1.2 Технология mpls (Мultiprotocol Label Switching): назначение, задачи, создание виртуального пути lsp (Label Switch Path) на базе данной технологии.

Технология MPLS (Multiprotocol Label Switching – мультипротокольная коммутация по меткам). Задача – увеличение быстродействия на магистральном участке сети, за счет того, что в транзитном узле нет необходимости просматривать таблицу маршрутизации, так как на входном узле нужно знать вх/вых порт, вх/вых метку. С появлением MPLS появилась возможность создания виртуальных частных сетей VPN.

Поверх протокола MPLS всегда работает IP.

В сети MPLS пакетам данных присваиваются метки. Метка – идентификатор фиксированной длины, передаваемый вместе с пакетом, когда тот пересылается к следующему маршрутизатору. Благодаря этому оставшийся заголовок сетевого уровня не анализируется. Метка устанавливается пограничным маршрутизатором LER при входе в MPLS сеть. Решение о дальнейшей передаче пакета данных другому узлу сети осуществляется только на основании значения присвоенной метки без необходимости изучения самого пакета данных. За счет этого возможно создание сквозного виртуального канала, независимого от среды передачи и использующего любой протокол передачи данных.

С помощью меток определяются маршруты и атрибуты услуг. На периферии сети, в точке входа, происходит обработка входящих пакетов, выбираются и присваиваются метки. Опорная сеть считывает метки, соответствующим образом обрабатывает пакеты и передает их далее в соответствии с метками.

Способы распределения меток:

-нижестоящим по запросу вышестоящего используется в основном при последовательной маршрутизации;

-вышестоящий маршрутизатор указывает нижестоящему по какой метке можно работать, используется при явной маршрутизации.

Устройства опорной сети передают пакеты только на основе меток и не анализируют заголовки IP-пакетов, что приводит к снижению нагрузки на опорную сеть. В точке выхода метки удаляются, и пакеты передаются в пункт назначения.

Сеть MPLS в раздатке.

Входной LER анализирует IP заголовок и устанавливает к какому классу эквивалентного обслуживания при выборе адреса следующей передач пакета он принадлежит. Этому FEC присваивается метка, которая передается вместе с пакетом транзитному маршрутизатору. Транзитный LSR получает пакет и анализирует заголовок MPLS для принятия решения о пересылке. Он также производит замену меток, не анализируя заголовок 3го уровня, и принимает решение о пересылке пакета дальше. Пройдя через несколько LSR пакет попадает к выходному LER, который производит разборку пакета, удаляет из пакета метку, анализирует заголовок и направляет пакет к адресату, находящемуся вне MPLS сети.

Элементы сети:

FEC – класс эквивалентности обслуживания. Классом эквивалентности является группа пакетов 3го уровня, которая одинаково обслуживается и пересылается. Класс ставится в соответствие метке 1 раз при входе в MPLS сеть. К одному FEC относятся все пакеты одного класса обслуживания пути следования или их часть совпадают.

LSR – маршрутизатор транзитный. Маршрутизаторы, выполняющие маршрутизацию пакетов данных, основываясь только на значении метки.

LER – маршрутизатор граничный. LER на входе в MPLS-сеть добавляют метку MPLS к пакету данных, а LER на выходе из MPLS-сети удаляет метку MPLS из пакета данных.

LSP – коммутируемый по меткам путь. Создается на основе 2х типов: 1) явная маршрутизация, т.е. путь заранее прокладывается от одного входного LER до другого выходного LER, на основе RSVP протокола (протокол резервирования сетевых ресурсов; цель – сообщить маршрутизаторам сети потребности конечных узлов по качеству обслуживания); 2) при последовательной маршрутизации/пошаговой, каждый маршрутизатор выбирает следующий маршрутизатор самостоятельно на основе меток.

Структура заголовка метки MPLS

Заголовок MPLS-метки состоит из следующих полей:

-метка (20 бит) используется для выбора соответствующего пути коммутации по меткам;

-поле экспериментальных битов (EXP) содержит 3 бита, которые

резервированы для дальнейших исследований и экспериментирования.

- поле MPLS-стека   содержит 1 бит и является средством поддержки иерархической структуры стека меток MPLS. В заголовке последней метки бит  , а во всех остальных- бит  ;

-время жизни TTL (8 бит) дублирует аналогичное поле IP-пакета, которое является средством сброса пакетов в сети вследствие образования закольцованных маршрутов.

Архитектура MPLS, обеспечивает построение магистральных сетей, имеющих практически неограниченные возможности масштабирования, повышенную скорость обработки трафика и беспрецедентную гибкость с точки зрения организации дополнительных сервисов.