Технология mpls. Стек меток. Протокол распределения меток ldp. Одно и много уровневые пути коммутации по меткам lsp. Прокладка путей с использованием коммутаторов lsr и ler.
Продвижение кадра в MPLS-сети происходит на основе метки MPLS и техники LSP, а не на основе адресной информации и техники той технологии, формат кадра которой MPLS использует. Таким образом, если в MPLS применяется кадр Ethernet, то МАС- адреса источника и приемника хотя и присутствуют в соответствующих полях кадра Ethernet, но для продвижения кадров не задействуются.
В кадрах РРР, Ethernet и Frame Relay заголовок MPLS помещается между оригинальным заголовком и заголовком пакета 3-го уровня. С ячейками ATM технология MPLS поступает по-другому: она пользуется имеющимися полями VPI/ VCI в заголовках этих ячеек для меток виртуальных соединений. Поля VPI/VCI используются только для хранения поля метки, остальная часть заголовка MPLS с полями CoS, S и TTL размещается в поле данных ATM-ячеек и не используется при передаче ячеек ATM-коммутаторами, поддерживающими MPLS.
Далее для определенности при рассмотрении примеров мы будем подразумевать, что используется формат кадров MPLS/PPP.
Наличие стека меток является одним из оригинальных свойств MPLS. Концепция стека меток является развитием концепции двухуровневой адресации виртуальных путей с помощью меток VPI/VCI, принятой в ATM.
Стек меток позволяет создавать систему агрегированных путей LSP с любым количеством уровней иерархии. Для поддержки этой функции MPLS-кадр, который перемещается вдоль иерархически организованного пути, должен включать столько заголовков MPLS, сколько уровней иерархии имеет путь. Над метками выполняются следующие операции, задаваемые в поле действий таблицы продвижения:
Push — поместить метку в стек. В случае пустого стека эта операция означает простое присвоение метки пакету. Если же в стеке уже имеются метки, в результате этой операции новая метка сдвигает «старые» в глубь стека, сама оказываясь на вершине.
Swap — заменить текущую метку новой.
Pop — выталкивание (удаление) верхней метки, в результате чего все остальные метки стека поднимаются на один уровень.
Продвижение MPLS-кадра всегда происходит на основе метки, находящейся в данный момент на вершине стека. Рассмотрим сначала продвижение MPLS-кадра по одноуровневому пути в MPLS-сети, показанной на рис. 6-36.4.
Сеть состоит из трех MPLS-доменов. На рисунке показан путь LSP1, проложенный в домене 1, и путь LSP2 в домене 2. LSP1 соединяет устройства LER1 и LER2, проходя через устройства LSR1, LSR2 и LSR3. Пусть начальной меткой пути LSP1 является метка 256, которая была присвоена пакету пограничным устройством LER1. На основании этой метки пакет поступает на устройство LSR1, которое по своей таблице продвижения определяет новое значение метки пакета (272) и переправляет его на вход LSR2. Устройство LSR2, действуя аналогично, присваивает пакету новое значение метки (132) и передает его на вход LSR3. Устройство LSR3, будучи предпоследним устройством в пути LSP1, выполняет операцию Pop и удаляет метку из стека. Устройство LER2 продвигает пакет уже на основании IP-адреса.
На рисунке также показан путь LSP2 в домене 2. Он соединяет устройства LER3 и LER4, проходя через устройства LSR4, LSR5 и LSR6, и определяется последовательностью меток 188, 112, 101.
Для того чтобы IP-пакеты могли передаваться на основе техники MPLS не только внутри каждого домена, но и между доменами (например, между устройствами LER1 и LER4), существует два принципиально разных решения.
Первое решение состоит в том, что между LER1 и LER4 устанавливается один одноуровневый путь коммутации по меткам, соединяющий пути LSP1 и LSP2 (которые в этом случае становятся одним путем). Это простое, на первый взгляд, решение плохо работает в том случае, когда MPLS-домены принадлежат разным поставщикам услуг, не позволяя им действовать независимо друг от друга.
Вторым более перспективным решением является применение многоуровневого подхода к соединению двух MPLS-доменов, принадлежащих, возможно, разным поставщикам услуг.
В данном примере в соответствии со вторым подходом был создан путь коммутации по меткам второго уровня (LSP3), соединяющий устройства LER1 и LER4. Этот путь определяет последовательность хопов между доменами, а не между внутренними устройствами LSR каждого домена. Так, LSP3 состоит из хопов LER1 — LER2 — LER3 — LSR4. В этом отношении многоуровневый подход MPLS концептуально очень близок подходу протокола BGP, определяющего путь между автономными системами.
Рассмотри более детально, как работает технология MPLS в случае путей коммутации по меткам двух уровней.
В устройстве LER1 начинается два пути — LSP1 и LSP3, что обеспечивается соответствующей записью в таблице продвижения устройства LER1 (табл. 6-36.2).
IP-пакеты, поступающие на интерфейс S0 устройства LER1, продвигаются на его выходной интерфейс S1, где для них создается заголовок MPLS, включающий метку 315 верхнего уровня (LSP3), которая на этот момент является верхушкой стека меток. Затем эта метка проталкивается на дно стека (действие Push), а верхней становится метка 256, относящаяся к LSP1.
