Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии пакетной коммутации глобальных сетей. Учебное пособие
.pdf
101
Заголовок
кадра
Метка № 3
Метка № 2
Метка № 1
Заголовок
пакета
Поле
данных
S = 0
S = 0
S = 1
LSR-1 LSR-3LER-1
LSR-2 LER-2
Метка
уровня 0
LSR-4
IP-
пакет
IP-
пакет
IP-
пакет
IP-
пакет
IP-
пакет
IP-
пакет
IP-
пакет
Метка
уровня 1
Метка
уровня 1
Метка
уровня 0
LSP
уровня 0
LSP
уровня 0
LSP
уровня 0
LSP
уровня 1
LSP
уровня 1
Туннель от LSR-1 до LSR-3
Рис. 4.4. Трехуровневый стек меток MPLS
Пример рис. 4.5 показывает путь LSP сети MPLS от входного
граничного маршрутизатора LER-1 через ядро сети (LSR-1, LSR-2, LSR-3,
LSR-4) до выходного граничного LER-2. Маршрутизатор LER-1 добавляет
метку уровня 0 в пакет данных и передает его по тракту LSP уровня 0 на
маршрутизатор LSR-1. На участке от LSR-1 до LSR-3 могут проходить пути
разных FEC, поэтому в рассматриваемый в примере пакет маршрутизатор
LSR-1 добавляет метку уровня 1. При этом на участке от LSR-1 до LSR-3 для
пакета формируется туннель (LSP уровня 1). Маршрутизатор LSR-3 удаляет
метку уровня 1, и дальнейший путь пакет проходит с меткой уровня 0. Выше
отмечалось, что метку удаляет предпоследний маршрутизатор тракта, т.е.
LSR-4. Пакет без метки поступает в LER-2 и покидает сеть MPLS.
Рис. 4.5. Пример тракта LSP
Для проходящего по сети MPLS трафика входной маршрутизатор LER-1
считается верхним, а выходной LER-2 – нижним. Для трафика, проходящего
по LSP уровня 1 (по туннелю), верхним является LSR-1, а нижним – и LSR-3.
и др.). В кадры канального уровня помещается IP-пакет и заголовок MPLS
MPLS может работать с кадрами различных технологий (PPP, Ethernet
102
(рис. 4.5). Заголовок MPLS помещается между заголовком кадра (PPP,
Заголовок кадра
Заголовок MPLS
Заголовок
пакета
Поле
данных
Номер метки
CoS
S
TTL
Ethernet) и заголовком IP-пакета. Заголовок MPLS содержит 32 двоичных
разряда, из которых 20 старших разрядов занимает поле номера метки, 8
разрядов – поле время жизни TTL, дублирующее соответствующее поле
заголовка IP-пакета, 3 разряда – поле класса сервиса CoS для передаваемого
типа трафика, 1 разряд – признак S дна стека меток. В пакетах IPv6 метка
MPLS может быть размещена в поле метки потока.
Рис. 4.5. Формат заголовка MPLS
Когда кадр поступает в маршрутизатор LSR, то из него извлекается
пакет IP и заголовок MPLS. Маршрутизатор анализирует таблицу пересылки
с информационной базой LIB и по значению входной метки определяет
алгоритм дальнейшей обработки пакета. В LIB указано, что нужно сделать с
меткой (заменить, удалить верхнюю, вставить новую), указан выходной
интерфейс (или адрес следующего перехода), а также информация о ресурсах
по обеспечению QoS. Поскольку поступившая на входной интерфейс метка
однозначно определяет запись (строку) таблицы пересылки, то LSR за одно
обращение к памяти получает полную информацию о маршруте и требуемых
ресурсах, что определяет главные достоинства MPLS.
Пути с коммутацией по меткам (LSP) являются однонаправленными
(рис. 4.6), по которым трафик передается от входного (Ingress) до выходного
(Egress) маршрутизатора сети MPLS. Для передачи в обратном направлении
необходимо создавать отдельные пути. В MPLS-сети (рис. 4.6) один и тот же
маршрут между IP-сетью 1 и IP-сетью 4 в разных направлениях (LSP1 и
LSP2) помечен двумя разными наборами меток.
