Сети и телекоммуникации
.pdf511
го, чтобы ни одно такое значение не было присвоено двум разным ком-
мутаторам. (Если требуемого числа таких идентификаторов не достаточ-
но для присвоения каждому коммутатору, то можно использовать значе-
ние VCI-идентификатора в качестве второго маркера в наборе.)
Если на практике используется гораздо больше маркеров в наборе, чем можно закодировать с использованием АТМ-заголовка, то АТМ-кодирование должно дополняться (или комбинироваться с) универсальной MPLS-вставкой.
Обеспечение функциональной совместимости способов кодирования
Если < R1, R2, R3 > представляет собой участок LSP-маршрута, то сущест-
вует возможность того, что R1 будет использовать один способ кодирования набора маркеров при передаче IP-пакета P R2, в то время как R2 будет использо-
вать другой способ кодирования при передаче IP-пакета P R3. Вообще, MPLS-
архитектура рассматривает LSP-маршруты с различными способами кодирова-
ния наборов маркеров, используемыми на разных РУ. Более того, когда рас-
сматриваются процедуры обработки помеченного IP-пакета, то используются абстрактные термины для описания применения набора маркеров при доставке
IP-пакета. После получения помеченного IP-пакета LSR-маршрутизатор должен декодировать его, чтобы определить текущее значение набора маркеров, затем он должен обработать сам набор маркеров, чтобы определить новое значение набора, и затем закодировать соответствующим образом новое значение, и
только после этого отправить помеченный IP-пакет на его следующий РУ.
К сожалению, АТМ-коммутаторы не способны преобразовывать один способ кодирования в другой. Более того, MPLS-архитектура требует, чтобы два АТМ-коммутатора, там, где возможно, корректно выполняли функции LSR-
маршрутизаторов по доставке некоторого IP-пакета по LSP-маршруту с уров-
нем m, также необходимо, чтобы эти два АТМ-коммутатора применяли один и тот же способ кодирования.
512
Естественно, что будут существовать MPLS-сети, которые будут сочетать в себе АТМ-коммутаторы, функционирующие как LSR-маршрутизаторы, и
другие LSR-маршрутизаторы, которые функционируют на основе использова-
ния заголовка с универсальной MPLS-вставкой. В таких сетях может быть не-
сколько LSR-маршрутизаторов, имеющих АТМ-адаптеры (АТМ-интерфейсы), а
также адаптеры/интерфейсы для обработки заголовков с универсальной MPLS-
вставкой («MPLS shim» interfaces). Это является одним из примеров LSR-
маршрутизатора, который функционирует с различными способами кодирова-
ния набора меток на разных РУ. Такой LSR-маршрутизатор может удалить на-
бор маркеров с кодированием для АТМ-коммутации на входном интерфейсе, а
на выходном интерфейсе может заменить его на заголовок с универсальной
MPLS-вставкой, содержащей набор маркеров.
Процедура слияния маркеров потоков
Предположим, что LSR-маршрутизатор привязал к соответствующему
FEC-классу несколько входящих маркеров. При доставке IP-пакетов, принад-
лежащих одному FEC-классу, последний мог бы иметь один исходящий маркер,
который применялся бы ко всем таким IP-пакетам. Факт получения двух раз-
ных IP-пакетов, относящихся к одному FEC-классу, с различными входными маркерами вообще не рассматривается, он просто неуместен. Желательно, что-
бы такие IP-пакеты доставлялись с одним и тем же исходящим маркером. Про-
цедура, обеспечивающая сказанное выше, называется «слиянием (объединени-
ем) маркеров» (label merging).
Будем говорить, что LSR-маршрутизатор способен реализовывать проце-
дуру слияния маркеров, если он может принять два разных IP-пакета из двух разных интерфейсов и/или с различными маркерами и отправить эти оба IP-
пакета по одному и тому же выходному интерфейсу и с одним и тем же марке-
ром. Так как IP-пакеты ретранслируются, то информация, которую они достав-
513
ляют по различным интерфейсам и/или с различными входящими маркерами,
пропадает.