Таблица 6-36. 2 Запись в таблице продвижения LER1.
Далее MPLS-кадр с меткой 256 поступает на выходной интерфейс S1 пограничного устройства LER1 и передается на вход LSR1. Устройство LSR1 обрабатывает кадр в соответствии со своей таблицей продвижения (табл. 6-36.3). Метка 256, находящаяся на вершине стека, заменяется меткой 272. (Заметьте, что метка 315, находящаяся ниже в стеке, игнорируется устройством LSR1.)
Таблица6-36.3 Запись в таблице продвижения LSR1. 3
Аналогичные действия выполняет устройство LSR2, которое заменяет метку меткой 132 и отправляет кадр следующему по пути устройству LSR3 (табл. 6-36.4).
Таблица 6-36.4 Запись в таблице продвижения LSR3
Работа устройства LSR3 несколько отличается от работы устройств LSR1 и LSR2, так как оно является предпоследним устройством LSR для пути LSP1. В соответствии с записью в табл. 6-36.4 устройство LSR3 выполняет выталкивание (Pop) из стека метки 132, относящейся к пути LSP1. В результате верхней меткой стека становится метка 315, принадлежащая пути LSP3. Операция выталкивания метки предпоследним устройством называется Hop Popping (PHP).
Устройство LER2 продвигает поступивший на его входной интерфейс S0 кадр на основе своей записи таблицы продвижения (табл. 6-36.5). Устройство LER2 сначала заменяет метку 315 пути LSP3 значением 317, затем проталкивает ее на дно стека и помещает на вершину стека метку 188, которая является меткой пути LSP2, внутреннего для домена 2. Перемещение кадра вдоль пути LSP2 происходит аналогичным образом.
Таблица 6-36. 5 Запись в таблице продвижения LER2
Ethernet операторского класса- Carrier Ethernet. Какие технологии включает в себя Carrier Ethernet (CE). Варианты реализации услуги. Стандартизация Ethernet как услуги организацией Metro Ethernet Forum (MEF).
Ethernet операторского класса (Carrier Ethernet, или Carrier Grade Ethernet) — это сравнительно новый термин, под которым скрывается целый спектр различных технологий, а также новые виды услуг, которые операторы связи предоставляют в глобальном масштабе. В эти технологии входит усовершенствованная версия Ethernet, а также MPLS и технологии первичных сетей, такие как SDH, OTN и DWDM.
Классическая технология Ethernet разрабатывалась исключительно как технология локальных сетей, и до недавнего времени сети этого класса и были единственной областью ее применения. Однако бесспорный успех Ethernet в локальных сетях, где она вытеснила все остальные технологии, привел к напрашивающейся идее об использовании этой технологии и в глобальных сетях (которые по большей части являются операторскими). Эта услуга может у разных провайдеров называться по-разному — Carrier Ethernet, Ethernet VPN, VPLS, ELINE или ELAN.
Потенциальных преимуществ от экспансии Ethernet за пределы локальных сетей несколько:
1. Для Пользователей:
- соединять свои территориально рассредоточенные сети LAN на уровне коммутаторов Ethernet и без привлечения протокола IP.
- соединив сети на канальном уровне, пользователи свободны в выборе IP-адресов для своих сетей, т.е. они могут применить частные IP – адреса 192.168.Х.Х
2. Для провайдеров Ethernet операторского класса важна и как популярная услуга, и как внутренняя быстрая транспортная технология канального уровня.
3. Низкая стоимость портов Ethernet по сравнению с портами любой другой технологии.
4. Унификация - сетевой уровень уже давно демонстрирует однородность благодаря доминированию протокола IP, и перспектива получить однородный канальный уровень в виде Ethernet выглядит очень заманчивой.
Для того чтобы успешно работать в сетях операторов связи, технология и воплощающее ее оборудование должны обладать определенным набором характеристик, среди которых, в первую очередь, нужно отметить надежность, отказоустойчивость, масштабируемость и управляемость. Эталоном такой технологии может служить технология SDH. Ethernet в своем классическом виде технологии локальной сети не готова стать технологией глобальных сетей.
Чтобы соперничать с SDH или MPLS, превратившись в технологию операторского класса, Ethernet надо улучшить свою функциональность, при этом наиболее важным является решение двух задач:
Эксплуатационные и административные характеристики должны поддерживаться протоколами администрирования и обеспечивать мониторинг состояния соединений, а также локализацию и устранение неисправностей.
Необходимо принципиально обеспечить изоляцию адресных пространств сети Ethernet провайдера от адресных пространств сетей Ethernet пользователей. Пространство МАС- адресов Ethernet является плоским, так что если сеть Ethernet провайдера соединить непосредственно (а не через маршрутизатор) с сетями Ethernet пользователей, то всем коммутаторам сети Ethernet провайдера придется иметь дело с МАС- адресами пользовательского оборудования, а у крупного провайдера их может насчитываться сотни тысяч.