13) Принцип работы протокола mpls
MPLS — механизм в высокопроизводительной телекоммуникационной сети, осуществляющий передачу данных от одного узла сети к другому с помощью меток.
В настоящее время одной из перспективных транспортных технологий сетей операторов является MPLS. MPLS (Multiprotocol Label Switching) – это мультипротокольная коммутация по меткам. Речь идет о телекоммуникационной сети провайдера или оператора с коммутацией пакетов по меткам.
Задачи MPLS:
Увеличение быстродействия передачи пакетов внутри сети оператора вдоль кратчайших традиционных маршрутов
Инкапсуляция всех протоколов между собой с IP-протоколом
Создание виртуальных частных сетей (VPN)
Распределение трафика таким образом, что бы ни один канал не был, не догружен или перегружен
Сеть, построенная по технологии MPLS (например, сеть, представленная на рис. 1), является иерархической и представляет собой двухуровневую архитектуру. Иерархия состоит из первого уровня - опорной сети (ядра сети) с коммутирующими по меткам маршрутизаторами LSR (P) и второго уровня - периферийной или пограничной части сети провайдера с PE-маршрутизаторами, к которым подключаются сети заказчиков (пользователей) транспортных услуг.
Рис.
1. Сеть провайдера на основе технологии
MPLS
В качестве LSR (Label Switch Routers) применяются коммутирующие P-маршрутизаторы (маршрутизаторы провайдеров), которые совмещают в себе функции маршрутизатора IP и коммутатора. P-маршрутизаторы определяют топологию сети, строят свои таблицы коммутации меток, выбирают эффективные пути следования пакетов и, кроме того, обеспечивают коммутирование трафика по меткам и таблицам коммутации.
Маршрут в опорной сети MPLS сначала определяется с помощью традиционных протоколов внутренней маршрутизации (IGP), например OSPF или IS-IS. Затем на основе полученных таблиц маршрутизации каждому интерфейсу маршрутизаторов LSR с помощью протокола распределения меток (LDP) или протокола резервирования ресурсов RSVP-TE присваиваются специализированные транспортные метки, и каждый P-маршрутизатор строит свои таблицы коммутации. Таким образом, протоколы LDP или RSVP формируют в опорной сети маршруты с коммутацией пакетов по меткам, называемые трактами LSP.
После того как топология трактов LSP определена, трафик коммутируется по этим маршрутам. Необходимо отметить, что технология MPLS основана на обработке P-маршрутизаторами заголовка MPLS, который добавляется к каждому пакету данных, поступающему на PE-маршрутизатор. Скриншот формата заголовка MPLS представлен на рис. 2.
Рис.
2. Формат заголовка MPLS
MPLS-метки включаются в заголовок MPLS, который вставляется в пересылаемый IP-пакет данных между вторым (канальным) и третьим (сетевым) уровнями модели OSI (рис. 3).
Рис.
3. Размещение заголовка MPLS в структуре
пакета
Пограничные PE-маршрутизаторы провайдеров присваивают начальную MPLS-метку пакетам до их отправки на P-маршрутизаторы опорной сети, и удаляют эту MPLS-метку, когда пакеты покидает сеть MPLS. Именно начальная метка определяет маршрут следования пакета до выходного PE-маршрутизатора. Решение о выборе маршрута принимается на пограничном уровне, т.е. на пограничных PE-маршрутизаторах провайдера.
На P-маршрутизаторах анализ заголовка сетевого уровня не производится, а решение о передаче пакета следующему маршрутизатору осуществляется только на основании сравнения значения MPLS-метки с заранее рассчитанными значениями в таблицах коммутации. P-маршрутизатор, на который поступает пакет, выполняет поиск MPLS-метки, считывает метку и заменяет старую метку новым значением в соответствии с таблицей коммутации, а затем направляет пакет на следующий P-маршрутизатор опорной сети.
Если в опорной сети провайдера используется технология ATM, то на коммутаторах ATM устанавливается программное обеспечение MPLS. Объединение IP и ATM технологий в MPLS обеспечивает конфигурирование виртуальных каналов MPLS-сетей, основанных на ATM – коммутаторах.
Сети на основе MPLS могут передавать трафик разных протоколов второго уровня модели OSI: PPP, Ethernet, Frame Relay, ATM и т.д. Но в основном технология MPLS используется для построения IP-сетей, в которых выбор альтернативных маршрутов IP-трафика между виртуальными каналами MPLS осуществляется в зависимости от требований к качеству обслуживания.
MPLS применяются для организации:
прозрачных соединений (Ethernet, Frame Relay, ATM и т.д.) типа точка-точка (виртуальный патчкорд) через MPLS на основе технологии AToM (Any Transport over MPLS - любой транспорт через MPLS);
виртуальных частных сетей VPN (многоточечных соединений на 2-м уровне MPLS L2 VPN или VPLS и на 3-м уровне MPLS L3 VPN);
эффективного управления потоками IP-трафика по виртуальным каналам MPLS (управления распределением пропускной способности между виртуальными каналами) на основе технологии Traffic Engineering (TE).