Технология mpls. Какие технологии объединяет mpls. Архитектура коммутатор mpls. Таблица продвижения данных mpls. Ler-коммутаторы. Mpls –сеть.
Технология многопротокольной коммутации с помощью меток (Multiprotocol Label Switching, MPLS) считается сегодня одной из самых перспективных транспортных технологий. Эта технология объединяет технику виртуальных каналов с функциональностью стека TCP/IP.
Объединение происходит за счет того, что одно и то же сетевое устройство, называемое коммутирующим по меткам маршрутизатором (Label Switch Router, LSR), выполняет функции как IP-маршрутизатора, так и коммутатора виртуальных каналов. Причем это не механическое объединение двух устройств, а тесная интеграция, когда функции каждого устройства дополняют друг друга и используются совместно.
Многопротокольность технологии MPLS состоит в том, что она может использовать протоколы маршрутизации не только стека TCP/IP, но и любого другого стека, например IPX/SPX. В этом случае вместо протоколов маршрутизации RIP IP, OSPF и IS-IS будут применяться протоколы RIP IPX или NLSP, а общая архитектура LSR останется такой же.
Впервые идея объединения маршрутизации и коммутации в одном устройстве была реализована в середине 90-х годов компанией Ipsilon, которая начала выпускать комбинированные устройства IP/ATM. Для того чтобы пакеты кратковременных потоков передавались в сети ATM-коммутаторов без длительной предварительной процедуры установления виртуального канала, компания Ipsilon предложила встроить во все ATM-коммутаторы блоки IP-маршрутизации. Эти блоки строили таблицы маршрутизации с помощью стандартных для стека TCP/IP протоколов RIP, OSPF и IS-IS.
Передача IP-пакета осуществлялась по сети Ipsilon следующим образом. Пакет поступал из узла-отправителя на комбинированное устройство IP/ATM, которое разбивало этот пакет на АТМ- ячейки. Каждая ячейка затем в соответствии с технологией IP-коммутации передавалась от одного устройства IP/ATM к другому, а затем к адресату по маршруту, определяемому обычными таблицами маршрутизации IP, хранящимися в этих устройствах.
Для реализации своей технологии компания Ipsilon встроила в устройства IP/ATM фирменные протоколы, ответственные за распознавание длительности потоков данных и установление виртуальных каналов для долговременных потоков. Эти протоколы были оформлены в виде проектов стандартов Интернета, но стандартами Интернета не стали.
По сети Ipsilon «ATM виртуальное соединение» между устройствами IP/ATM не устанавливалось, за счет чего передача кратковременных IР- потоков существенно ускорялась. Долговременные потоки передавались устройствами IP/ATM традиционным для ATM способом — с помощью виртуальных каналов. Так как топология сети является одной и той же, как для протоколов IP, так и для протоколов ATM, это позволяет использовать один и тот же протокол маршрутизации для обеих частей комбинированного устройства.
Технология IP-коммутации была разработана для сетей операторов связи. Эти сети принимают на границе с другими сетями IP-график и ускоренно передают его через свою магистраль. Важным обстоятельством здесь является то, что одни ISP могут применять эту технологию независимо от других, оставаясь для внешнего мира операторами обычной IP-сети.
Технология IP-коммутации была сразу замечена операторами связи и стала достаточно популярной. Инициативу Ipsilon развила компании Cisco Systems, создав собственную технологию коммутации на основе тегов (tag switching), которая явилась значительным шагом вперед на пути объединения протоколов IP с техникой виртуальных соединений, однако она, так же как и IP-коммутация, не стала стандартной технологией.
На основе этих фирменных технологий рабочая группа IETF, состоящая из специалистов различных компаний, создала в конце 90-х годов технологию MPLS.
Главный принцип технологий-предшественниц в MPLS был сохранен.
Протоколы маршрутизации используются для определения топологии сети, а для продвижения данных внутри границ сети одного поставщика услуг применяется техника виртуальных каналов.
Принцип объединения протоколов различных технологий иллюстрируют рис. 6-36.1 и 6-36.2.
На первом из них показана упрощенная архитектура стандартного IP- маршрутизатора, на втором — архитектура комбинированного устройства LSR, поддерживающего технологию MPLS.
