2.2 Принцип комутації

В основі MPLS лежить принцип обміну міток. Будь-який переданий пакет асоціюється з тим або іншим класом мережного рівня (Forwarding Equivalence Class, FEC), кожний з яких ідентифікується певною міткою. Значення мітки унікально лише для ділянки шляху між сусідніми вузлами мережі MPLS, які називаються також маршрутизаторами, комутуючими по мітках (Label Switching Router, LSR). Мітка передається в складі будь-якого пакета, причому спосіб її прив'язки до пакета залежить від використовуваної технології канального рівня.

Маршрутизатор LSR одержує топологічну інформацію про мережу, беручи участь у роботі алгоритму маршрутизації — OSPF, BGP, IS-IS. Потім він починає взаємодіяти із сусідніми маршрутизаторами, розподіляючи мітки, які надалі будуть застосовуватися для комутації. Обмін мітками може проводитися за допомогою як спеціального протоколу розподілу міток (Label Distribution Protocol, LDP), так і модифікованих версій інших протоколів сигналізації в мережі (наприклад, незначно видозмінених протоколів маршрутизації, резервування ресурсів RSVP і ін.).

Розподіл міток між LSR приводить до встановлення усередині домену MPLS шляхів з комутацією по мітках (Label Switching Path, LSP). Кожний маршрутизатор LSR містить таблицю, яка ставить у відповідність парі «вхідний інтерфейс, вхідна мітка» трійку «префікс адреси одержувача, вихідний інтерфейс, вихідна мітка». Одержуючи пакет, LSR по номеру інтерфейсу, на який прийшов пакет, і за значенням прив'язаної до пакета мітки визначає для нього вихідний інтерфейс. (Значення префікса застосовується лише для побудови таблиці й у самому процесі комутації не використовується.) Старе значення мітки заміняється нов, що втримувалися в поле «вихідна мітка» таблиці, і пакет відправляється до наступного пристрою на шляху LSP.

Уся операція вимагає лише одноразової ідентифікації значень полів в одному рядку таблиці. Це займає набагато менше часу, чому порівняння Ip-Адреси відправника з найбільш довгим адресним префіксом у таблиці маршрутизації, яке використовується при традиційній маршрутизації.

Мал. 21 Мережа mpls

Мережа MPLS ділиться на дві функціонально різні області — ядро й граничну область (мал. 21). Ядро утворюють пристрою, мінімальною вимогою до яких є підтримка MPLS і участь у процесі маршрутизації трафіка для того протоколу, який комутирується за допомогою MPLS. Маршрутизатори ядра займаються тільки комутацією. Усі функції класифікації пакетів по різним FEC, а також реалізацію таких додаткових сервісів, як фільтрація, явна маршрутизація, вирівнювання навантаження й керування трафіком, беруть на себе граничні LSR. У результаті інтенсивні обчислення припадають на граничну область, а високопродуктивна комутація виконується в ядрі, що дозволяє оптимізувати конфігурацію пристроїв MPLS залежно від їхнього місця розташування в мережі.

Таким чином, головна особливість MPLS — відділення процесу комутації пакета від аналізу Ip-Адрес у його заголовку, що відкриває ряд привабливих можливостей. Очевидним наслідком описаного підходу є той факт, що черговий сегмент LSP може не збігатися із черговим сегментом маршруту, який був би обраний при традиційній маршрутизації.

Оскільки на встановлення відповідності пакетів певним класам FEC можуть впливати не тільки Ip-Адреси, але й інші параметри, неважко реалізувати, наприклад, призначення різних LSP пакетам, що ставляться до різних потоків RSVP або, що мають різні пріоритети обслуговування. Звичайно, подібний сценарій вдається здійснити й у звичайних мережах, що маршрутизуються, але розв'язок на базі MPLS виявляється простіше й до того ж набагато краще масштабується.

Кожний із класів FEC обробляється окремо від інших — не тільки тому, що для нього будується свій шлях LSP, але й у змісті доступу до загальних ресурсів (смузі пропущення каналу й буферному простору). У результаті технологія MPLS дозволяє дуже ефективно підтримувати необхідна якість обслуговування, не порушуючи наданих користувачеві гарантій. Застосування в LSR таких механізмів керування буферизацією і чергами, як WRED, WFQ або CBWFQ, дає можливість операторові мережі MPLS контролювати розподіл ресурсів і ізолювати трафік окремих користувачів.

Використання явне маршруту, що задається, у мережі MPLS вільно від недоліків стандартної Ip-Маршрутизації від джерела, оскільки вся інформація про маршрут утримується в мітці й пакету не потрібно нести адреси проміжних вузлів, що поліпшує керування розподілом навантаження в мережі.

2.3 Елементи архітектури

2.3.1Мітки й способи маркування

Мітка — це короткий ідентифікатор фіксованої довжини, який визначає клас FEC. За значенням мітки пакета визначається його приналежність до певного класу на кожному з ділянок маршруту, що комутирується.

Як ми вже відзначали, мітка повинна бути унікальної лише в межах з'єднання між кожною парою логічно сусідніх LSR. Тому те саме її значення може використовуватися LSR для зв'язку з різними сусідніми маршрутизаторами, якщо тільки є можливість визначити, від якого з них прийшов пакет з даною міткою. Інакше кажучи, у з'єднаннях « крапка-крапка» допускається застосовувати один набір міток на інтерфейс, а для середовищ із множинним доступом необхідний один набір міток на модуль або весь пристрій. У реальних умовах погроза вичерпання простору міток дуже малоймовірний.

Перед включенням до складу пакета мітка певним чином кодується. У випадку використання протоколу IP вона міститься в спеціальний «тонкий» заголовок пакета, що інкапсулює IP. В інших ситуаціях мітка записується в заголовок протоколу канального рівня або кодується у вигляді певного значення VPI/VCI (у мережі АТМ). Для пакетів протоколу Ipv6 мітку можна розмістити в поле ідентифікатора потоку.