103
IP-Сеть 3
LER3
LER4
LSR2
LSR4
LSR1
LER2
LER1
LER6 LER5
LSR3
LSP2
LSP1
MPLS-сеть
IP-Сеть 1
IP-Сеть 2
IP-Сеть 4
350
108
205
102
150
1409
Рис. 4.6. Однонаправленные пути LSP1, LSP2 сети MPLS
Выше было отмечено, что для проходящего через сеть MPLS трафика
от IP-Сети 1 до IP-Сети 4 входной маршрутизатор LER-1 сети MPLS является
верхним, а выходной LER-2 – нижним. Информацию о распределении и
привязке меток к маршруту данного класса FEC распространяет нижний
маршрутизатор в направлении к верхнему. Этот процесс нижестоящий LSR
производит либо по запросу вышестоящего LSR, либо по собственной
инициативе.
Обменом информацией между соседними LSR о привязке меток и
построением таблиц продвижения по меткам (табл.4.1, 4.2) занимается
протокол распределения меток (Label Distribution Protocol – LDP) в процессе
формирования виртуальных каналов, которые являются путями коммутации
по меткам LSP. Кроме того, распределением меток может также заниматься
протокол резервирования ресурсов (Resource reSerVation Protocol – RSVP).
Основной функцией RSVP (RFC 2205) является резервирование ресурсов
вдоль пути следования пакетов по сети MPLS для обеспечения требуемого
качества обслуживания QoS для каждого класса FEC.
Протокол RSVP относится к системе интегрированного обслуживания
(Integrated Services – IntServ). Другой системой обеспечения качества
обслуживания QoS является дифференцированный сервис (Differentiated
Services – DiffServ). IntServ обеспечивает QoS, резервируя пропускную
104
способность, буферные устройства и другие ресурсы, на всем пути между
IP-Сеть 3
198.14.47.0
LER3
LER4
LSR2
LSR4
LSR1
LER2
LER1
LER6 LER5
LSR3
LSP1
MPLS-сеть
IP-Сеть 1
201.10.67.0
IP-Сеть 2
200.101.1.0
IP-Сеть 4
175.12.12.0
IP-Сеть 5
131.1.22.0
Сеть
Адрес
Шлюз (Next Hop)
IP-сеть 5
131.1.22.0
LSR1
IP-сеть 1
201.10.67.0
LER1
IP-сеть 2
200.101.1.0
LSR2
IP-сеть 3
198.14.47.0
LSR2
IP-сеть 4
175.12.12.0
LSR2
конечными пользователями от источника до получателя сообщения, поэтому
является очень затратным. Дифференцированный сервис DiffServ (RFC 2474,
RFC 2475) обеспечивает QoS за счет разных приоритетов типов трафика,
задаваемых в поле «дифференцированные сервисы» заголовков пакетов IPv4,
и «класс трафика» в заголовках IPv6.
Далее рассмотрен пример прокладки виртуального пути LSP. При
появлении в таблице маршрутизации новой записи маршрутизатор запускает
процесс прокладки нового виртуального пути к вновь появившейся сети.
Например, если в таблице маршрутизатора LSR4 (рис. 4.7) появилась новая
IP-сеть 5 с адресом 131.1.22.0 (табл. 4.3), то LSR4 посылает запрос протокола
распределения меток LDP маршрутизатору LSR1. В запросе указывается IP-
адрес сети, к которой нужно проложить новый виртуальный путь LSP1.
Рис. 4.7. Формирование виртуального пути с помощью протокола LDP
Пример таблицы маршрутизации LSR4
Таблица 4.3
105
Если маршрутизатор LSR1 (рис. 4.7) определяет, что в его таблице
продвижения также нет виртуального пути к IP-сети 5, то он передает запрос
следующему маршрутизатору в соответствии с его таблицей маршрутизации,
т.е. маршрутизатору LER2. Поскольку LER2 является пограничным, то он
посылает ответ маршрутизатору LSR1, который в свою очередь передает
ответ маршрутизатору LSR4. При этом протокол распределения меток LDP
назначает номера меток виртуальным соединениям. В дальнейшем передача
пакетов данных в IP-сеть 5 будет производиться не на основе таблицы
маршрутизации, а на основе таблицы продвижения. Таким образом, запросы,
ответы, таблицы продвижения и номера меток формируются с помощью
протокола распределения меток LDP.