Будем говорить, что LSR-маршрутизатор не способен реализовывать про-
цедуру слияния маркеров, если им были получены любые два IP-пакета из раз-
ных входных интерфейсов или с различными маркерами, то он должен отпра-
вить их по разным интерфейсам или с различными маркерами. ATM/LSR-
маршрутизаторы, использующие кодирование коммутируемых виртуальных соединений или маршрутов, не способны осуществить процедуру слияния мар-
керов.
Если некоторый ATM/LSR-маршрутизатор не способен осуществить про-
цедуру слияния маркеров, то при получении двух IP-пакетов, принадлежащих одному и тому же FEC-классу, но с различными маркерами, они должны быть ретранслированы с использованием двух различных исходящих маркеров. При слиянии маркеров, на один FEC-класс необходим только один исходящий мар-
кер. В противном случае, число исходящих маркеров на один FEC-класс может быть огромно и соответствовать числу сетевых узлов.
Если процедура слияния маркеров используется, то число входящих мар-
керов на один FEC-класс, которое необходимо соответствующемуLSR-маршру-
тизатору, никогда не превысит число соседей (смежных маршрутизаторов), ко-
торым доставлялись маркеры. Если же процедура слияния маркеров не исполь-
зуется, то число входящих маркеров на один FEC-класс, которое необходимо соответствующему LSR-маршрутизатору, огромно и соответствует числу сете-
вых узлов восходящих потоков, которые транслируют трафик определѐнного
FEC-класса по запросу этого LSR-маршрутизатора. На самом деле, LSR-
маршрутизатору весьма трудно установить, как много таких входящих марке-
ров он должен поддерживать для конкретного FEC-класса.
MPLS-архитектура предусматривает применение LSR-маршрутизаторов,
которые реализуют и не реализуют процедуру слияния маркеров, и, фактически,
допускает, что могут быть LSR-маршрутизаторы, которые вообще не способны
514
осуществить процедуру слияния маркеров. Это порождает проблему надѐжной и корректной функциональной совместимости LSR-маршрутизаторов, которые реализуют и не реализуют процедуру слияния маркеров. Эта проблема в неко-
торой степени зависит от способа доставки и типа среды передачи трафика.
LSR-маршрутизаторы с функцией и без функции слияния маркеров
MPLS-процедуры доставки очень похожи на процедуры доставки, кото-
рые реализуются в АТМ- и FR-сетях. Т.е., при поступлении протокольного эле-
мента данных осуществляется поиск маркера (VPI/VCIили DLCI-идентифи-
катора) в таблице связности («cross-connect table»), по итогам такого поиска выбирается выходной интерфейс и перезаписывается значение маркера. Факти-
чески, такие способы доставки данных можно использовать в MPLS-системах.
А LDP-протокол можно использовать в качестве протокола сигнализации (signaling protocol) в процедуре настройки таблиц связности.
К сожалению, эти способы делают не нужной процедуру слияния марке-
ров. Если в АТМ-сетях попытаться осуществить слияние маркеров, то в резуль-
тате может последовать чередование ячеек с различными IP-пакетами. А если ячейки с различными IP-пакетами стали чередоваться, то в такой ситуации про-
сто невозможно осуществить повторную сборку IP-пакетов. НекоторыеFR-
коммутаторы совмещают FR- и АТМ-коммутацию (коммутацию ячеек) на ос-
нове своих объединѐнных плат (задних панелей, backplane). Такие коммутато-
ры могут быть также не способны реализовывать процедуру слияния маркеров,
причѐм по той же самой причине — чередование ячеек с различными IP-пакета-
ми и отсутствие, в таких условиях, способа повторной сборки IP-пакетов.
Предлагается два решения данной проблемы. Во-первых, MPLS-система будет реализовывать процедуры, которые позволяют использовать LSR-марш-
рутизаторы без функции слияния маркеров. Во-вторых, MPLS-система будет реализовывать процедуры, которые позволяют использовать определѐнные АТМ-коммутаторы, функционирующие как LSR-маршрутизаторы.
