹出标签L2，打上标签L1，并将报文转发给CE2。

CE2弹出标签L1，打上公网标签L''1，并通过二级运营商公网LSP将VPN报文透明传输给PE4。将报文传给PE4之前，公网标签L''1在PE4的上一跳LSR上被弹出。

PE4弹出私网标签I-L，并根据I-L将报文转发给CE4。

3.2   基于BGP标签路由的CSC方案

当一级运营商CE采用BGP标签路由方式建立BGP LSP接入到一级运营商PE时，路由信息交互过程如下图所示。其中，D表示路由的目的地址；N表示下一跳；L表示标签。

基于BGP标签路由的路由信息交互过程

以PE4发布VPN路由10.1.1.1/32到PE3为例，二级运营商PE之间的路由信息交互过程如下：

PE4通过二级运营商的IGP将到自己的路由信息发布给CE2，同时分配标签L''1，并在PE4和CE2之间建立一条公网LSP。

CE2通过和PE2之间的MP-BGP邻居关系为到PE4的路由分配标签L1，并将该路由信息和标签发布给PE2。

PE2为到PE4的路由分配标签L2，并通过MP-IBGP将该路由信息和标签发布给PE1。在此之前，PE2已经通过一级运营商骨干网的IGP将到自己的路由信息发布给PE1，同时为到自己的路由分配公网标签L'，并在PE2和PE1之间建立一条公网LSP。

PE1通过和CE1之间的MP-BGP邻居关系为到PE4的路由分配标签L3，并将该路由信息和标签L3发布给CE1。

CE1为到PE4的路由分配标签L4，并通过和PE3之间的MP-IBGP邻居关系将该路由信息和标签L4发布给PE3。在此之前，CE1已经通过二级运营商骨干网的IGP将到自己的路由发布给PE3，同时为到自己的路由分配公网标签L''2，并在CE1和PE3之间建立一条二级运营商的公网LSP。

至此，就完成了将到PE4的路由信息发布给PE3的操作，在CE2和PE3之间形成了一条BGP LSP。通过类似的方法将PE3的路由信息也发布给PE4后，PE3和PE4之间就可以成功建立MP-IBGP连接。

PE4通过该MP-EBGP连接为VPN路由10.1.1.1/32分配私网标签I-L给PE3。

VPN报文在运营商网络中的传输过程如下图所示。其中，I-L表示MP-BGP分配的私网标签；L'表示一级运营商公网标签；L''1和L''2表示二级运营商公网标签；L1、L2、L3和L4表示到PE4的标签。

基于BGP标签路由的报文转发过程

以目的地址为10.1.1.1/32的VPN报文从PE3转发到CE4的过程为例，VPN报文在运营商网络中的转发过程如下：

PE3收到目的地址为10.1.1.1/32的VPN报文后，为其打上私网标签I-L、BGP LSP的隧道标签L4以及公网标签L''2，并通过二级运营商公网LSP将VPN报文透明传输给CE1。将报文传给CE1之前，公网标签L''2在CE1的上一跳LSR上被弹出。

CE1进行标签交换，弹出标签L4，打上标签L3，并将报文转发给PE1。

剩余过程与基于LDP多实例的报文转发过程类似。