Если пути к некоторым сетям, например, к IP-сети 3 (рис.4.7) с адресом
198.14.47.0 и к IP-сети 4 с адресом 175.12.12.0, в пределах MPLS-сети
совпадают, то маршрутизаторы создают объединенные (агрегированные)
пути к таким сетям. Агрегированные маршруты для определенного типа
трафика (видеоинформации, голосовых сообщений, цифровых данных)
образуют FEC – класс эквивалентности пересылки (продвижения,
перенаправления). Все пакеты определенного FEC, входящие в сеть через
какой-то узел, будут следовать по единому маршруту. Таким образом,
принадлежность пакета некоторому FEC определяется, когда пакет попадает
в пограничный маршрутизатор. Пакет помечается меткой раньше, чем
продвигается на выходной интерфейс. При вхождении пакета в MPLS-сеть
через разные маршрутизаторы, он помечается разными метками.
Продвижение кадра внутри маршрутизатора сети MPLS производится
на основе меток, а не на основе технологий канального уровня, например,
Ethernet. Поэтому при продвижении кадра отпадает необходимость
изменения МАС-адресов источника и назначения в кадре, следовательно,
отпадает необходимость обращения к ARP-таблице и необходимость
широковещательных ARP-запросов. Все это существенно ускоряет процесс
передачи пакета по сети, повышает информационную безопасность.
Прокладка виртуальных трактов LSP производится на основе таблиц
маршрутизации с использованием многоразрядных IP-адресов, а передача
данных ведется на основе таблиц продвижения с использованием коротких
номеров меток, что повышает производительность маршрутизатора LSR.
106
MPLS-сеть
PC2
.1
IP-cеть 3
IP-cеть 1
IP-cеть 2
G0/0
G0/0
G1/0
G1/1
G1/0 G1/1
G1/1
G1/0 G1/0
G1/1
G0/0
G1/1
G1/0
G1/0
G0/0
.1
.1
.2
.1
.2
.2
.1 .2
.1
.2
.161
.1
.2
.129
SW3
R-6F
R-5E
R-1A
192.168.10.0/24
23.23.23.0/30
12.12.12.0/30
56.56.56.0/30
34.34.34.0/30
15.15.15.0/30
36.36.36.0/30
172.20.20.160/27
172.20.20.128/28
R-2B
R-3C
R-4D
SW2
SW1
PC3
PC1
Конфигурирование маршрутизаторов MPLS рассмотрено на примере
сети рис. 4.5.
При конфигурировании MPLS формируют IP-адреса и активируют
4.2. Конфигурирование MPLS
Рис. 4.5. Сеть MPLS
интерфейсы маршрутизаторов, программируют конечные узлы. Адресная
информация приведена непосредственно на схеме рис. 4.5. В качестве
маршрутизирующего протокола сконфигурирован OSPF, в нулевой области
(area 0) находится сеть MPLS. IP-сеть 1 находится в области area 1, IP-сеть 2
– в зоне area 2, IP-сеть 3 – в области area 3. Для функционирования
протокола OSPF на всех маршрутизаторах сформированы виртуальные
интерфейсы Loopback 0: (маршрутизатор R-1A – Lo0: 10.10.10.10; R-2B –
Lo0: 20.20.20.20; R-3C – Lo0: 30.30.30.30; R-4D – Lo0: 40.40.40.40; R-5E –
Lo0: 50.50.50.50; R-6F – Lo0: 60.60.60.60).