515
Так как MPLS-система использует оба типа LSR-маршрутизаторов (с
функцией и без функции слияния маркеров), то она обязана реализовывать процедуры, которые бы гарантировали корректную функциональную совмес-
тимость между LSR-маршрутизаторами разных типов.
Маркеры для LSR-маршрутизаторов с функцией и без функции слияния маркеров
LSRВП с функцией слияния маркеров требует, чтобы ему был передан всего лишь один маркер для одного FEC-класса. Соседний LSRВП без функции слияния маркеров требует, чтобы ему был передано несколько маркеров для одного FEC-класса. Однако не существует способа предварительного опреде-
ления числа маркеров, которые ему необходимы. Это зависит от числа LSR-
маршрутизаторов, являющихся LSRВП, которые обрабатывают трафик соответ-
ствующего FEC-класса.
MPLS-архитектура устанавливает, что если некоторый соседний LSRВПне реализует процедуру слияния маркеров, то ему не будут передаваться какие-
либо маркеры соответствующего FEC-класса до тех пор, пока он недвусмыс-
ленно запросит маркер для этого FEC-класса. Соседний LSRВП может напра-
вить несколько таких запросов, и при этом каждый раз получать новый маркер.
Когда соседний LSRНП получает такой запрос от LSRВП, и при этом соседний
LSRНП не обладает функцией, то он должен в свою очередь запросить свой со-
седний LSRНП относительно другого маркера для соответствующего FEC-клас-
са.
Возможна ситуация, при которой функционируют несколько сетевых уз-
лов, реализующих процедуру слияния маркеров, но они могут объединять только ограниченное число входящих маркеров в один исходящий. Предполо-
жим, например, что вследствие некоторых аппаратных ограничений сетевой узел может объединить четыре входящих маркера в один исходящий. Несмотря на это, предположим, что этот конкретный сетевой узел получил шесть входя-
516
щих маркеров, относящихся к одному FEC-классу. В таком случае, данный се-
тевой узел может объединить поступившие маркеры в два исходящих.
Является ли процедура слияния маркеров применимой к LSP-маршруту на основе явной маршрутизации? Этот вопрос требует дальнейшего исследова-
ния.
Процедура слияния маркеров в АТМ-сетях
Методы предотвращения чередования ячеек. Существует несколько методов решения проблемы чередования ячеек в АТМ-системах, которые по-
зволяют АТМ-коммутаторам реализовать процедуру слияния маркеров:
1.слияние маркеров в рамках виртуального маршрута с использованием ко-
дирования коммутируемого виртуального маршрута с групповой адреса-
цией. Если используется слияние маркеров в рамках виртуального мар-
шрута, то несколько виртуальных объединяются в один виртуальный маршрут, но при этом IP-пакеты из различных источников распознаются на основе проверки различных значений VCI-идентификаторов в преде-
лах конкретного виртуального маршрута;
2.слияние маркеров виртуальных соединений. Если используется слияние маркеров виртуальных соединений, то необходимы маршрутизаторы, ко-
торые накапливают ячейки для одного IP-пакета, причѐм до тех пор, пока не будет получен весь IP-пакет (это можно определить, используя проце-
дуру поиска индикатора окончания кадра на AAL5-уровне адаптации).
Слияние маркеров в рамках виртуального маршрута имеет преимущество,
которое заключается в том, что данный метод совместим с большинством су-
ществующих ПАК/АТМ-коммутации. Это позволяет с высокой вероятностью говорить о том, что метод слияния маркеров в рамках виртуального маршрута применим в существующих сетях. В отличие от слияния маркеров виртуальных соединений, метод слияния маркеров в рамках виртуального маршрута не при-
водит к каким-либо задержкам в точках проведения процедуры слияния марке-
517
ров, а также не предъявляет каких-либо требований к буферной памяти. Тем не менее, этот метод имеет и недостаток, который заключается в том, что он тре-
бует согласования пространства VCI-идентификаторов в пределах каждого вир-
туального маршрута. Существует несколько способов, как это можно преодо-
леть. Выбор того или иного метода подлежит дальнейшему изучению.