Рис. 6-36.1. Архитектура IP-маршрутизатора
Так как устройство LSR выполняет все функции IP- маршрутизатора, оно содержит все блоки последнего, а для поддержки функций MPLS в LSR включен ряд дополнительных блоков, относящихся как к управлению, так и к продвижению данных.
В качестве примера можно указать на блок продвижения по меткам, который передает IP-пакет не на основе IP-адреса назначения, а на основе поля метки. При принятии решения о выборе следующего хопа блок продвижения по меткам использует таблицу коммутации, которая в стандарте MPLS носит название таблицы продвижения. Таблица продвижения в технологии MPLS похожа на аналогичные таблицы других технологий, основанных на технике виртуальных каналов (табл. 6-36.1).
Таблица 6-36. 1 Пример таблицы продвижения в технологии MPLS
Данная таблица в общем похожа на таблицу коммутации виртуальных каналов, представленной на рис. 6-34.1.
Действительно, вместо поля выходного интерфейса здесь поле следующего хопа, а вместо поля выходной метки — поле действий. В большинстве случаев обработки MPLS-кадров эти поля в точности повторяют поля обобщенной таблицы коммутации виртуальных каналов. То есть значение поля следующего хопа является значением интерфейса, на который нужно передать кадр, а значение поля действий — новым значением метки. Однако в некоторых случаях эти поля используются в других целях, о чем будет сказано позже.
Эти таблицы для каждого устройства LSR формируются сигнальным протоколом, который в MPLS имеет название протокол распределения меток (Label Distribution Protocol. LDP). Он функционально аналогичен сигнальным протоколам технологий ATM и Frame Relay.
Формируя таблицы продвижения на LSR, протокол LDP уже знакомым нам образом прокладывает через сеть виртуальные маршруты, которые в технологии MPLS называют путями коммутации по меткам (Label Switching Path, LSP.)
На рис. ниже показана MPLS-сеть, взаимодействующая с несколькими IP-сетями.
Пограничные устройства LSR в технологии MPLS имеют специальное название — пограничные коммутирующие по меткам маршрутизаторы (Label switch Edge Routers, LER).
Устройство LER, являясь функционально более сложным, принимает трафик от других сетей в форме стандартных IP-пакетов, а затем добавляет к нему метку и направляет вдоль соответствующего пути к выходному устройству LER через несколько промежуточных устройств LSR. При этом пакет продвигается не на основе IP-адреса назначения, а на основе метки.
Как и в других технологиях, использующих технику виртуальных каналов, метка имеет локальное значение в пределах каждого устройства LER и LSR, то есть при передаче пакета с входного интерфейса на выходной выполняется смена значения метки.
Пути LSP прокладываются в MPLS не при появлении долговременного потока данных, как в технологии IP-коммутации, а предварительно в соответствии с топологией межсетевых соединений.
LSP представляет собой однонаправленный виртуальный канал, поэтому для передачи трафика между двумя устройствами LER нужно установить, по крайней мере, два пути коммутации по меткам — по одному в каждом направлении. На рис. 6-36.3 показаны две пары путей коммутации по меткам, соединяющие устройства LER3 и LER3, а также LER1 и LER4. Очевидно, что для обеспечения связи между всеми сетями этого недостаточно.
Устройства LER с помощью путей коммутации по меткам должны образовывать полно связную структуру, которая имеет место в реальных MPLS-сетях и на рисунке не показана.
Выходное устройство LER, выполнив удаление метки, передает пакет в следующую сеть уже в стандартной IP-форме. Таким образом, технология MPLS остается прозрачной для остальных IP-сетей.
При взаимодействии LSR и LER, т.е. если LSR продвигает пакет в сторону конечного LER, то новая метка не назначается, так как выходное устройство LER, будет продвигать пакет на основе значения IP-адреса. Это небольшое изменение алгоритма продвижения кадра позволяет сэкономить одну операцию над MPLS-кадром. В противном случае последнее вдоль пути устройство должно было бы удалить метку, а уже затем выполнить просмотр таблицы IР-маршрутизации.