Ниже приведен пример конфигурирования маршрутизатора R-1A:
Конфигурирование интерфейсов:
R1-A(config)#int Lo0
R1-A(config-if)#ip address 10.10.10.10 255.255.255.255
R1-A(config-if)#int f0/0
R1-A(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
R1-A(config-if)#no shutdown
R1-A(config-if)#int f1/0
R1-A(config-if)#ip address 12.12.12.1 255.255.255.252
R1-A(config-if)#no shutdown
107
R1-A(config-if)#int f1/1
R1-A(config-if)#ip address 15.15.15.1 255.255.255.252
R1-A(config-if)#no shutdown
Конфигурирование OSPF:
R1-A(config)#router ospf 1
R1-A(config-router)#network 12.12.12.0 0.0.0.3 area 0
R1-A(config-router)#network 15.15.15.0 0.0.0.3 area 0
R1-A(config-router)#network 10.10.10.10 0.0.0.0 area 0
R1-A(config-router)#network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 1
В современных маршрутизаторах Cisco по умолчанию включена технология
Cisco Express Forwarding (CEF), ускоряющая процесс маршрутизации. При
необходимости технологию CEF можно включить по команде:
R1-A(config)#ip cef
Аналогично программируются остальные маршрутизаторы. Проверка
работоспособности сети проводится по командам: show run, show ip
route, ping, tracer.
В работоспособной сети area 0 на каждом маршрутизаторе
программируется технология MPLS:
R1-A(config)#mpls ip
MPLS устанавливается также на каждом физическом интерфейсе,
участвующем в процессе передачи данных по сети area 0:
R1-A(config)#int f1/0
R1-A(config-if)#mpls ip
R1-A(config-if)#int f1/1
R1-A(config-if)#mpls ip
Конфигурируется протокол обмена метками LDP:
R1-A(config)#mpls label protocol ldp
В качестве идентификатора маршрутизатора в процессе обмена метками LDP
выбирается интерфейс Loopback 0 (Lo0):
R1-A(config)#mpls ldp router-id Lo0
Аналогично конфигурируются остальные маршрутизаторы сети MPLS.
Верификация проводится по командам show run, show ip route.
108
Итак, на маршрутизаторе R-1A создана следующая конфигурация:
R1-A#show run
Building configuration...
Current configuration : 1570 bytes
!
version 15.2
!
ip cef
!
mpls label protocol ldp
!
interface Loopback0
ip address 10.10.10.10 255.255.255.255
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
duplex full
mpls ip
!
interface FastEthernet1/0
ip address 12.12.12.1 255.255.255.252
speed auto
duplex auto
mpls ip
!
interface FastEthernet1/1
ip address 15.15.15.1 255.255.255.252
speed auto
duplex auto
mpls ip
!
router ospf 1
network 10.10.10.10 0.0.0.0 area 1
network 12.12.12.0 0.0.0.3 area 0
network 15.15.15.0 0.0.0.3 area 0
network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 1
!
mpls ldp router-id Loopback0
!
end
R1-A#
После конфигурирования остальных маршрутизаторов таблица
маршрутизации показывает, что из R1-A проложены маршруты ко всем
удаленным сетям (рис.4.5).
109
R1-A#sh ip route
...
Gateway of last resort is not set
10.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
C 10.10.10.10 is directly connected, Loopback0
12.0.0.0/8 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
C 12.12.12.0/30 is directly connected, FastEthernet1/0
L 12.12.12.1/32 is directly connected, FastEthernet1/0
15.0.0.0/8 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
C 15.15.15.0/30 is directly connected, FastEthernet1/1
L 15.15.15.1/32 is directly connected, FastEthernet1/1
20.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 20.20.20.20 [110/2] via 12.12.12.2, 00:16:58, FastEthernet1/0
23.0.0.0/30 is subnetted, 1 subnets
O 23.23.23.0 [110/2] via 12.12.12.2, 00:16:58, FastEthernet1/0
30.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 30.30.30.30 [110/3] via 12.12.12.2, 00:16:58, FastEthernet1/0
34.0.0.0/30 is subnetted, 1 subnets
O IA 34.34.34.0 [110/3] via 12.12.12.2, 00:16:58, FastEthernet1/0
36.0.0.0/30 is subnetted, 1 subnets
O 36.36.36.0 [110/3] via 15.15.15.2, 00:17:39, FastEthernet1/1
[110/3] via 12.12.12.2, 00:16:58, FastEthernet1/0
40.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O IA 40.40.40.40 [110/4] via 12.12.12.2, 00:16:58, FastEthernet1/0
50.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O 50.50.50.50 [110/2] via 15.15.15.2, 00:17:39, FastEthernet1/1
56.0.0.0/30 is subnetted, 1 subnets
O 56.56.56.0 [110/2] via 15.15.15.2, 00:17:39, FastEthernet1/1
60.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets
O IA 60.60.60.60 [110/3] via 15.15.15.2, 00:17:39, FastEthernet1/1
172.20.0.0/16 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
O IA 172.20.20.128/28 [110/3] via 15.15.15.2, 00:17:39, FastEthernet1/1
O IA 172.20.20.160/27 [110/4] via 12.12.12.2, 00:16:58, FastEthernet1/0
192.168.10.0/24 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
C 192.168.10.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0
L 192.168.10.1/32 is directly connected, FastEthernet0/0
!