Компромиссное решение между функциональной совместимостью с су-
ществующим сетевым оборудованием и сложностью протокола и масштаби-
руемостью предполагает отказ от одновременной поддержки обоих методов слияния маркеров MPLS-сетью. Для того чтобы каждый АТМ-коммутатор со-
ответствовал условиям функционирования MPLS-сети, необходимо знать реа-
лизуют ли его ближайшие «АТМ-соседи» процедуру слияния маркеров, либо в рамках виртуального маршрута, либо виртуальных маршрутов, или вообще не реализуют.
Функциональная совместимость: реализуется процедура слияния маркеров, либо в рамках виртуального маршрута, либо виртуальных соеди-
нений, или процедура не реализуется. Функциональная совместимость при использовании различных процедур слияния маркеров в АТМ-сети определяет-
ся весьма просто, во-первых, путѐм определения совместимости режима ис-
пользования процедуры слияния маркеров виртуальных соединений с режимом отсутствия такой процедуры.
Если сетевые узлы, использующие и не использующие процедуру слия-
ния маркеров виртуальных соединений, взаимосвязаны, то во всех случаях дос-
тавка АТМ-ячеек основана организации виртуальных соединений (т.е. VPI- и VCI-идентификаторы используются в режиме «сцепления», concatenation). Для каждого сетевого узла, если соседний АТМ/LSRВП реализует процедуру слия-
ния маркеров виртуальных соединений, то данный «сосед» запрашивает только одиночную пару VPI/VCI-идентификаторов для соответствующего потока (т.е.
по аналогии с запросом одиночного маркера потока в случае FR-сети). Если же соседний АТМ/LSRВП не реализует процедуру слияния маркеров, то он запра-
518
шивает только одну пару VPI/VCI-идентификаторов для каждого потока в соб-
ственных интересах, и дополнительно — необходимое число VPI/VCI-иден-
тификаторов для передачи своим соседним АТМ/LSRВП. Требуемое число
VPI/VCI-идентификаторов будет определяться количеством АТМ/LSRВП, кото-
рым разрешено запрашивать дополнительные VPI/VCI-идентификаторы от сво-
их соседних АТМ/LSRНП (т.е. опять аналогично методу, используемому при слиянии маркеров в FR-сетях).
Аналогичный метод может использоваться и сетевыми узлами, которые реализуют процедуру слияния маркеров в рамках виртуального маршрута. В
этом случае сетевой узел, реализующий процедуру слияния маркеров в рамках виртуального маршрута, скорее всего, затребует одиночный виртуальный мар-
шрут (определяемый своим VPI-идентификатором) вместо нескольких VCI-
идентификаторов в рамках виртуального маршрута, и не будет запрашивать одиночный или несколько VPI/VCI-идентификаторов от своих соседних АТМ/LSRНП. Более того, предположим, что сетевой узел, не реализующий про-
цедуру слияния маркеров, является нисходящим узлом относительно двух раз-
ных узлов, реализующих процедуру слияния маркеров в рамках виртуального маршрута. Такому сетевому узлу может понадобиться запросить один VPI/VCI-
идентификатор (для трафика, отправляемого им самим) и два VPI-идентифика-
тора (по одному для каждого АТМ/LSRВП), каждый из которых связан с опре-
делѐнным набором VCI-идентификаторов (так как запрашиваются АТМ/LSRВП).
