Протокол mpls
В основе MPLS (Multiprotocol Label Switching) лежит принцип обмена меток. Метка выполняет роль идентификатора виртуального канала. Любой передаваемый пакет ассоциируется с некоторым классом сетевого уровня (Forwarding Equivalence Class, FEC). Каждый класс идентифицируется определенной меткой. Значение метки уникально только между соседними узлами MPLS. Узлами являются маршрутизаторы коммутирующие по меткам (Label Switching Router, LSR). Метка передается в составе любого пакета. Способы привязки метки к пакету могут быть разными: либо добавляются как дополнительное поле, либо используют уже имеющиеся поля заголовков канального уровня.
Маршрутизатор LSR получает информацию о топологии сети на основе протокола маршрутизации OSPF, а затем начинает взаимодействовать с соседними маршрутизаторами, распространяя метки. Обмен метками может осуществляться с помощью специального протокола распределения меток или с помощью протокола сигнализации, например, RSVP.
В результате распределения меток каждый маршрутизатор поддерживает таблицу меток и может работать на основе коммутации меток или на основе маршрутизации.
В рамках MPLS разрешено передавать не одну метку, а целый стек меток. Каждый маршрутизатор работает только с верхней меткой стека. Нижние же метки передаются прозрачно до операции изъятия верхней метки.
Такой подход позволяет создать иерархию потоков в сети MPLS и организовать туннельные передачи. Стек состоит из произвольного числа элементов, каждый из которых имеет длину 32 бита: 20 бит составляет собственно метку, 8 бит отводится под счетчик времени жизни пакета, 1 бит указывает на нижний предел стека, 3 бита пока не используются, но могут быть использованы для передачи параметров качества обслуживания.
101.1.1.4
21111
1
101.1.1.4 =
= Метка 1.п.4
Метка 21.п.3 =
= Метка 1.п.4
М.1.п.4=
101.1.1.4
п.1 п.3 п.4 п.1 101.1.1.4
А В С
Рис.15. Передача пакетов в сети MPLS.
Пусть данные адресуются маршрутизатору С, а точнее пользователю, подключенному к порту 101.1.1.4 маршрутизатора С. Маршрутизатор А по адресу назначения 101.1.1.4 находит исходящий порт (порт 1), ставит пакет в очередь порта 1 и назначает пакету метку 21. Маршрутизатор А работает с маршрутной таблицей, определяя порт 1.
В маршрутизатор В поступает пакет на порт 3. Маршрутизатор В уже не работает с маршрутной таблицей, а работает с таблицей меток и ищет в ней исходящую метку и порт. В данном случае он находит в таблице меток запись: Метка 1.п.4.
Процесс преобразования входящих меток в исходящие осуществляется в каждом транзитном маршрутизаторе. Процесс преобразования меток – это процесс коммутации по виртуальным каналам, который был впервые применен в Х.25 в 1970 г.
3. Пакет с меткой 1 поступает в порт 1 маршрутизатора С. В граничном маршрутизаторе С метка 1 сопоставляется с адресом. В данном случае это IP–адрес ЛВС, где находится получатель.
Преимущества MPLS:
Отделение выбора маршрута от анализа IP-заголовка, что дает возможность предоставлять дополнительные сервисы при сохранении масштабируемости сети.
Ускоренная коммутация, сокращается время поиска в таблицах.
Гибкая поддержка качества обслуживания (QoS) интегрированных сервисов и виртуальных частных сетей.
Эффективное использование явного маршрута.
Сохранение инвестиций в установленное АТМ оборудование.
Разделение функциональности между ядром и граничной областью сети. Ядро образует устройство с минимальными требованиями, а именно: поддержка MPLS и участие в процессе маршрутизации трафика, который будет коммутироваться по MPLS, т.е. маршрутизаторы ядра занимаются только коммутацией. Функция классификации пакетов по различным уровням FEC, а также фильтрация, явная маршрутизация, выравнивание нагрузки, управление трафиком выполняется граничными маршрутизаторами, т.е. интенсивные вычисления приходятся на граничную область, а высокопроизводительная коммутация выполняется в ядре.