end
R1-A#
Маршруты к удаленным сетям в области area 0, созданные протоколом
OSPF, помечены символом O. Маршруты к сетям в других зонах помечены
символом O IA. Цветом выделены маршруты к сетям 172.20.20.128/28 и
172.20.20.160/27, находящимся в областях area 2 и area 3. Пути к этим сетям
анализируются ниже.
110
Таблицу коммутации по меткам маршрутизатора R1-A можно
посмотреть по команде show mpls forwarding-table:
R1-A#sh mpls forwarding-table
Local Outgoing Prefix Bytes Label Outgoing Next Hop
Label Label or Tunnel Id Switched interface
16 Pop Label 50.50.50.50/32 0 Fa1/1 15.15.15.2
17 20 36.36.36.0/30 0 Fa1/0 12.12.12.2
16 36.36.36.0/30 0 Fa1/1 15.15.15.2
18 Pop Label 56.56.56.0/30 0 Fa1/1 15.15.15.2
19 17 60.60.60.60/32 0 Fa1/1 15.15.15.2
20 18 172.20.20.128/28 0 Fa1/1 15.15.15.2
21 17 30.30.30.30/32 0 Fa1/0 12.12.12.2
22 Pop Label 23.23.23.0/30 0 Fa1/0 12.12.12.2
23 22 40.40.40.40/32 0 Fa1/0 12.12.12.2
24 25 172.20.20.160/27 0 Fa1/0 12.12.12.2
25 27 34.34.34.0/30 0 Fa1/0 12.12.12.2
26 Pop Label 20.20.20.20/32 0 Fa1/0 12.12.12.2
R1-A#
Распечатка показывает, что на пути к сети 172.20.20.128/28 входная метка 20
меняет значение на 18 (Outgoing Label), выходным интерфейсом является
Fa1/1, адрес следующего перехода – 15.15.15.2.
На пути к сети 172.20.20.128/28 находится маршрутизатор R5-Е, в
котором метка 18 изымается (Pop Label):
R5-E#sh mpls forwarding-table
Local Outgoing Prefix Bytes Label Outgoing Next Hop
Label Label or Tunnel Id Switched interface
16 Pop Label 36.36.36.0/30 0 Fa1/0 56.56.56.2
17 Pop Label 60.60.60.60/32 0 Fa1/0 56.56.56.2
18 Pop Label 172.20.20.128/28 0 Fa1/0 56.56.56.2
19 Pop Label 12.12.12.0/30 0 Fa1/1 15.15.15.1
20 Pop Label 10.10.10.10/32 116 Fa1/1 15.15.15.1
21 Pop Label 192.168.10.0/24 0 Fa1/1 15.15.15.1
22 21 30.30.30.30/32 0 Fa1/0 56.56.56.2
23 22 23.23.23.0/30 0 Fa1/1 15.15.15.1
22 23.23.23.0/30 0 Fa1/0 56.56.56.2
24 23 40.40.40.40/32 0 Fa1/0 56.56.56.2
25 24 172.20.20.160/27 0 Fa1/0 56.56.56.2
26 25 34.34.34.0/30 0 Fa1/0 56.56.56.2
27 26 20.20.20.20/32 0 Fa1/1 15.15.15.1
R5-E#
Это происходит, поскольку идентификатор маршрутизатора R6-F
(60.60.60.60) в процессе конфигурирования был приписан к зоне area 2, т.е.
маршрутизатор R6-F находится вне области area 0.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]