Для того, что бы обеспечить одновременное функционирование всех ре-
жимов работы (слияние маркеров в рамках виртуального маршрута, виртуаль-
ных соединений и без слияния маркеров), дополнительно следует разрешить АТМ/LSRВП запрашивать совокупность (от нуля и более) VCI-идентификаторов
(состоящих из VPI/VCI-идентификаторов), совокупность (от нуля и более) вир-
туальных маршрутов (определяемых VPI-идентификаторами), причѐм каждый будет включать определѐнное число виртуальных соединений (определяемых совокупностью VCI-идентификаторов, которые, в свою очередь, указывают на
519
виртуальный маршрут). Более того, сетевые узлы, реализующие процедуру слияния маркеров в рамках виртуального маршрута, могли бы запросить один виртуальный маршрут, содержащий VCI-идентификатор, по которому трансли-
руется трафик (если необходимо), а также VCI-идентификатор для каждого виртуального соединения, запрошенных «сверху» (не обращая внимания на то,
является или не является виртуальное соединение частью виртуального мар-
шрута). Сетевой узел, реализующий процедуру слияния маркеров виртуальных соединений, мог бы запросить только один VPI/VCI-идентификатор (так как та-
кие узлы могут реализовать процедуру слияния маркеров всего восходящего трафика в одно виртуальное соединение). Сетевые узлы, не реализующие про-
цедуру слияния маркеров, могли бы направить любые запросы, которые они получат «сверху», а также запрос VPI/VCI-идентификатора трафика, который они ретранслируют (если необходимо).
Туннели и иерархия
Иногда маршрутизатор Ru выполняет вполне конкретную процедуру по определению, какой IP-пакет должен быть доставлен на другой маршрутизатор
Rd, даже если Ru и Rd не являются следующими друг за другом маршрутизато-
рами на поузловом маршруте доставки этого IP-пакета, а Rd не является конеч-
ным пунктом назначения этого IP-пакета. Например, это можно сделать путѐм вставки транслируемого пакета в IP-пакет сетевого уровня, у которого адрес по-
лучателя является IP-адресом этого маршрутизатора Rd. Такая процедура фор-
мирует «туннель» (tunnel) от Ru до Rd. В дальнейшем любой пакет, прошедший такую процедуру обработки, именуется «туннелированным» (tunneled packet).
Туннель с поузловой (последовательной) маршрутизацией
Если туннелированный пакет (ТП) следует по поузловому маршруту от Ru
до Rd, то такой маршрут называется «туннелем с поузловой (последовательной)
520
маршрутизацией» (hop-by-hop routed tunnel), в котором Ru — «крайняя точка передачи» (transmit endpoint), а Rd — «крайняя точка приѐма» (receive endpoint).
Туннель с точной (явной) маршрутизацией
Если ТП следует по маршруту от Ru до Rd, но отличному от поузлового маршрута, то такой маршрут называется «туннелем с точной маршрутизацией»
(explicitly routed tunnel), в котором Ru — «крайняя точка передачи» (transmit endpoint), а Rd — «крайняя точка приѐма» (receive endpoint). Пакет сетевого уровня можно передать по туннелю с точной маршрутизацией путѐм его раз-
мещения (вставки) в пакет, который был передан источником.
Туннели на основе LSP-маршрутов
Туннель можно представить как LSP-маршрут, и лучше всего использо-
вать MPLS-коммутацию, чем размещать IP-пакет в кадре канального уровня и,
таким образом, транслировать его по туннелю. Пусть туннелем будет LSP-
маршрут < R1, ..., Rn >, в котором R1,— крайняя точка передачи в туннеле, а Rn
— крайняя точка приѐма в туннеле. Такой маршрут называется «LSP-туннель»
(рис. 33.6).
Совокупность IP-пакетов, которая транслируется по LSP-туннелю, обра-
зует FEC-класс, а каждый LSR-маршрутизатор в туннеле обязан присваивать маркер такому FEC-классу (т.е. обязан присваивать маркер к туннелю). Выбор критерия, по которому соответствующий IP-пакет «закрепляется» за LSP-тун-
нелем, определяется локально в крайней точке передачи туннеля. Для того что-
бы доставить IP-пакет по LSP-туннелю, в крайней точке передачи в набор мар-
керов вставляется маркер туннеля, а затем помеченный IP-пакет доставляется по следующему РУ туннеля.
Если в крайней точке приѐма туннеля нет необходимости в определении того, какой IP-пакет транслировался по туннелю, то, как было рассмотрено ра-