30. Технология mpls. Принцип коммутации меток. Сравнение технологий mpls и mpoa. Протокол mpls

В основе MPLS 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 используются уже имеющиеся поля заголовков канального уровня.

Маршрутизатор LSR получает информацию о топологии сети на основе алгоритма 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. (см. MPLS в лекции САПД ).

Преимущества MPLS:

1. Отделение выбора маршрута от анализа IP-заголовка, что дает возможность предоставлять дополнительные сервисы при сохранении масштабируемости сети.

2. Ускоренная коммутация, сокращается время поиска в таблицах.

3. Гибкая поддержка QoS интегрированных сервисов и виртуальных частных сетей.

4. Эффективное использование явного маршрута.

5. Сохранение инвестиций в установленное АТМ оборудование.

6. 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.

Сравнение mpls и мроа

1. При подходе MPLS ядром является IP-сеть. Маршрутизаторы LSR используют АТМ-обеспечение для поддержки таблиц коммутации, но не используют АТМ-сигнализацию и АТМ-маршрутизацию. Все LSR маршрутизаторы имеют IP-адрес, который не нуждается в разрешении. При подходе МРОА ядром является АТМ, и IP-сеть работает поверх АТМ, используя ее маршрутизацию и сигнализацию. Серверы MPS и клиенты MPC имеют IP-адрес и АТМ-адрес, которые разрешаются по необходимости.

2. В MPLS имеются полноценные мультипротокольные маршрутизаторы. В МРОА имеется несколько серверов MPS для выполнения функции маршрутизации и несколько клиентов MPC для обнаружения и передвижения потока, а также АТМ-коммутаторы внутри ядра или внутри домена.

3. В MPLS маршрутизатор LSR является сетевым элементом, который поддерживает оба типа трафика: с ориентацией на соединение и без ориентации на соединение. В МРОА обычно ориентированный на соединение трафик поддерживается АТМ-коммутаторами, а трафик, передаваемый без соединения, поддерживается сервером MPS. Клиенты MPC должны различать оба типа трафика до фиксации потока.

4. В MPLS все сетевые элементы в домене имеют компоненту маршрутизации. В МРОА только серверы MPS имеют компоненту маршрутизации.

5. В MPLS коммутируемый путь устанавливается до передачи данных и пространство меток расходуется даже в том случае, если нет данных. В МРОА коммутируемый путь устанавливается динамически для каждого потока и пространство меток используется эффективно.

6. В MPLS все пакеты имеют выигрыш от коммутируемого пути. В МРОА несколько первых пакетов потока не имеют выигрыша от коммутируемого пути.

7. В MPLS при неисправности потоки с короткой жизнью и с длинной жизнью имеют один и тот же коммутируемый путь. Короткие потоки могут быть изолированы в очереди от длинных потоков при перегрузках, т.е. имеются раздельные очереди. В МРОА маршрутизируемые пути (для коротких потоков) и коммутируемые пути (для длинных потоков) могут быть разъединены, короткие потоки не зависят от перегрузок длинных потоков.

8. В MPLS поддерживается сервис датаграмм. Виртуальные соединения эмулированы для использования явных маршрутов. В МРОА пакеты коротких потоков передаются как датаграммы, а длинные потоки используют виртуальные соединения.

9. В MPLS количество меток растет линейно как О(n), где n – число входных и выходных узлов домена (ядра). В МРОА количество меток (идентификаторов) растет пропорционально числу активных потоков.

10. В MPLS для поддержки Diffserv используются метки и их число растет как O(n³C), где С – номер класса Diffserv. В МРОА для поддержки Diffserv клиенты МРС должны быть усилены, они должны поддерживать классификацию Diffserv.

11. В MPLS гарантированные сервисы могут поддерживаться в RSVP с явными маршрутами. Поддержка явных маршрутов в MPLS эффективна. В МРОА для поддержки гарантированных сервисов должны быть усилены клиенты МРС (но они не поддерживают маршрутизацию, значит, усиление будет касаться и серверов).